DK161476B - Trykstyret udstoedsventil til en stempelkompressor - Google Patents

Description

DK 161476 B

Opfindelsen angår en trykstyret udstødsventil til en stempelkompressor og omfattende en ventilplade, som har en til et kompressionskammer grænsende inderside og en udstødsport med et konisk, udefter divergerende ven-5 tilsæde, samt et i retning mod kompressionskammeret fjederbelastet ventilelement, som samvirker med det stationære ventilsæde i ventilpladen og har en gennemgående åbning, som i det mindste i ventilelementets lukkestilling er tætsluttende lukket af et i forhold til ventil-10 elementet forskydeligt spærreorgan.

Pra svensk patentskrift nr. 32587 kendes en sådan udstødsventil, hvor det fjederbelastede ventilelement er udformet som en langstrakt cylinder, der kan glide inden i en med ventilhuset forbundet styreflange, som bærer et 15 radialt inden for ventilelementet beliggende ventilsæde. Udstødsventilen kræver en stor indbygningshøjde, og endvidere er den relativt langsomt virkende og kræver et stort åbnetryk på grund af ventilelementets forholdsvis store masse og friktionen mellem elementet og styret.

20 Især ved kølekompressorer, der anvendes i luft konditioneringsanlæg, er det af væsentlig betydning for kompressorens funktion og virkningsgrad, at gennemstrømningsarealet i dens ventiler er så stort som muligt, så de relativt høje gasmængder, som forekommer i sådanne 25 anlæg, kan strømme ud og ind af cylindrene på kort tid og med acceptabelt lavt trykfald. Samtidig er det ønskeligt at reducere massen af de bevægelige ventilelementer mest muligt for at fremme hurtig åbning og lukning.

30 Med henblik på at tilgodese disse delvis modstri dende fordringer til en rent trykstyret udstødsventil er denne ifølge nærværende opfindelse ejendommelig ved, at ventilorganet har en topvinkel, som afviger lidt fra ventilsædets topvinkel, og at spærreorganet omfatter en 35 i et stykke udformet keglestubformet skive, som i lukkestillingen slutter tæt til åbningen i ventilelementet.

2

DK 161476 B

Denne konstruktivt enkle ventil kræver kun ringe indbygningsplads og er hurtig virkende samtidig med, at der tillades gennemstrømning af relativt store gasmængder på kort tid og med acceptabelt lave trykfald.

5 Fordi skiven slutter tæt til åbningen i ventil- elementet undgås der bl.a. anvendelse af et mellemliggende ventilsæde, og den keglestubformede facon tillader udformning af ventilelementet og/eller skiven med lille masse, hvilket fremmer hurtig åbning og lukning.

10 Den fordelagtige hurtige åbning af ventilen for stærkes yderligere af, at ventilelementets topvinkel afviger fra ventilsædets topvinkel. Når ventilelementet bringes til fuldt anlæg mod det tilhørende sæde, bevirker forskellen i topvinklen, at elementet udsættes for 15 en elastisk deformation, som frembringer en reaktiv kraft virkende i åbneretningen, så at ventilelementet ved åbning hurtigere accelererer bort fra sædet.

Spærreorganet kan efter omstændighederne enten være stationært i forhold til ventilpladen eller forsky-20 deligt i forhold til både ventilpladen og ventilelementet. I sidstnævnte tilfælde kan man ved dimensioneringen af de henholdsvis på spærreorganet og ventilelementet virkende lukkefjedre bestemme, om de to parallelle udstrømningspassager henholdsvis uden om ventilelementet 25 og mellem dette og spærreorganet skal åbne samtidig eller til forskellige tidspunkter.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til den skematiske tegning, på hvilken fig. 1 er et planbillede af en første udførelses-30 form for en med en sugeventil sammenbygget udstøds vent il i ifølge opfindelsen, set fra det indre af en kompressorcylinder , i fig. 2 et snit efter linien II-II i fig. 1, fig. 3 et til fig. 2 svarende snit i eri anden ud-35 førelsesform, og fig. 4 et tilsvarende snit i en tredje udførelsesform.

3

DK 161476 B

Pig. 1 og 2 viser et på toppen af en kompressorcylinder 84 monteret ventilaggregat 120 med en sugeventil og en udstødsventil. Ventilerne er monteret på en ventilplade 66, som har en uregelmæssig, generelt ring-5 formet reces 68 i sin mod cylinderen 84' s kompressionskammer 102 vendende inderside 70. En central udstødsport 72 er afgrænset af en keglestubformet væg 74, der med aftagende diameter strækker sig fra pladen 66's yderside 76 til dens inderside. Den indvendige 10 overflade 78 af væggen 74 udgør et ventilsæde for et udstødsventilelement 122, som er fjederbelastet mod sædet.

En generelt ringformet indsats 80 er fastholdt i recessen 68 ved hjælp af bolte 82, som også tjener 15 til at fastgøre hele ventilaggregatet 120 til kompressorcylinderen 84. Gennem ikke viste, radialt rettede slidser i indsatsen 80 kan der under sugeslaget i cylinderen foregå en radialt indadrettet gasstrømning.

En ringformet indsats 86, som er monteret i en 20 forsænkning 88 i undersiden 90 af indsatsen 80 har radialt rettede ribber 92, som ligger an mod den ydre overflade 94 af væggen 74.

Endefladen 96 af væggen 74 flugter med undersiden 70 af pladen 66 samt med undersiden 90 af 25 indsatsen 80 og undersiden 98 af indsatsen 86. Et ringformet sugeventilelement 100 ligger an mod fladerne 96 og 98 og dækker de mellem ribberne 92 afgrænsede sugekanaler 106. Sugeventilelementet 100 har en midteråbning 104, som er koaksial med udstøds-30 porten 72 og har lidt større diameter end den indvendige endeflade 126 af udstødsventilelementet 122. Endvidere har sugeventilelementet 100 to diametralt modstående, radialt udadrettede flige 108 og 110, som rager ind i hver sin udsparing 114 og 116 i cylinderen 35 84. Boltene 82 går gennem åbninger 112 i fligene 108 og 110 og holder derved ventilelementet 100 på plads.

4

DK 161476 B

Når det ikke viste stempel i kompressionskammeret 102 under sugeslaget bevæger sig bort fra ventilaggregatet 120, vil trykforskellen mellem kammeret 102 og recessen 68 få sugeelementet 100 til at afbøj es ind-5 efter mod kammeret 102, så der kan strømme gas ind i dette kammer gennem kanalerne 106. Når kompressionsslaget begynder, bliver sugeventilelementet 100 presset tæt mod fladerne 96 og 98, og udstødsvent ilelementet 122 begynder at åbne mod kraften fra den tilhørende 10 lukkefj eder.

Udstødselementet 122 har keglestubform med en udefter divergerende periferiflade 124, en indadvenden-de endeflade 126 og en udadvendende endeflade 128. Ventilelementet 122 har endvidere en central, generelt 15 keglestubformet åbning 130, som afgrænses af en udefter konvergerende sideflade 132. Et keglestubformet spærreorgan 134 med en udefter konvergerende periferiflade 136 er fastgjort til en cylindrisk tap 138. En ydre, gevindskåret del 140 af tappen 138 er skruet ind i 20 et gevindhul 142 i et holdeelement 144, hvorved den indadvendende endeflade 146 af spærreorganet 134 kan indstilles til at ligge helt eller i hovedsagen i flugt med fladerne 70 og 126 på henholdsvis ventilpladen 66 og udstødsventilelementet 122. Holdeelementet 144 be-25 grænser desuden ventilelementet 122's løftning.

Den koniske flade 124 på ventilelementet 122 har fortrinsvis en topvinkel, som i ventilelementets spændingsfri tilstand er lidt større end topvinklen af ventilsædet 78. Tilsvarende er topvinklen af den koni-30 ske flade 132 i ventilelementets spændingsfri tilstand større end topvinklen af fladen 136.

Når udstøds vent ilelementet 122 bevæger sig udad, dvs. opefter i fig. 2, kan den komprimerede gas strømme ud både mellem fladerne 78 og 124 og mellem 35 fladerne 132 og 136. Dette arrangement tillader væsentligt forøgede udstrømningshastigheder for gassen som

DK 161476 B

s følge af, at udstødsportarealet er forøget. Arrangementet kan dog være lidt vanskeligt at fremstille på grund af de snævre tolerancer, som de to separate sæder kræver for at give en god tætning.

5 Udstødsventilelementet 122 er fortrinsvis frem stillet af et plastmateriale med høj mekanisk styrke, god temperaturbestandighed, relativt lav massefylde og relativt høj flydegrænse. Som eksempler på sådanne plastmaterialer kan nævnes polyimider, polyaramider, po-10 lyestere, polyethylensulfidharpiks og poly(amid-imid)-harpikser.

Pig. 3 viser et ventilaggregat 146, hvori en udstødsventil som vist i fig. 1 og 2 er kombineret med en sugeventil af noget forenklet type. De elementer i 15 fig. 3, som i hovedsagen svarer til elementerne i fig, 1 og 2, er betegnet med samme henvisningstal forsynet med dobbelt indeks. Sugeventilen er en simpel pladeventil, hvis med 20" betegnede ventilelement er fjedrende fastholdt mod undersiden 36" af ventilpladen 12" ved 20 sin ene ende. I den viste stilling dækker ventilelementet 20" en eller flere ikke viste sugekanaler, som forløber tværs gennem ventilpladen 12" i lighed med kanalerne 106 i den først beskrevne udførelsesform.

Fig. 4 viser en alternativ udførelsesform for op-25 findelsen, hvor ventilaggregatet 148 omfatter en ventilplade 150 med et sugeventilelement 152 af pladetypen, der ligger an mod ventilpladens inderside 154, samt en keglestubformet udstødsport, der afgrænses af en udefter divergerende sædeflade 158 svarende til det 30 ovenfor beskrevne.

I denne udførelsesform er udstødsventilens bevægelige organ imidlertid sammensat af to indbyrdes bevægelige ventilelementer, nemlig et ydre ventilelement 160 med en centralt gennemgående åbning og et indre 35 ventilelement 170, der i den i fig. 4 viste lukkestilling fungerer som spærreorgan for åbningen i det ydre 6

DK 161476 B

element 160. Den udefter divergerende periferiflade af ventilelementet 160, som er indrettet til at ligge tæt an mod udstødsporten 158's sædeflade, er betegnet med 162, og den ligeledes udefter divergerende flade af den 5 keglestubformede centrale åbning er betegnet med 168. Ventilelementet 170 har en udefter divergerende periferiflade 172, som er indrettet til at ligge tætnende an mod fladen 168.

Ventilelementet 170, der i den viste stilling 10 lukker åbningen i elementet 160, som nævnt ovenfor, har i sin udadvendende endeflade en reces 174 til optagelse af den ene ende af en trykfjeder 178, hvis anden ende ligger an mod en skulder 180 på et nedadrettet fremspring 182 af et holdeelement 184. En anden 15 fjeder 186 ligger i sin ene ende i en reces 164 i den udadvendende endeflade af ventilelementet 160 og i sin anden ende i en ringformet reces 188 uden om fremspringet 182. Fjedrene 178 og 186 belaster således uafhængigt af hinanden de indbyrdes bevægelige ven-20 tilelementer 170 og 160 mod deres respektive lukke-stillinger. Holdeelementet 184 har endvidere en ringformet forsænkning 190, der kan virke som stop for ventilelementet 160 uden at hindre fortsat løftning af det andet ventilelement 170.

25 Det vil forstås, at rækkefølgen af de to udstøds ventilelementer 160’s og 170's åbningstidspunkter kan fastlægges ved passende valg af de to lukkefjedres fjederegenskaber. Begge elementer 160 og 170 er fortrinsvis fremstillet af en plast med de i det foregående 30 nævnte egenskaber og med passende tykkelse mindre end tykkelsen af ventilpladen 150. Begge elementers koniske periferiflader kan have vinkler, der i elementernes spændingsfri tilstand er større end topvinklerne af de tilhørende ventilsæder. Endvidere bør indersiderne af 35 elementerne 160 og 170 i lukkestillingen danne en i hovedsagen plan flade flugtende med fladen 154 på ven-

Claims (9)

1. Trykstyret udstødsventil til en stempelkompressor og omfattende en ventilplade (66, 80), som har en til et kompressionskammer (102) grænsende inderside 15 (70) og en udstødsport (72) med et konisk, udefter di vergerende ventilsæde (78), samt et i retning mod kompressionskammeret fjederbelastet ventilelement (122), som samvirker med det stationære ventilsæde (78) i ventilpladen og har en gennemgående åbning (130), som i det 20 mindste i ventilelementets lukkestilling er tætsluttende lukket af et i forhold til ventilelementet forskydeligt spærreorgan (134), kendetegnet ved, at ventilorganet (122) har en topvinkel, som afviger lidt fra ventilsædets (78) topvinkel, og at spærreorganet (134) 25 omfatter en i et stykke udformet keglestubformet skive, som i lukkestillingen slutter tæt til åbningen (130) i ventilelementet (122).

2. Udstødsventil ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den gennemgående åbning (130) har en ko- 30 nisk sideflade (132) med en topvinkel, som i ventilelementets (122) ubelastede tilstand er lidt forskellig fra topvinklen af en konisk periferiflade (136) på spærreorganet (134).

3. Udstødsventil ifølge krav 2, kendeteg- 35 net ved, at spærreorganets periferiflade (136) har den største topvinkel. DK 161476B

4. Udstødsventil ifølge ethvert af kravene 1-3, kendetegnet ved, at spærreorganet (134) er fast forbundet med ventilpladen (66) ved hjælp af bære- . organer.

5. Udstødsventil ifølge krav 4, kende t eg ne t ved, at bæreorganerne omfatter en tapdel (138), som rager udad fra spærreorganet (134), og et til ventilpladen (66) fastgjort holdeelement (144).

5 Disse omtrentlige vinkler gælder uanset om anlægsfladen mellem et ventilelement og det tilhørende ventilsæde findes på ydersiden eller på indersiden af ventilelementet. 10

6. Udstødsventil ifølge krav 5, kendeteg- 10 net ved, at tapdelen (138) er gevindskåret og indstilleligt forbundet med holdeelementet (144).

7. Udstødsventil ifølge krav l, k e n d e t e g -net ved, at spærreorganet (170) er forskydeligt i forhold til både ventilpladen (150) og ventilelementet 15 (160).

8. Udstødsventil ifølge krav 7, kendetegne t ved, at spærreorganet (170) har en udefter divergerende periferiflade (172) i tæt anlæg mod sidefladen (168) af den gennemgående åbning i ventilelementet 20 (160), og at vinklen mellem denne periferiflade (172) og aksen for ventilsædet (158) er større end den tilsvarende vinkel mellem åbningens sideflade (168) og aksen, når de respektive dele er ubelastede.

9. Udstødsventil ifølge krav 8, kend et eg - 25 net ved, at et holdeelement (184) er monteret på ventilpladen (150), og at der mellem holdeelementet (184) og skiven (170) er indbygget en fjeder (178), som forbelaster skiven til tæt anlæg mod åbningen i ventilelementet (160). 30