DK166395B

DK166395B - Afgangsventil for en kompressor

Info

Publication number: DK166395B
Application number: DK121990A
Authority: DK
Inventors: Susumu Kawaguchi; Koji Ishijima; Osamu Iwabuchi; Takuho Hirahara; Kazuhiro Nakane; Fumiaki Sano
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-06-23
Filing date: 1990-05-17
Publication date: 1993-05-10
Also published as: EP0231955A2; DK167074B1; DK121990D0; DK121990A; ES533604A0; DE3474054T; DK293684D0; DE3477414D1; EP0231955B1; MX160301A; DK166395C; DE3474054D1; US4580604A; ES8603635A1; EP0129738A1; PH21333A; EP0129738B1; DK293684A; EP0231955A3

Description

i

DK 166395 B

Den foreliggende opfindelse angår en afgangsventil for en kompressor, gennem hvilken den komprimerede gas afgår gennem en afgangsport, idet den overvinder en trykkraft fra et ventillegeme, der er fjederkraftpå-virket mod et ventilsæde, som er dannet rundt om afgangsportens om-5 kredsdel, og som i tværsnit har en krumning, for således at åbne og lukke afgangsporten afhængigt af trykket i kompressorens kompressionskammer, hvor en krum del af venti l.sædet udgør en del af et kontaktområde, der er tilvejebragt mellem ventilsædet og venti 11 egernet, og hvor en film af smøreolie er aflejret ved og nær kontaktområdet.

10

Fra FR patentskrift nr. 1.467.898 kendes en ventilmekanisme af den indledningsvis kendte art, hvis krumning er anbragt fjernt fra ventilsædets flade kontaktområde.

15 Fig. 1 viser et snitbillede gennem en væsentlig del af en sædvanlig afgangsventil for en kompressor, som er vist i japansk patentpublikation nr. 12909/1972. I fig. 1 betegner henvisningsbetegnelsen 1 en afgangsport, der er dannet i en væg for et hus la; henvisningsbetegnelsen 2 angiver et ventilsæde, som er dannet integralt med husets væg 20 la ved og omkring afgangsporten l's afgangsåbning, hvilket ventilsædes form er identisk med en øvre halvdel af en doughnut, med andre ord en semicirkulær form, der i tværsnit har en vis krumning, henvisningsbetegnelsen 3 angiver et ventillegemefastholdelsesorgan, og henvisningsbetegnelsen 4 betegner et venti 11 egerne, der er fremstillet af et fjed-25 rende materiale, der ved den ene ende er fastgjort til husets væg la, og hvis anden ende er anbragt mellem ventilsædet 2 og venti 11 egerne-fastholdelsesorganet 3 for derved at udføre åbnings- og lukkeoperationerne for afgangsporten 1 afhængigt af afgangstrykket.

30 I den kendte afgangsventil for en kompressor med den ovenfor beskrevne konstruktion vil venti 11 egernet 4, der er bragt i kontakt med ventilsædet 2, der er dannet ved afgangssiden af afgangsporten 1, der står i forbindelse med kompressionskammeret, når gassen, der er komprimeret, når et bestemt trykniveau, åbnes på grund af afgangstrykket for derved 35 at trykke den komprimerede gas ud gennem en luftspalte, der er dannet mellem venti 11 egernet 4 og ventilsædet 2. Derefter vil en reduktion i trykket i kompressionskammeret aktivere venti 11 egernet 4 på dets lukkeside for således at bringe ventillegemet 4 i anlæg mod ventilsædet 2 for derved igen at tillade en kompression i kompressionskammeret. Så-

DK 166395 B

2 ledes vil kompressions- og afgangsoperationer udføres gentagne gange.

For at udføre disse operationer glat er det særligt væsentligt at forhindre fænomener med modsatrettet gasstrømning på tidspunktet ved lukningen af venti 11 egernet 4 mod ventilsædet 2 og ved forsinkelse i åb-5 ningen af ventillegemet 4 ved tidspunktet for åbningsoperationen. Ud fra et synspunkt om at sikre de glatte operationer er der foretaget foranstaltninger på en sådan måde, at en oliefilm er dannet ved kontaktfladen mellem venti 11 egernet 4 og ventilsædet 2 for således at forøge gastætningsegenskaben; ventilsædet 2's ydre overflade er fremstil -10 let således, at den i tværsnit har en vis krumning for at danne en øvre del med en doughnut-form, således at et cirkulært kontaktområde er tilvejebragt mellem venti 11 egernet 4 og ventilsædet 2; og diameteren for ventilsædet 2's cirkel formede kontaktområde er gjort større end den for afgangsporten 1, hvorved kontakttrykket mellem venti 11 egernet 4 15 og ventilsædet er forøget.

Den kendte afgangsventil, der er beskrevet ovenfor, er imidlertid u-fordelagtig, idet en smøreolie, når gassen, der er sammenpresset i kompressi onskammeret, afgår, vil blive udledt sammen med den afgående 20 gas, hvorfor oliefilmen spredes i en strimmelform over kontaktområdet mellem ventillegemet 4 og ventilsædet 2 og strækker sig ud over en forudbestemt kontaktbredde for tætning, hvilket medfører en forøgelse af modstanden af oliefilmen på grund af den spredte oliefilm, når ventillegemet skal åbnes, hvorved der er frembragt en forsinkelse ved åb-25 ningsoperationen. Dette medfører en forøgelse af kompressorens input kraft.

Endvidere eksisterer der et problem med støj, som er frembragt, når ventillegemet 4 aktiveres for åbningsoperationen, da oliefilmens mod-30 stand er stor.

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at overvinde de iboende ulemper i den kendte afgangsventil og at tilvejebringe en afgangsventil til en kompressor med udmærket afgangseffektivitet.

35

Dette formål opnås ifølge opfindelsen ved en afgangsventil af den indledningsvis nævnte art, og som er kendetegnet ved, at der i ventilsædets overflade er dannet mindst en slids, som forløber stort set radialt i forhold til afgangsporten.

DK 166395 B

3

Den modstand, som optræder umiddelbart før afgangsventilen vil åbne, er primært bestemt af bredden af oliefilmen for kontakttætning og tykkelsen af oliefilmen ved kontaktområdet, der er dannet mellem ventil-legemet og ventilsædet. Den stort set radialt dannede slids i ventil-5 sædet reducerer bredden af oliefilmen, der er beregnet til kontakttætning og regulerer derved mængden af den aflejrede oliefilm. Som følge heraf, er oliefilmens modstand reduceret ved venti 11 egernets åbnings-operation og derved forhindres forsinkelse ved åbningsoperationen. Da ventil!egernets åbningsoperation herved er gjort glat, vil den støj, 10 der frembringes ved åbningsoperationen, desuden være reduceret. Såfremt de stort set radialt dannede slidser er tilvejebragt asymmetrisk, vil det bevirke, at ventillegemets åbningsretning er ensartet, og at støjsvingningen ved ventillegemets åbningsoperation kan undertrykkes.

15 Med afgangsventilen ifølge opfindelsen forhindres tilbagestrømning af gas ved afgangsventilens åbningsoperation og forsinkelse ved åbning af afgangsventilen.

En bedre total forståelse af opfindelsen og mange af de medfølgende 20 fordele vil fremgå tydeligt, når disse forklares detaljeret i den følgende beskrivelse, der gives under henvisning til den medfølgende tegning, hvor fig. 1 viser et snitbillede, med visse dele udeladt, gennem en væ-25 sentlig del af en konventionel afgangsventil for en kompres sor, fig. 2 et lodret snitbillede til belysning af en kompressor, hvori afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse er monteret, 30 fig. 3 et forstørret perspektivisk billede af en første udførelses form for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse, fig. 4 et tværsnitsbi Ilede gennem en væsentlig del af den første udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse, 35 fig. 5 et perspektivisk billede af afgangsventilen ifølge den førs te udførelsesform, fig. 6-9 perspektiviske billeder til belysning af ventilsædet ifølge en anden-femte udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse, ai

DK 166395 B

4 fig. 10 et diagram til belysning af støjegenskaber for den første, tredje og femte udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse, der henholdsvis er vist i fig.

4,5,7 og 9, 5 fig. 11 et diagram til belysning af støjegenskaber for den anden og fjerde udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse, som henholdsvis er vist i fig. 6 og 8, og fig. 12 et billede til illustrering af styrken af en oliefilm, der 10 er tilvejebragt af hver udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse.

For det første vil der, idet der henvises til fig. 2, gives en beskrivelse af en kompressor, hvori afgangsventilen ifølge den foreliggende 15 opfindelse er monteret. En tætnet beholder 11, hvori der er tilvejebragt en elektrisk motor omfattende en stator 12 og en rotor 13, en krumtapaksel 14, der drives af rotoren, en cylinder 15, et stempel 16 og ventiler (ikke vist), der er beregnet til at tilvejebringe et kompressionskammer for således at danne et højtrykskammer samt et lav-20 trykskammer til udførelse af kompressionsoperationer. Ved begge ender af cylinderen er der anbragt sidehuse 17a, 17b, som danner kompressionskammeret, og som fungerer som lejringer for krumtapakslen 14.

Et kølemiddel indføres i kompressionskammeret gennem et indtagsrør 25 (ikke vist) og sammenpresses ved hjælp af stemplet 16, der drejes excentrisk af krumtapakslen 14, der drives af motoren, cylinderen 15 og ventilerne (ikke vist). Når trykket i kompressionskammeret bliver højere end et indre tryk i den tætnede beholder 11, åbnes venti 11 egernet 4 for således at udlede gassen i kompressionskammeret til en afgangs-30 lyddæmper 20 fra afgangsporten, der er dannet i sidehuset 17a. Der er tilvejebragt et venti 11egemefastholdel sesorgan 19 for at begrænse ventillegemet 4's bevægelse. Kølemiddelgassen, der er udsat for støjreduktion i afgangslyddæmperen, udlades i den tætnede beholder 11 og føres gennem et afgangsrør til en varmeveksler. På denne måde gentages 35 kølecyklen.

Fig. 3 er et forstørret perspektivisk billede, som viser den generelle konstruktion af afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse,

DK 166395B

5 hvis konstruktionsdetaljer vil blive beskrevet herefter, og hvor en afgangsport er dannet i sidehuset 47, og hvor hver ende af ventillege-met 4 samt venti 11egemefastholdel sesorganet 19 er fastgjort til sidehuset 47 ved hjælp af skruer.

5

Fig. 4 er et snitbillede gennem afgangsventilen ifølge en udførelsesform for den foreliggende opfindelse, og fig. 5 er et perspektivisk billede af et ventilsæde, som er anvendt i denne udførelsesform, hvor henvisningsbetegnelsen 1 betegner en afgangsport, der er dannet i et 10 hus 47, hvor henvisningsbetegnelsen 42 betegner et ventilsæde, der set i tværsnit har en ensartet krumningsradius, og som er dannet integralt med huset 47 ved afgangsporten l's omkredsdel, hvor henvisningsbetegnelsen 19 betegner et venti 11egemefastholdel sesorgan, hvor henvisningsbetegnelsen 4 betegner et venti 11 egerne med en plan flade, som svarer 15 til ventilen, som er vist i fig. 1, og hvor henvisningsbetegnelsen 45 betegner en slids, der er dannet i ventilsædet 42 for således at krydse en omkreds med samme centrum som afgangsporten 1.

Virkemåden for denne udførelsesform for den foreliggende opfindelse er 20 beskrevet i det følgende.

Den modstand, som optræder umiddelbart før afgangsventilen vil åbne, er primært bestemt af bredden af oliefilmen for kontakttætning og tykkelsen af oliefilmen ved kontaktområdet, der er dannet mellem ventil -25 legemet 4 og ventilsædet 42. Slidsen 45 i ventilsædet 42 krydser en omkreds, der har samme centrum som afgangsporten 1 for således at reducere bredden af oliefilmen, der er beregnet til kontakttætning for derved at regulere mængden af den aflejrede oliefilm. Følgelig er oliefilmens modstand reduceret ved venti 11 egernets 4's åbningsoperation for 30 derved at forhindre forsinkelse ved åbningsoperationen. En glat åbningsoperation for venti 11 egernet 4 undertrykker den frembragte støj til et lavere niveau. Da der endvidere er dannet en enkelt slids 45 i ventilsædet 42, vil retningen for at åbne ventillegemet 4 ved begyndelsen af åbningsoperationen være fast, hvorved svingning for den 35 akustiske egenskab kan være lille. Det bemærkes imidlertid, at ventilsædet 42, som har en dybere slids 45, ikke er ønskelig af hensyn til en forøget gastætningsegenskab, når ventillegemet 4 er lukket.

Fig. 6 og 7 viser henholdsvis den anden og tredje udførelsesform for 10

DK 166395 B

6 afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse, hvori flere slidser 45 er dannet i ventilsædet 42 i radial form i forhold til afgangsporten, og fig. 8 henholdsvis 9 viser den fjerde og femte udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse, hvori 5 flere slidser 45 er dannet i ventilsædet 42 i en radial form for således skiftevis at være tilvejebragt ved den indre og ydre del i forhold til ventilsædets øverste del.

Det vil herefter beskrives, hvorledes støjegenskaben er forbedret ved 10 udførelsesformerne for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse. Fig. 10 og 11 er henholdsvis grafer, der viser sammenligning mellem støjegenskab B, der er opnået ved udførelsesformerne, og støjegenskab A er opnået for den kendte afgangsventil. Fra fig. 10 forstås det, at den første, tredje og femte udførelsesform respektivt svarende 15 til fig. 4,5,7 og 9, hvori en enkelt eller flere slidser 45 er anbragt asymmetrisk, forbedrer både støjniveauet og svingningen i sammen!ig-• ning med disse A for den kendte afgangsventil. Fig. 11 viser præstationen for den anden og fjerde udførelsesform henholdsvis svarende til fig. 6 og 8, hvori flere slidser er tilvejebragt ensartet. Fra fig. 11 20 forstås det, at udførelsesformerne, således som vist i fig. 6 og 8, ikke forbedrer støjniveauet i sammenligning med disse A for den kendte afgangsventil.

Således som beskrevet ovenfor er udførelsesformerne for afgangsventi -25 len ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebragt med en enkelt eller flere slidser, som er dannet i ventilsædet 42 for således at krydse en omkreds, der har samme centrum som afgangsporten, hvorved forsinkelsen i ventillegemet 4's åbningsoperation er forbedret. Da venti 11 egernet 4's åbningsoperation er gjort glat, vil støj, der er frem-30 bragt ved åbningsoperationen desuden blive reduceret. Desuden vil tilvejebringelsen af de asymmetrisk tilvejebragte slidser bevirke, at ventillegemet 4's åbningsretning er ensartet, og at støjsvingningen ved venti 11 egernets åbningsoperation kan undertrykkes.

35 Herefter vil der, under henvisning til fig. 12, gives en beskrivelse af styrken af smøreolielaget, der er dannet mellem venti 11 egernet og ventilsædet, hvilket er det væsentligste punkt ved den foreliggende opfindelse. Denne figur viser skematisk formen af oliefilmen, som er dannet ved kontakten mellem ventillegemet 51 og ventilsædet 50 ved

DK 166395 B

7 hjælp af overfladespænding af smøreolien.

Herefter vil den lethed, hvormed afgangsventilen kan åbnes, blive gennemgået. Åbningsletheden α er udtrykt ved ligningen (1) 5

SF

(1) Åbningsiethed: a = hvor SF er oliens overfladespænding, og SP er trykdifferencen mellem 10 et indre tryk Pc og et ydre tryk Pd.

Oliens overfladespænding SF og trykforskellen ΣΡ er henholdsvis udtrykt ved ligningerne (2), (3).

15 (2) SF = 2 π ra . F

(3) SP = Tir2 · Δ P = itrz · (Pd-Pc), hvor a er en gennemsnitsbredde for oliefilmen, og r er en gennemsnitsradius for oliefilmen.

20

Ligningen (4) er tilvejebragt ved at substituere ligningerne (2), (3) i ligningen (1) og ved at omarrangere denne.

25 SF 27rra » F 2a _F_ a (4) SP = ? *n = · ΔΡ o v ' tr2 · ΔΡ r r Følgelig viser ligning (4), at åbningsletheden α for afgangsventilen er proportional med a/r.

30 I tilfældet i fig. 12 vil tilstande, hvor ag < a^ og rg = rj være tilvejebragt, og følgelig er a5 al 35 = _< _ = Q!j r5 rl etableret med den deraf følgende konsekvens, at < <*j.

DK 166395 B

8

For de viste udførelsesformer, er åbning opnåelig uden nogen betingelse i sammenligning med den kendte afgangsventil. For tætningsegenskaberne er det endvidere muligt at udøve den foreliggende opfindelse ved et passende valg af dimensioner for hver del, når blot køleegen-5 skaberne ikke bliver forringet.

10 15 20 25 30 35

Claims

1. Afgangsventil for en kompressor, gennem hvilken den komprimerede gas afgår gennem en afgangsport (1), idet den overvinder en trykkraft 5 fra et ventillegeme (4,51), der er fjederkraftpåvirket mod et ventilsæde (42,50), som er dannet rundt om afgangsportens omkredsdel, og som i tværsnit har en krumning, for således at åbne og lukke afgangsporten afhængigt af trykket i kompressorens kompressionskammer, hvor en krum del af ventilsædet udgør en del af et kontaktområde, der er tilveje-10 bragt mellem ventilsædet (42,50) og venti 11 egernet (4,51), og hvor en film af smøreolie er aflejret ved og nær kontaktområdet, kendetegnet ved, at der i ventilsædets (42) overflade er dannet mindst en slids (45), som forløber stort set radialt i forhold til afgangsporten (1). 15

2. Afgangsventil ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der i ventilsædets (42) overflade er dannet et antal slidser (45), der strækker sig radialt i forhold til afgangsporten.

3. Afgangsventil ifølge krav 2, kendetegnet ved, at slidser ne (45) er tilvejebragt i ventilsædet på en asymmetrisk måde.

4. Afgangsventil ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, at slidserne (45) skiftevis er tilvejebragt indvendigt og udvendigt i 25 forhold til den øverste del af ventilsædet (42). 30 35