DK167074B1

DK167074B1 - Afgangsventil for en kompressor

Info

Publication number: DK167074B1
Application number: DK293684A
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: 1984-06-15
Publication date: 1993-08-23
Also published as: ES8603635A1; DK121990A; DK293684D0; ES533604A0; DE3474054D1; EP0231955A3; EP0231955A2; DK121990D0; US4580604A; EP0129738B1; DE3477414D1; DK166395B; EP0231955B1; EP0129738A1; DE3474054T; MX160301A; DK293684A; PH21333A; DK166395C

Description

i DK 167074 B1

Den foreliggende opfindelse angår en afgangsventil for en kompressor gennem hvilken den komprimerede gas afgår gennem en afgangsport, der står i forbindelse med et kompressionskammer, idet den overvinder en trykkraft fra et venti 11 egerne, der er fjederkraftpåvirket mod et ven-5 tilsæde, som er dannet rundt om afgangsportens omkredsdel, og som har et stor set cirkel-formet tværsnit for således at åbne og lukke afgangsporten afhængigt af trykket i kompressionskammeret.

Fra FR patentskrift nr. 1.467.898 kendes en vent il mekanisme af den 10 indledningsvis kendte art, hvis krumning er anbragt fjernt fra ventilsædets flade kontaktområde.

Fig. 1 viser et snitbillede gennem en væsentlig del af en sædvanlig afgangsventil for en kompressor, som er vist i japansk patentpublika-15 tion 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 la ved og omkring afgangsporten l's afgangsåbning, hvilket ventilsædes form er identisk med en øvre halvdel af en doughnut, med andre ord en 20 semicirkulær form, der i tværsnit har en vis krumning, henvisningsbetegnelsen 3 angiver et ventillegemefastholdelsesorgan, og henvisningsbetegnelsen 4 betegner et venti11egerne, der er fremstillet af et fjedrende materiale, der ved den ene ende er fastgjort til husets væg la, og hvis anden ende er anbragt mellem ventilsædet 2 og venti 11egeme-25 fastholdelsesorganet 3 for derved at udføre åbnings- og lukkeoperationerne for afgangsporten 1 afhængigt af afgangstrykket.

I den kendte afgangsventil for en kompressor med den ovenfor beskrevne konstruktion vil venti 11 egernet 4, der er bragt i kontakt med ventilsæ-30 det 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 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 35 trykket i kompressionskammeret aktivere venti 11 egernet 4 på dets lukkeside for således at bringe venti 11 egernet 4 i anlæg mod ventilsædet 2 for derved igen at tillade en kompression i kompressi onskammeret. Således vil kompressions- og afgangsoperationer udføres gentagne gange.

2 DK 167074 B1

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 åbningen af ventillegemet 4 ved tidspunktet for åbningsoperationen. Ud 5 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 11egernet 4 og ventilsædet 2 for således at forøge gastætningsegenskaben; ventilsædet 2's ydre overflade er fremstillet således, at den i tværsnit har en vis krumning for at danne en 10 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 venti11 egernet 4 og ventilsædet er forøget.

15

Den kendte afgangsventil, der er beskrevet ovenfor, er imidlertid u-fordelagtig, idet en smøreolie, når gassen, der er sammenpresset i kompressionskammeret, afgår, vil blive udledt sammen med den afgående gas, hvorfor oliefilmen spredes i en strimmel form over kontaktområdet 20 mellem venti 11 egernet 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 åbningsoperationen. Dette medfører en forøgelse af kompressorens input-25 kraft.

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

30

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at afhjælpe ulemperne med de kendte afgangsventiler og at reducere modstanden af en oliefilm ved kontaktområdet mellem et ventilsæde og et venti 11 egerne ved at reducere mængden af oliefilm ved kontaktområdet mellem dem.

35

Dette formål opnås ifølge opfindelsen ved en afgangsventil af den indledningsvis nævnte art, og som er kendetegnet ved, at venti 11 egernet har en kontaktdel, der i forhold til ventilsædets øverste del med cirkel-formet tværsnit ligger an mod indersiden eller ydersiden af 3 DK 167074 B1 ventilsædet.

Med en afgangsventil ifølge opfindelsen får man en ubrudt kontaktlinie mellem ventilsædet og venti 11 egernet. Med en kontaktlinie bliver det 5 muligt at reducere mængden af olie ved kontaktområdet og herved kan også oliefilmens modstand minimeres. Dette gør det muligt at reducere ventilstøj, at nedbringe udledningen af smøreolien i afgangsgassen, og at nedbringe kompressorens inputkraft.

10 En bedre total forståelse af opfindelsen og mange af de medfølgende fordele vil fremgå tydeligt, når disse forklares detaljeret i den følgende beskrivelse, der gives under henvisning til den medfølgende tegning, hvor 15 fig. 1 viser et snitbillede, med visse dele udeladt, gennem en væsentlig del af en konventionel afgangsventil for en kompressor, fig. 2 et lodret snitbillede til belysning af en kompressor, hvori afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse er monte-20 ret, fig. 3 et forstørret perspektivisk billede af en udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse, fig. 4 et snitbillede gennem en væsentlig del af den første udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende op-25 findelse, fig. 5 et snitbillede gennem en væsentlig del af en anden udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse, fig. 6 et perspektivisk billede af en adskilt tilstand for afgangs-30 ventilen, således som vist i fig.5, fig. 7 et snitbillede gennem en væsentlig del af en tredie udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse, fig. 8 et snitbillede gennem en væsentlig del af en fjerde udførel-35 sesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfin delse, fig. 9 et længdesnit gennem en væsentlig del af en femte udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse, 4 DK 167074 B1 fig. 10 et snitbillede til belysning af udførelsesformen ifølge fig.

9, idet den er gennemskåret på tværs og vendt 90°, fig. 11 et diagram til forklaring af den femte udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse, 5 fig. 12A-D respektive skematiske billeder til illustrering af styrken af en oliefilm, der er tilvejebragt ved en almindelig ventil og ved udførelsesformer for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse, fig. 13 et snitbillede gennem en væsentlig del af en sjette udføre!-10 sesform for afgangsventilen til en kompressor ifølge den fo religgende opfindelse, fig. 14 et snitbillede svarende til fig. 20 gennem en syvende udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse, 15 fig. 15 en graf for sammenligning og analysering af støjundertrykkelseseffekten i tilfælde af anvendelse af den sjette udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse, fig. 16 et tværsnit gennem en ottende udførelsesform for afgangsven-20 til en ifølge den foreliggende opfindelse, fig. 17 et snitbillede gennem en niende udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse, og fig. 18 en graf til sammenligning og analysering af støjundertrykkelseseffekten i tilfælde af anvendelse af den ottende udfø-25 relsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende op findelse.

Foretrukne udførelsesformer for afgangsventilen for en kompressor i-følge den foreliggende opfindelse vil herefter blive beskrevet detal-30 jeret.

For det første vil der, idet der henvises til fig. 2, gives en beskrivelse af en kompressor, hvori afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse er monteret. En kapsel 11, hvori der er tilvejebragt en 35 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 lavtrykskammer til udførelse af kompressionsoperationer. Ved begge ender 5 DK 167074 B1 af cylinderen er der anbragt sidehuse 17a, 17b, som danner kompressi on s kammeret, og som fungerer som lejringer for krumtapakslen 14.

Et kølemiddel indføres i kompressionskammeret gennem et tilgangsrør 5 (ikke vist) og komprimeres 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 kapslen 11, åbnes venti 11 egernet 18 for således at udlede gassen i kompressionskammeret til en afgangslyddæmper 20 10 fra afgangsporten, der er dannet i sidehuset 17a. Der er tilvejebragt et venti 11egemefastholdel sesorgan 19 for at begrænse venti 11 egernet 18'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 kølecyklen.

15

Fig. 3 er et forstørret perspektivisk billede, som viser den generelle konstruktion af afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse, hvis konstruktionsdetaljer vil blive beskrevet herefter, og hvor en afgangsport er dannet i sidehuset 17a, og hvor hver ende af ventille-20 gemet 18 samt venti 11egemefastholdel sesorganet 19 er fastgjort til sidehuset 17a ved hjælp af skruer.

En afgangsventil for en kompressor ifølge den første udførelsesform for den foreliggende opfindelse vil herefter beskrives under henvis-25 ning til fig. 4.

Henvisningsbetegnelsen 1 betegner en afgangsport, der er dannet i huset 17a, henvisningsbetegnelsen 22 angiver et ventilsæde, som har et stort set cirkulært tværsnit med en stort set ensartet krumning, og 30 som er dannet ved afgangsporten l's omkredsdel, henvisningsbetegnelsen 19 indikerer et venti11egemefastholdel sesorgan, og henvisningsbetegnelsen 18a angiver et venti11egerne, der er fremstillet af en eftergi-velig tynd plade, hvori der ved en stanseproces er dannet en hævet del ved en stilling, som svarer til ventilsædet 22, således at hjørnet af 35 den hævede del er i kontakt med ventilsædet ved en stilling uden for den øvre del af en krum overflade.

Virkemåden for den første udførelsesform for afgangsventilen ifølge 6 DK 167074 B1 den foreliggende opfindelse er i alt væsentligt den samme som den for den kendte afgangsventil, som er vist i fig. 1, dog således at ventillegemet 18a er bragt i kontakt med ventilsædet 22 ved en stilling uden for den øvre del af ventilsædet 22 for således at forhindre kølemid-5 delgassen i tilbagestrømning fra en højtryksdel uden for kompressions kammeret (ikke vist) ind i kompressionskammeret.

Når ventillegemet 18a befinder sig i sin stilling umiddelbart før det åbnes, er der en modstand ved et kontaktområde, der er dannet mellem 10 ventillegemet 18a og ventilsædet 22. Modstanden bestemmes ved størrelsen af den aflejrede oliefilm, nemlig en kontaktbredde for tætning, som er dannet af oliefilmen og tykkelsen af oliefilmen. Ifølge den første udførelsesform for den foreliggende opfindelse reducerer tilvejebringelsen af den hævede del kontaktbredden for tætning for således 15 at regulere indholdet af oliefilmen, der er aflejret, hvorved oliefilmens modstand, som er dannet ved ventillegemet 18a's åbningsoperation, reduceres, og følgelig er der ingen risiko for forsinkelse i ventillegemets åbningsoperation. Endvidere er det, p.g.a. oliefilmens reducerede modstand, muligt at undertrykke den støj, der er frembragt ved 20 ventillegemet 18's åbningsoperation, hvilket bryder oliefilmen, der er beregnet til at forhindre den modsatte strømning af gassen.

Den anden udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse vil beskrives under henvisning til fig. 5 og 6. I fig. 5 25 vises konstruktionen af afgangsventilen i tværsnit, og i fig. 6 vises en adskilt tilstand for afgangsventilen, hvor et venti 11 egerne 18b består af ventil legemeelementer 28a og 28b, og hvor ventillegemeelementet 28b er tilvejebragt med en åbning ved en stilling, som svarer til afgangsporten 1. Der er dannet et kontaktområde mellem venti 11 egeme-30 elementet 28b og ventilsædet 22 for således at forhindre kølemiddel-gassen i at strømme fra en højtryksdel uden for kompressionskammeret (ikke vist) til kompressionskammeret. Ventillegemeelementet 28b bringes i kontakt med ventilsædet 22 ved en stilling uden for den øverste del af den krumme overflade. Med denne konstruktion kan forsinkelsen 35 ved ventillegemet 18b's åbningsoperation og dannelsen af støj forhindres, således som det var tilfældet i den første udførelsesform. Naturligvis skal den anden udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse have en konstruktion, således at ventillegemeelementet 28b adskilles fra ventilsædet 22, før ventillegemeelementet 7 DK 167074 B1 28b adskilles fra ventillegemeelementet 28a. En sådan konstruktion kan let blive tilvejebragt ved at frembringe oliefilmens kontaktoverfladeareal, der er dannet mellem ventil legemeelementerne 28a, 28b, og som er større end kontaktfladearealet mellem ventil legemeelementet 28b og 5 ventilsædet 22.

I den første og anden udførelsesform er der dannet en hævet del i venti 11 egernet i en stilling svarende til et ventilsæde eller der anvendes flere venti 11 egemeelementer, som har en form, der er forskellig fra 10 hinanden, for at danne et kontaktområde mellem ventillegemeelementet og ventilsædet ved en stilling uden for den øverste del af den krumme overflade. Følgelig er oliefilmen, der er dannet mellem venti11 egernet og ventilsædet, begrænset, og oliefilmens modstand, der er dannet ved ventillegemets åbningsoperation, reduceres for at forhindre forsinkel-15 se ved venti 11 egernets åbningsoperation. Endvidere er støjen, som er frembragt ved oliefilmens brydning, undertrykt, da der kun kræves en lille energi for at bryde oliefilmen ved venti11egernets åbningsoperation.

20 Herefter vil den tredie og fjerde udførelsesform for afgangsventilen ifølge opfindelsen blive beskrevet under henvisning til figurerne 7 og 8. De samme henvisningsbetegnelser betegner identiske eller tilsvarende dele, og beskrivelsen af disse dele er udeladt. I fig. 7, der viser afgangsventilens konstruktion i tværsnit, er en afgangsport 1 dannet i 25 et hus 17a, og et ventilsæde 22, der set i tværsnit har en stort set ensartet krumning er dannet ved afgangsporten l's omkredsdel. Der er tilvejebragt et ventillegeme 18c, hvorpå et ventillegemefastholdelses-organ 19 er anbragt for at skubbe venti 11 egernet nedefter. En hævet del er dannet i venti 11 egernet ved en stilling, som svarer til ventilsædet 30 22, således at hjørnet af den hævede del bringes i kontakt med inder siden af den øverste del af ventilsædets krumme overflade.

Virkemåden for den tredie udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse er i alt væsentligt den samme som den for 35 den første udførelsesform som beskrevet under henvisning til fig. 4, dog således at der er dannet et kontaktområde mellem hjørnet af ven-tillegemet 18c's hævede del og ventilsædet 22's indvendige del for tilvejebringelse af en hermetisk gastætning, således at der ikke optræder modsat rettet strømning fra en højtryksdel uden for kompres- 8 DK 167074 B1 sionskammeret (ikke vist) til kompressionskammeret.

Oliefilmens modstand ved ventillegemet 18c's åbningsoperation er hovedsageligt bestemt af indholdet af den oliefilm, som er aflejret i 5 kontaktområdet mellem venti 11 egernet 18c og ventilsædet 22 med andre ord afhængigt af både bredden og tykkelsen af oliefilmen i kontaktområdet. Da den tredie udførelsesform for den foreliggende opfindelse er fremstillet på en sådan måde, at der er dannet et hævet del i ventil-legemet 18c for at reducere oliefilmens bredde for således at regulere 10 oliefilmens indhold og reducere oliefilmens modstand ved ventillegemet 18c's åbningsoperation, vil forsinkelse i åbningsoperationen imidlertid være elimineret. Endvidere vil støj, der er dannet ved oliefilmens brydning ved ventillegemet 18c's åbningsoperation blive undertrykt på grund af reduktionen af oliefilmens modstand.

15

Fig. 8 er et tværsnitsbi Ilede, der viser en modifikation for den tredje udførelsesform for afgangsventilen ifølge opfindelsen. I fig. 8 er venti11egernet 18d dannet ved at bøje den i to punkter, således at venti 11 egernet s frie ende er udstrakt parallelt med dettes basisdel. Føl -20 gelig er den frie ende bragt i kontakt med ventilsædet 22 ved en stilling inden i den øverste del af den krumme overflade, der har en krumning, medens hjørnet af den bøjede del er bragt i kontakt med den diametralt modstillede side af ventilsædet. Denne modificerede udførelsesform er i stand til at forhindre forsinkelse ved ventillegemet 25 18d's åbningsoperation og at undertrykke støj.

Ifølge den tredie og fjerde udførelsesform er der dannet en hjørnedel i ventillegemet 18c eller 18d ved en stilling, som svarer til ventilsædet 22, og hjørnet er fremstillet i kontakt med ventilsædet ved en 30 stilling indeni den øverste del af ventilsædets krumme overflade, hvorved oliefilmsaflejring ved kontaktområdet, der er dannet mellem ventillegemet og ventilsædet, er begrænset, og oliefilmens modstand, som er dannet, når ventillegemet befinder sig i en stilling umiddelbart før det genåbnes, er reduceret for derved at forhindre forsinkel-35 se ved venti11 egernets åbningsoperation. Endvidere er støj, som er frembragt ved oliefilmens brydning, ved åbningsoperationen for ventillegemet 18c eller 18d undertrykt på grund af den formindskede energi til oliefilmens brydning.

9 DK 167074 B1

Den femte udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse vil beskrives under henvisning til fig. 9-11. Fig. 9 er et tværsnitsbillede til belysning af afgangsventilens konstruktion. En afgangsport 1 er dannet i et hus 27. Et ventilsæde 32 er dannet inte-5 gralt med huset 27 for således at være fremspringende ved afgangsporten l's omkredsdel. Ventillegemefastholdelsesorganet 19 er anbragt oven over et ventillegeme 38, der er tilvejebragt af en tynd plade, som er i kontakt med en stilling nærliggende den øverste del af venti Isædet 32. En forsænket del 38a er dannet i venti 11 egernet 38, f.eks.

10 ved en prægeoperation. I fig. 9 er den forsænkede del 38a vist med en krum flade, der set i tværsnit har en krumningsradius Py Fig. 10 er et snitbillede, som viser afgangsventilen ifølge fig. 9, idet den i vandret plan er vendt 90° og gennemskåret lodret. I fig. 10 har den forsænkede del 38a en krumningsradius />2, som er forskellig fra krum-15 ningsradien py I fig. 11 har ventillegemet 38's forsænkede del 38a en krum overflade, som består af en del af overfladen for et elliptisk legeme 30, hvor krumningsradien i X-retningen er forskellig fra krumningsradien p2 i Y-retningen.

20 Virkemåden for den femte udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse er i alt væsentligt den samme som den for den første udførelsesform, således som vist i fig. 4. Den femte udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse er navnlig udformet således, at en linie 39, der er dannet ved kontakten 25 mellem ventillegemet 38 og ventilsædet 32, i alt væsentligt er tilvejebragt i en elliptisk form, således som vist i fig. 11, hvilket tilvejebringer en tætningsegenskab for således at forhindre gas i at strømme fra en højtryksdel uden for kompressionskammeret til kompressionskammeret. Da kontaktlinien 39 i alt væsentligt har en elliptisk 30 form og er tilvejebragt i en bølgeform uden for dette plan, vil kontaktbredden for tætningen, der er dannet af oliefilmen, endvidere være reduceret ved den nedre del af ventilsædet 32 ved venti 11egernet 38's åbningsoperation for derved at forhindre forsinkelse i åbningsoperationen. Endvidere vil støj, der er frembragt ved brydningen af oliefil-35 men, der er beregnet til at forhindre den modsatrettede strømning af gas ved ventillegemet 38's åbingsoperation, blive reduceret på grund af reduktionen i oliefilmens modstand. Da kontaktområdet mellem ven-tillegemet 38 og ventilsædet i alt væsentligt er tilvejebragt i elliptisk form, vil en stilling for ventilsædet, ved hvilke ventillegemet 10 DK 167074 B1 adskiller sig fra ventilsædet ved sin åbningsoperation desuden være fast, og svingningen for støjniveauet er lille, da de akustiske egenskaber for den udladede gas er ensartet.

5 Som beskrevet ovenfor er den femte udførelsesform for afgangsventilen ifølge opfindelsen fremstillet på en sådan måde, at venti11 egernet 387s forsænkede del er tilvejebragt som en krum flade, hvori krumningsradien i ventillegemets længderetning X er forskellig fra krumningsradien i den tværgående retning Y for samme, således at der tilvejebringes en 10 ringformet kontaktlinie med en stort set bølget ellipseform på ventilsædet 32, når venti 11egernet 38 bringes i kontakt med ventilsædet 32. Følgelig vil bredden af oliefilmen, der er beregnet til kontakttætning, og som er frembragt, når ventillegemet 38 befinder sig på ventilsædet 32, være lille ved den nedre del af ventilsædet 32 for derved 15 at forhindre forsinkelse ved ventillegemet 38's åbningsoperation med en deraf følgende forøgelse af kompressorens effektivitet. Endvidere vil støj, der er frembragt ved oliefilmens brydning ved tidspunktet for ventillegemet 38's åbningsoperation være undertrykt, da energien, der er nødvendig for at bryde oliefilmen, er lille. Da en stilling for 20 ventilsædet, ved hvilket ventillegemet skilles fra ventilsædet ved ventillegemets åbningsoperation, er fast, vil støjniveauets svingning desuden være reduceret.

Herefter vil der, under henvisning til fig. 12, gives en beskrivelse 25 at styrken af smøreolielaget, der er dannet mellem ventillegemet og ventilsædet, hvilket er det væsentligste punkt ved den foreliggende opfindelse. Fig. 12A til 12D viser skematisk tilstande for oliefilmen, som er dannet ved kontakten mellem ventillegemet 51 og ventilsædet 50 samt tilstande for overfladespænding af smøreolien, hvor fig. 12A vi-30 ser en aflejring af oliefilmen ved kontaktområdet i den kendte af gangsventil, således som vist i fig. 1; hvor fig. 12B viser den første udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse svarende til fig. 4; hvor fig. 12C viser den tredie udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse svarende til fig.

35 7; og hvor fig. 12D viser den femte udførelsesform for afgangsventilen ifølge opfindelsen svarende til fig. 11.

Herefter vil den lethed, hvormed afgangsventilen kan åbnes, blive gennemgået. Abningsletheden a er udtrykt ved ligningen (1) DK 167074 B1 ΣΕ π

(1) Åbningsiethed: α = SP

hvor SF er oliens overfladespænding, og SP er trykdifferencen mellem 5 et indre tryk Pc og et ydre tryk Pd.

Oliens overfladespænding SF og trykforskelen SP er henholdsvis udtrykt ved ligningerne (2), (3).

10 (2) SF = 2 π ra . F

(3) SP = irr2 · Δ P = πr2 · (Pd-Pc), hvor a er en gennemsnitsbredde for oliefilmen, og r er en gennemsnitsradius for oliefilmen.

15

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

20 SF 2ffra « F 2a _F_ _a_ SP = nrz · ΔΡ = r * ΔΡ ® r Følgelig viser ligning (4), at åbningsletheden a for afgangsventilen 25 er proportional med a/r.

Herefter vil der gives en beskrivelse af åbningsletheden i den kendte afgangsventil, som er vist i fig. 12A og af hver af åbningslethederne ag til <*5 for de udførelsesformer, som er vist i fig. 12B til 30 12D, hvor de vedhæftede numre 1 til 4 svarer til bogstaverne A til Di fig. 12. Når der som eksempel tages udgangspunkt i fig. 12B, er tilstanden a2 < ^aj, r2>rj etableret. Følgelig er værdien a2 mindre end værdien otj, således som det fremgår af følgende ligning: 35 <*£ = _ < _<_ = (*2 r2 rl rl I tilfælde i fig. 12C er tilstanden a^ < %a^> r3<rj etableret, og når 12 DK 167074 B1 r3 > Γ1’ νΐΊ α3 <aV p* belcostning af hvilket <*3 er mindre end aj under en given tilstand. Når der anvendes en ordinær kompressor, vil betingelserne, således som anført ovenfor, lejlighedsvis være tilfredsstillet, og der er ingen væsentlig betingelse.

5 I tilfældet i fig. 12D, og således som det fremgår af denne figur, vil betingelsen hvor a4 < aj og r4 < rj være etableret, og når 10 a4 r4, aI rl så vil <*4 < ttj Følgelig er <*4 < otj ved en givet betingelse.

15

Som beskrevet ovenfor, kan afgangsventilens åbningsiethed opnås under en givet betingelse for de udførelsesformer, som er vist i fig. 12C og 120. For de andre udførelsesformer, er den opnåelig uden nogen betingelse i sammenligning med afgangsventilen, således som vist i fig.

20 12A. For tætningsegenskaberne er det endvidere muligt at udøve den foreliggende opfindelse ved et passende valg af dimensioner for hver del, når blot køleegenskaberne ikke bliver forringet.

Afgangsventiler til kompressorer ifølge den sjette og syvende udførel-25 sesform for den foreliggende opfindelse vil herefter blive beskrevet med henvisning til fig. 13-15.

Fig. 13 viser et tværsnitsbillede gennem den sjette udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse, hvor henvisnings-30 betegnelsen 1 betegner en afgangsport, der er dannet i et hus 17a, og hvor henvisningsbetegnelsen 62 betegner et ventilsæde, der er dannet integralt med huset 17a ved afgangsporten l's omkredsdel på en fremspringende måde. Fremspringets form, set i tværsnit, er en krum kontur, der er tilvejebragt med en forudbestemt radius og et ringformet 35 trin 66, der har samme centrum som afgangsporten 1, er dannet mellem den øverste del af overfladen med den givne krumning ved afgangsportens side og et punkt 0,05 mm nedefter fra den øverste del. Henvisningsbetegnelsen 19 angiver et ventillegemefastholdelsesorgan, og henvisningsbetegnelsen 68 indikerer et ventillegeme, som er bragt i kon- DK 167074 Bl 13 takt med den øverste del af ventilsædet 62's fremspring. Diameteren Dj for ventilsædet 62's ringformede fremspring er valgt for således at være 1,5 gange så stor som afgangsporten l's diameter D,,.

5 Virkemåden for den sjette udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse er i alt væsentligt den samme som den for den første udførelses form, der er vist i fig. 4. Denne udførelsesform er forsynet med ventilsædet 62 for at tætne for gas, der er i stand til at strømme i modsat retning fra en højtryksdel uden for kompresso-10 ren ind i denne, og ventilsædet 62 forhindrer forsinkelse ved ventillegemet 68's åbningsoperation. Forsinkelsen ved åbningsoperationen afhænger stort set af kontakttrykket, som er bestemt ved den indbyrdes \ forbindelse mellem trykket, der er pålagt ved kontaktfladen mellem ventillegemet 68 og ventilsædet 62 samt et kontaktområde, idet indhol-15 det af olien, d.v.s. oliefilmens tykkelse, tages i betragtning. Kontakttrykket kan reduceres ved at ændre ventilsædet 62's tværsnitsform for derved at reducere kontaktområdet; på denne måde kan olieindholdet i oliefilmen, som er aflejret ved kontaktområdet, reguleres, således at oliefilmens modstand, som er frembragt ved venti 11 egernet 68's åb-20 ningsoperation, formindskes. Endvidere kan støj, der er frembragt ved brydning af oliefilmen, der er beregnet til at tilvejebringe kontakttætning ved ventillegemet 68's åbningsoperation blive undertrykt til et lavere niveau. Fig. 15 viser ydelsen af afgangsventilen B ifølge den foreliggende opfindelse i sammenligning med ydelsen af den kendte 25 afgangsventil A.

Fig. 14 er et snitbillede gennem den syvende udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse. Formen for ventilsædet 62's fremspring, set i tværsnit, er en krum kontur, der er tilve-30 jebragt med en forudbestemt radius, og der er dannet en forsænket del 65, hvis cirkulære kant er tilvejebragt ved en stilling uden for den øverste del af fremspringet med den givne krumningsradius, og som er indefter skråtstillet for således at danne en stort set konisk form med samme aksi ale centrum som afgangsporten 1, hvorved forsinkelse i 35 ventillegemet 68's operation og dannelse af støj er elimineret, således som det var tilfældet i den sjette udførelsesform.

Ventilsædet 62's forsænkede del 65 har en trindel 66, der er dannet med en stejl hældning ved en stilling på den anden side af fremsprin- 14 DK 167074 B1 gets øverste del, hvor det er i kontakt med venti 11 egernet 68. Ved at betragte den positionsmæssige forbindelse mellem fremspringets øverste del og trindelen 66 har det vist sig, at den optimale udladningseffektivitet kan opnås, når spalten, der er tilvejebragt mellem fremsprin-5 gets øverste del, som kontaktområde, og den øverste kant af trindelen 66 er i størrelsesordenen fra O til 0,05 mm.

Det har også vist sig, at der ved forholdet mellem diameteren for den øverste del af det ringformede fremspring, hvor venti 11 egernet 68 kom-10 mer i anlæg med ventilsædet 62, og diameteren for afgangsporten 1, kan opnås et passende kontakttryk for venti 11 egernet 68 mod ventilsædet, ved et tilvejebringe diameteren for den øverste del således at den tilfredsstiller en tilhørende ligning Dj = > l,5Dg, hvor Dj er kontaktdiameteren for den øverste del af fremspringet, og hvor Dg er dia-15 meteren for afgangsporten 1. Således kan en udmærket udladningseffektivitet opnås.

Således er den sjette og syvende udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse henholdsvis fremstillet på en sådan 20 måde, at forholdet mellem diameteren for den øverste del af ventilsædet og diameteren for afgangsporten er 1,5 eller mere; og således at der ved en stilling uden for kontaktpunktet mellem ventilsædet og venti 11 egernet er dannet en krum flade med en krumning, og således at der er dannet en trindel ved indersiden af fremspringets øverste del. Med 25 denne konstruktion kan indholdet af olien, der er aflejret mellem ventilsædet og venti 11 egernet, som samvirker for således at danne et kontaktområde, begrænses, og oliefilmens modstand, som er frembragt ved venti11 egernets åbningsoperation, er reduceret, og derved er der forhindret en forsinkelse ved venti11egernets åbningsoperation.

30

Da den energi, som er nødvendig for at bryde oliefilmen ved ventille-gemets åbningsoperation tillige er lille, vil den støj, der er frembragt ved oliefilmens brydning, blive undertrykt.

35 Da den øverste ende af den forsænkede del er gjort større end diameteren for afgangsporten, er strømningshastigheden for den udladede gas jævn (engelsk tenderly) ved afgangsportens udløb, for derved at sænke tryktabet og regulere forstyrrelserne i strømningen og pulserende fænomener for den udladede gas.

15 DK 167074 B1

Endelig vil afgangsventilen til en kompressor ifølge den ottende og niende udførelsesform for den foreliggende opfindelse blive beskrevet under henvisning til fig. 16-18.

5 Fig. 16 viser et tværsnitsbillede gennem den ottende udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse, hvor henvisningsbetegnelsen 1 betegner en afgangsport, der er dannet i et hus 17a, og henvisningsbetegnelsen 82 angiver et ventilsæde, som er dannet integralt med huset 17a ved omkredsdelen af afgangsporten l's afgangs-10 side. Ventilsædet 82's profil er tilvejebragt således, at en flade, der er kontinuert udstrakt fra den indre overflade af afgangsporten 1 konvergerer til en krum flade, der har en forudbestemt krumningsradius og en trindel 85, der har en stejl hældning, er dannet ved en stilling uden for den øverste del af den krumme flade, nemlig ved den modsatte 15 side af afgangsporten. Henvisningsbetegnelsen 19 betegner et ventille-gemefastholdel sesorgan, og henvisningsbetegnelsen 88 betegner et venti 11 egerne, som er beregnet til at komme i kontakt med den øverste del af ventilsædet 82's fremspring.

20 Virkemåden for den ottende udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse er stort set den samme som den for den første udførelsesform, således som vist i fig. 4. Ventilsædet 82 har ifølge denne udførelsesform tætningsegenskaber for således at forhindre gas i at strømme i modsat retning fra en højtryksdel uden for kom-25 pressoren ind i kompressoren og for at forhindre forsinkelse i ventil-legemet 88's åbningsoperation. Forsinkelsen i åbningsoperationen afhænger stort set af forbindelsen mellem trykforskellen ved kontaktområdet mellem ventilsædet 82 og venti 11egernet 88 og et kontaktområde, idet indholdet af olie i kontaktområdet, nemlig tykkelsen af oliefil-30 men, tages i betragtning. Kontakttrykket kan reduceres ved at ændre ventilsædet 82's form for således at reducere dets kontaktområde. Et lille kontaktområde reducerer aflejringen af oliefilmen, som er dannet ved kontaktpunktet for derved at reducere oliefilmens modstand, som er dannet ved venti 11 egernet 88's åbningsoperation, hvilket medfører, at 35 der ikke foregår nogen forsinkelse i åbningsoperationen. Endvidere vil støj, som er frembragt ved brydning af oliefilmen, der er beregnet til at forhindre modsatrettet strømning af gas, kunne blive undertrykt til et lavere niveau, således som vist i fig. 18, hvori ydeevnen for afgangsventilen B ifølge den ottende udførelsesform er bedre end ydeev- 16 DK 167074 B1 nen for den kendte afgangsventil A.

Fig. 17 er et tværsnitsbillede gennem afgangsventilen ifølge den niende udførelsesform for den foreliggende opfindelse. Tværsnitsformen for 5 ventilsædet 92 er tilvejebragt således, at en overflade, der strækker sig kontinuert fra den indre væg af afgangsporten 1, konvergerer til en krum flade, som har en forudbestemt krumingsradius og en trindel 95, der har en stejl hældning, er dannet ved en stilling på den anden side af den øverste del af den krumme flade, der er tilvejebragt af en 10 sådan krumningsradius. Ventilsædet ifølge denne udførelsesform forhindrer forsinkelse i ventillegemet 88's åbningsoperation og undertrykker støj, således som det var tilfældet med afgangsventilen ifølge den ottende udførelsesform.

15 Ved en betragtning vedrørende den positionsmæssige forbindelse mellem den øverste del af fremspringet, mod hvilken del ventillegemet 88 kommer i kontakt, og trindelen 95, der er dannet ved en stilling udenfor den øverste del af ventilsædet 92, således som vist i fig. 17, har det vist sig, at den optimale spalte for en effektiv udladningsoperation 20 opnås, når spalten mellem den øverste del af fremspringet og trindelen 95 er i størrelsesordenen fra 0 til 0,05 mm.

Ifølge den ottende og niende udførelsesform for afgangsventilen ifølge den foreliggende opfindelse er den krumme flade, der har en givet 25 krumningsradius, tilvejebragt i ventilsædet ved en stilling, hvor ventillegemet kommer i kontakt, og en trindel er dannet uden for kontaktpunktet for således at reducere aflejringen af oliefilmen, som er dannet mellem ventilsædet og ventillegemet og for derved at reducere modstanden af oliefilmen, som er dannet ved venti11 egernets åbningsopera-30 tion for derved at forhindre forsinkelse ved åbningsoperationen.

Desuden kan energi for oliefilmens brydning være lille ved ventillege-mets åbningsoperation for således at undertrykke støj, der er frembragt ved oliefilmens brydning.

35

Claims

1. Afgangsventil for en kompressor gennem hvilken den komprimerede gas afgår gennem en afgangsport (1), der står i forbindelse med et kompres- 5 si onskammer, idet den overvinder en trykkraft fra et venti 11 egerne (18a,18c,18d,28a,28b,38), der er fjederkraftpåvirket mod et ventilsæde (22,32), som er dannet rundt om afgangsportens omkredsdel, og som har et stor set cirkel-formet tværsnit for således at åbne og lukke afgangsporten afhængigt af trykket i kompressionskammeret, kende-10 tegnet ved, at ventillegemet har en kontaktdel, der i forhold til ventilsædets øverste del med cirkel-formet tværsnit ligger an mod indersiden eller ydersiden af ventilsædet.

2. Afgangsventil ifølge krav 1, kendetegnet ved, at ventil-15 legemet (18a,18b,18c,28a,28b) har et hjørne, ved hvilket ventilen er bragt i kontakt med ventilsædet (22).

3. Afgangsventil ifølge krav 2, kendetegnet ved, at hjørnet er dannet i ventiΠegernet ved en trykke- eller standseproces. 20

4. Afgangsventil ifølge krav 2, kendetegnet ved, at hjørnet udgøres af kombinationen af en ventil legemede! (28a) med et gennemgående hul og en separat ventillegemedel (28b) uden noget gennemgående hul. 25

5. Afgangsventil ifølge krav 1, kendetegnet ved, at en del (38a) af ventillegemet, der bringes i kontakt med ventilsædet (32), udgøres af en krum overflade med en anisotropi.

6. Afgangsventil ifølge krav 5, kendetegnet ved, at den del (38a) af venti 11 egernet, som er bragt i kontakt med ventilsædet, er tilvejebragt med en i alt væsentligt elliptisk form.

7. Afgangsventil ifølge krav 1-6, k e n d e t e g n e t ved, at højden 35 af ventilsædet i dets omkredsretning er konstant.

8. Afgangsventil ifølge krav 1, kendetegnet ved, at ventilsædet (62) har et fremspring, og forholdet mellem diameteren (Dj) for DK 167074 B1 fremspringet på ventilsædet (62) og diameteren (Dg) for afgangsporten (1) er 1,5 eller mere, at en krum overflade er dannet ved en stilling uden for kontaktområdet, der er dannet mellem ventilsædet (62) og ventil! egernet (68), og at en trindel (66) er dannet inden i den øverste 5 del af ventilsædets fremspring.

9. Afgangsventil ifølge krav 8, kendetegnet ved, at en forsænket del (65) med en stort set konisk form er dannet i ventilsædet (62) for at forløbe fra trindelen (66) mod afgangsporten (1). 10

10. Afgangsventil ifølge krav 1, kendetegnet ved, at ventilsædet (82,92) har et fremspring og en form i tværsnit, således at en krum flade er dannet inden i kontaktområdet mellem venti 11 egernet (88) og ventilsædet, og at en trindel (85,95) er dannet uden for kontaktom- 15 rådet.

11. Afgangsventil ifølge krav 10, kendetegnet ved, at kontaktområdet mellem venti 11 egernet (88) og ventilsædet (82) er tilvejebragt indenfor den øverste del og den krumme flade. 20

12. Afgangsventil ifølge krav 10, kendetegnet ved, at kontaktområdet mellem venti 11 egernet (88) og ventilsædet (92) er tilvejebragt ved den øverste del af den krumme flade, og at trindelen (95) er dannet ved en stilling på den anden side af toppen af den krumme fla- 25 de. 30 35 DK 167074 B1 AFGANGSVENTIL FOR EN KOMPRESSOR. SAMMENDRAG 5 En afgangsventilmekanisme for en kompressor, der udlader gas, som er sammenpresset i et kompressi onskammer uden for kammeret imod en trykkraft fra en afgangsventil (18a), der presser imod et afgangsventiIsæ-10 de (22), og modstanden ved brydning af en film af smøreolie, der er aflejret ved og nær et kontaktområde, der er dannet mellem ventilsædet (18a) og afgangsventilen (22). Afgangsventilmekanismen omfatter en afgangsport (1), der står i forbindelse med et kompressionskammer, et ventilsæde (22), der er dannet ved afgangsportens omkredsdel, og som i 15 tværsnit har en krumning, samt en afgangsventil (18a), som tvangsmæssigt er i kontakt med en del af ventilsædet for således at åbne og lukke afgangsporten (1) afhængigt af trykket i kompressionskammeret. For at reducere forsinkelsen ved afgangsventilens åbningsoperation, 20 samt den støj, der er frembragt ved oliefilmens brydning, når afgangsventilen åbnes, er kontaktbredden af den tætnende del, som er dannet ved kontakten gennem en oliefilm mellem afgangsventilen og ventilsædet mindre end en kontaktbredde af en oliefilm der er dannet ved kombination af en flad afgangsventil og et ventilsæde, der i tværsnit har en 25 ensartet krumning. (fig. 3 og 4) 30 35