SE463731B

SE463731B - VALVE UNIT FOR GAS COMPRESSORS

Info

Publication number: SE463731B
Application number: SE8506153A
Authority: SE
Inventors: R W King
Original assignee: Copeland Corp
Priority date: 1978-12-20
Filing date: 1985-12-30
Publication date: 1991-01-14
Also published as: DK161476C; FR2444820A1; DK544379A; MX150936A; JPS5597572A; ATA806479A; SE8601230L; DK161476B; DK156093B; BR7908354A; JPS6325234B2; AU5377879A; DK596885A; IT1194601B; SE8601230D0; CA1179575A; SE7910405L; JPH0154554B2; JPS63198785A; PH16984A

Description

463 751 z Förknippat med och i konfiikt med den önskade maximaia öppningen för en viss dimension på cyiindern är kravet på en minskning av vikten hos det röriiga ventiïorganet för att på så sätt begränsa dess tröghetseffekt. Ljudet vid drift ska11 vara så ïitet som möjïigt. Dessa synpunkter biir ännu viktigare vid snabbgående kompressorer. 463 751 z Associated with and in conflict with the desired maximum opening for a certain dimension of the cylinder is the requirement for a reduction of the weight of the movable valve member so as to limit its inertial effect. The sound during operation should be as low as possible. These views are even more important with high-speed compressors.

Andra viktiga synpunkter vid konstruktionen är att minska återexpansionen e11er toïeransvoïymen hos cyïindern. Ventiïen och cyïinderns övre ändvägg ska11 ha en form, som är kompïementär ti11 formen av koïvens ovansida och vara så pian som möjiigt för att koïven ska11 kunna minska voïymen av kompressionskamaren ti11 ett absoïut minimum under kompressionss1aget utan att begränsa gasfïödet. Det är visserïigen möjligt att uppnå detta ändamåï genom uppbyggandet av komp1icerade former hos koïvhuvudet, men denna tiïïverkning bïir kostnadskrävande och monteringen mera svårartad, varjämte strypföriuster vaniigen uppstår, när ko1ven närmar sig det övre dödpunktsïäget.Other important considerations in the design are to reduce the re-expansion or touring volume of the cylinder. The valve and the upper end wall of the cylinder must have a shape which is complementary to the shape of the top of the coefficient and be as large as possible so that the coefficient can reduce the volume of the compression chamber to an absolute minimum during the compression stroke without limiting the gas flow. Although it is possible to achieve this object by building up complicated shapes of the cove head, this effect is costly and assembly is more difficult, and throttling incidents usually occur when the cove approaches the top dead center position.

Minskning av återexpansionsvoïymen är av stor betydeise i kyïkompressorer med reïativt 1iten fïödesmassa, t.ex. de enheter, som användes vid mycket 1åg kyïtemperatur på systemen iiksom vid enheter för användning av värmepumpar.Reduction of the re-expansion volume is of great importance in refrigeration compressors with relatively small feed mass, e.g. the units used at very low cooling temperatures on the systems as well as in units for the use of heat pumps.

Ett huvudsakiigt ändamåi med uppfinningen är att åstadkomma en förbättrad venti1 för användning som utïoppsventii i en gasko1vkompressor, t.ex. sådana kompressorer som användes för kyïutrustning, och denna ventiï förbättrar effektiviteten hos kompressorn och kännetecknas av sina förbättrade fiödesegenskaper vid a11 ventiïïyftning, god tätning utan permanent deformation av ventiïen, god 1ivs1ängd, tyst gång samt förmåga att fungera i snabbgående kompressorer.A main object of the invention is to provide an improved valve for use as an outlet valve in a gas coil compressor, e.g. such compressors used for refrigeration equipment, and this valve improves the efficiency of the compressor and is characterized by its improved flow characteristics in valve lifting, good sealing without permanent deformation of the valve, good life, quiet running and ability to operate in high speed compressors.

Mede1st uppfinningen har åstadkommits en förbättrad ventiïenhet under användning av ett ventiiorgan, vars he1a yta utsättes för ventiïen påverkande tryckskiïïnader och som är framstäïïd med ïåg vikt, så att förhå11andet me11an stora krafter och vikt erhåïies för en viss storïek på öppningen. Härigenom ökas acce1erationen och föïjaktiigen effektivi- 465 731 teten, framför allt vid höga hastigheter. Vidare är konstruktionen av ventilorganet och den tillhörande ventilplattan sådan, att man erhåller en i huvudsak i ett plan belägen ändvägg för hela kompressionskammaren.By means of the invention, an improved valve unit has been provided using a valve member, the entire surface of which is exposed to the valve-influencing pressure lines and which is produced with a light weight, so that the relationship between large forces and weight is obtained for a certain size of the opening. This increases the acceleration and efficiency, especially at high speeds. Furthermore, the construction of the valve member and the associated valve plate is such that an end wall for the entire compression chamber is located substantially in one plane.

Sålunda minskar återexpansionsvolymen för kompressionskammaren i avsevärd grad i förhållande till konventionella ventilanordningar och enkla, med plan ovansida utformade kolvar (eller kolvar med en minimal kontur på övre ytan) kan komma till användning. Dessutom blir tack vare den låga vikten hos ventilorganen ventilverkan snabbare och öppningen kan utformas större utan ofördelaktiga tröghetsmomenteffekter.Thus, the re-expansion volume of the compression chamber is considerably reduced compared to conventional valve devices and simple, flat top-shaped pistons (or pistons with a minimal contour on the upper surface) can be used. In addition, due to the low weight of the valve means, the valve action becomes faster and the opening can be designed larger without disadvantageous inertia torque effects.

Användningen av ett polymert material för ventilorganet vid en lämplig utföringsform och den relativa geometrin hos ventilorganet och ventilsätet minskar även det ventilljud, som alstras av det återuppträdande anslaget av ventilorganet mot ventilsätet. Vid ventilen enligt uppfinningen blir öppningsytan ej en funktion av återexpansionsvolymen, utan båda kan optimeras oberoende av varandra.The use of a polymeric material for the valve member in a suitable embodiment and the relative geometry of the valve member and the valve seat also reduces the valve noise generated by the recurring impact of the valve member against the valve seat. In the valve according to the invention, the opening surface does not become a function of the re-expansion volume, but both can be optimized independently of each other.

Ventilenheten enligt uppfinningen lämpar sig därför på ett idealt sätt att användas för såväl luftkonditioneringsanordningar som värmepumpar och lågtemperaturenheter. Vidare kan anordningen enligt uppfinningen användas för att maximera användningen av cylinderskallens yta för ventiländamål.The valve unit according to the invention is therefore ideally suited for use with air conditioning devices as well as heat pumps and low temperature units. Furthermore, the device according to the invention can be used to maximize the use of the surface of the cylinder head for valve purposes.

De ovan beskrivna ändamålen uppnås enligt uppfinningen medelst en ventilenhet, som kännetecknas av det, som framgår av efterföljande patentkrav.The objects described above are achieved according to the invention by means of a valve unit, which is characterized by what appears from the following claims.

Uppfinningen skall i det följande närmare förklaras med hänvisning till de bifogade ritningarna, varå fig. 1 är en vy underifrån (från insidan av cylinderkammaren) av en utföringsform av utloppsventilenheten enligt uppfinningen med ett polymert ventilorgan.The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a bottom view (from the inside of the cylinder chamber) of an embodiment of the outlet valve unit according to the invention with a polymeric valve member.

Fig. 2 visar ett inverterat snitt längs linjen 7-7 i fig. 1 och fig. 3 visar ett liknande tvärsnitt men åskådliggörande ventilenheten enligt fig. 2 i kombination med en undertrycksventil av tungtyp. Fig. 4 är en delvy liknande den i fig. 2, som åskådliggör ytterligare en utföringsform av ventilenheten enligt föreliggande uppfinning med ett polymert ventilorgan. 463 731 I fig. 1 och 2 visas en annan utföringsform av uppfinningen, viiken möjiiggör ytteriigare utnyttjande av ventiïpïattans yta ovanför kompressionskammaren genom anordnandet av en andra koncentriskt anbragt utïoppsöppning. Med undantag av utioppsventiiorganen och fjäderhåiïaren är de oiika elementen och deïarna tiïi insugnings- och utïoppsventiienheten 120 i huvudsak identiska med de motsvarande deiarna ti11 ventiienheten 64 i fig. 5 i SE 7910405-5 och sama hänvisningsbeteckningar använts för att beteckna identiska de1ar och ytterïigare beskrivning av dessa synes överfiödig.Fig. 2 shows an inverted section along line 7-7 in Fig. 1 and Fig. 3 shows a similar cross-section but illustrating the valve unit according to Fig. 2 in combination with a heavy-duty pressure relief valve. Fig. 4 is a partial view similar to that of Fig. 2, illustrating a further embodiment of the valve assembly of the present invention with a polymeric valve member. Figures 1 and 2 show another embodiment of the invention, which enables further utilization of the surface of the vent surface above the compression chamber by arranging a second concentrically arranged outlet opening. With the exception of the outlet valve member and the spring hanger, the various elements and parts of the intake and outlet valve unit 120 are substantially identical to the corresponding dies of the valve unit 64 in Fig. 5 of SE 7910405-5 and the same reference numerals are used to denote and further denote the same these seem redundant.

Ett utioppsventiiorgan 122 har anbragts i utioppet 72.An outdoor vent 122 is disposed in the outdoor 72.

Utïoppsventiiorganet 122 iiknar utïoppsventiiorganet 30 och har ïämpiigen tiiïverkats av en poiymer med ovan angiva egenskaper och med en form som stympad kon med utåt divergerande sidoväggar 124, en undersida 126 och en ovansida 128. Emeïiertid är vid denna utföringsform ventiiorganet 122 försett med en centraït beiägen, som en stympad kon utformad öppning 130, viiken begränsas uppåt av konvergerande sidoväggar 132. Vidare har anordnats en som en stympad kon utformad skiva 134 med uppåt konvergerande sidoväggar 136, viïken anordning är fäst vid och uppbäres av en cyïindrisk axeitapp 138. Axeitappen 138 har en övre gängad dei 140, som sträcker sig genom en gängad öppning 142, vilken är anordnad i det kvarhåiiande organet 144 och samverkar med detta för att undersidan 146 på skivan 134 ska11 kunna instä11as i ett ïäge i huvudsak i p1an med undersidan 70 resp. 126 på ventiipïattan 66 resp. utioppsventiïorganet 122. Det kvarhåïiande organet 144 tjänar även tiii att begränsa öppningsröreïsen av ventiiorganet 122.The outlet vent member 122 is similar to the outlet vent member 30 and is suitably made of a polymer having the above properties and having a truncated cone shape with outwardly diverging side walls 124, a bottom side 126 and a top side 128. However, in this embodiment, the vent member means 122. as a truncated cone shaped opening 130, which is bounded upwards by converging side walls 132. Furthermore, a disc 134 shaped like a truncated cone with upwardly converging side walls 136 is provided, which device is attached to and supported by a cylindrical axial pin 138. The axial pin 138 has a upper threaded die 140, which extends through a threaded opening 142, which is arranged in the retaining member 144 and cooperates therewith so that the underside 146 of the disc 134 can be adjusted in a position substantially in the plane with the underside 70 resp. 126 on the ventiipïattan 66 resp. the retaining member 122. The retaining member 144 also serves to restrict the opening of the vent member 122.

Som redan tidigare omnämnts i samband med utïoppsventiiorganet 30 är den koniska sidoväggen 144 tiii ventiïorganet 122 1ämp1igen utformad med en inre vinke1 (i avspänt tiiistånd), som är större än den inre vinkein i sidoväggens 78 kon. På iiknande sätt och av samma orsaker är den inre vinkein i den koniska sidoväggen 132 (i avspänt tiiistånd) större än den inre vinkein i sidoväggen 136.As already mentioned in connection with the outlet valve member 30, the conical side wall 144 of the valve member 122 is suitably formed with an inner angle (in the relaxed state) which is greater than the inner angle of the cone of the side wall 78. Similarly and for the same reasons, the inner angle in the conical side wall 132 (in the relaxed state) is larger than the inner angle in the side wall 136.

Ventiienheten 120 fungerar i huvudsak på samma sätt som ventiienheten 64, som beskrivits i det föregående, med undantag av att utïoppsventiien 122 måste förskjutas uppåt och komprimerad fiuid kan 463 751 avges meiïan de båda sidoväggarna 78 och 124 och meiian sidoväggarna 132 och 136. Denna anordning kommer härigenom att erbjuda ett avsevärt ökat utïoppsfiödesförhåïlande genom den reïativt begränsade huvudytan för en viss cyiinderdimension genom anordningar, varigenom utioppsöppningens yta avsevärt ökar. Dessutom b1ir denna anordning svårare att tiiiverka på grund av de små toïeranser, som kräves meïian de två separata sätena i ändamåi att erhåiia god tätning.The valve unit 120 operates in substantially the same manner as the valve unit 64 described above, except that the outlet valve 122 must be displaced upwardly and compressed fluid 463 751 can be dispensed between the two side walls 78 and 124 and with the side walls 132 and 136. This device will thereby offer a considerably increased outlet flow ratio through the relatively limited main surface of a certain cylinder dimension through devices, whereby the surface of the outlet opening increases considerably. In addition, this device becomes more difficult to operate due to the small tolerances required between the two separate seats in order to obtain a good seal.

I fig. 3 visas en ventiienhet 146 eniigt uppfinningen, vid viiken man använt utioppsventiianordningen eniigt fig. 1 i kombination med en sugventii av tungtyp av det s1ag, som beskrivits i SE 7910405-5.Fig. 3 shows a valve unit 146 according to the invention, in which case the outdoor valve device according to Fig. 1 is used in combination with a suction valve of the heavy type of the type described in SE 7910405-5.

Eftersom såiunda eiementen eniigt föreiiggande uppfinning och driften av dessa är i huvudsak identiska med motsvarande eiement enïigt SE 7910405-5 har mot varandra svarande de1ar försetts med samma hänvisningsbeteckningar med tiïiägg av bistecken och ytteriigare beskrivning av dessa de1ar torde vara överfïödig.Thus, since the elements according to the present invention and the operation thereof are substantially identical to the corresponding elements according to SE 7910405-5, corresponding parts have been provided with the same reference numerals with the addition of secondary characters and further description of these parts will be superfluous.

Fig. 4 visar en modifierad utföringsform av uppfinningen, varvid ventiien som enhet betecknats med 148 och är försedd med en extra öppning utöver den, som visas i fig. 1-5 i SE 7910405-5. Ventiïenheten 148 omfattar en ventilpïatta 150 med ett vaniigt sugventiïorgan 152 av tungtyp för ingrepp med piattans 150 undersida 154 och en som en stympad kon utformad utioppsöppning, som begränsas av uppåt divergerande sidoväggar 158, viika sträcker sig därigenom och heïa anordningen är i huvudsak identisk med den anordning, viïken beskrivits med hänvisning ti11 fig. 1 och 5 i SE 7910405-5.Fig. 4 shows a modified embodiment of the invention, wherein the valve as unit is denoted by 148 and is provided with an additional opening in addition to that shown in Figs. 1-5 in SE 7910405-5. The valve assembly 148 includes a valve plate 150 having a conventional suction valve means 152 for engaging the underside 154 of the plate 150 and a frustoconical opening opening defined by upwardly diverging side walls 158 extending therethrough and substantially identical to the device. device, as described with reference to Figs. 1 and 5 of SE 7910405-5.

Vid uppfinningen har emeiïertid anordnats en av två deïar utformad utioppsventii, som omfattar en första, som en stympad kon utformad utïoppsventii 160 med uppåt divergerande sidoväggar 162, som är anordnade för tätande ingrepp med sidoväggarna 158, en ringformig urtagning 164 i dess ovansida 166 och en vid mitten anordnad, som en stypad kon utformad öppning, viiken begränsas av sidoväggarna 168 i det inre av urtagningen 164. En andra reiativt röriig, som en stympad kon utformad ut1oppsventi1 170 har anordnats med uppåt divergerande sidoväggar 172 för tätande ingrepp med sidoväggarna 168. Utïoppsventiien 170 har en urtagning i sin ovansida 176, som är anordnad att uppta den 465 731 ena änden av ett förspännande fjäderorgan 178, vars andra ände står i ingrepp med en avsats 180, som är anbragt på en nedåt sig sträckande del 182 av fjäderhållaren 184. Ett andra förspännande organ 186 är med ena änden infört i en urtagning 164 i utloppsventilorganet 160 och den andra änden står i förbindelse med en ringformig urtagning 188, som omger den utskjutande delen 182 på fjäderhållaren 184. Sålunda kan de förspännande fjäderorganen 178, 186 fungera oberoende av att förspänna ifrågavarande utloppsventilorgan 170 och 160 till stängande och tätande ingrepp.In the present invention, however, there has been provided an outlet valve formed of two parts, comprising a first outlet valve 160 shaped like a truncated cone with upwardly diverging side walls 162 arranged for sealing engagement with the side walls 158, an annular recess 166 and an upper side thereof at the center arranged as an inverted cone-shaped opening, which is delimited by the side walls 168 in the interior of the recess 164. A second relatively tubular, like a truncated cone-shaped outlet valve 170 has been provided with upwardly diverging side walls 172 for sealing engagement with the side walls 168. 170 has a recess in its upper side 176, which is arranged to receive one end 465 731 of a biasing spring member 178, the other end of which engages with a ledge 180, which is arranged on a downwardly extending part 182 of the spring holder 184. A second biasing member 186 is inserted with one end into a recess 164 in the outlet valve member 160 and the other end communicates see with an annular recess 188 surrounding the protruding portion 182 of the spring retainer 184. Thus, the biasing spring means 178, 186 can function independently of biasing the outlet valve means 170 and 160 in question into closing and sealing engagement.

Fjäderhållaren 184 kan även ha stopporgan i form av en ringformig avsats 190, som är så belägen, att den föres till ingrepp med ovansidan 166 på utloppsventilorganet 160, medan den möjliggör fortsatt rörelse uppåt av utloppsventilorganet 170.The spring retainer 184 may also have stop means in the form of an annular ledge 190 which is located so as to be engaged with the top 166 of the outlet valve member 160, while allowing continued upward movement of the outlet valve member 170.

Det är sålunda uppenbart, att den relativa ordningsföljden för öppnandet av ventilorganen 160, 170 lätt kan väljas blott genom val av de önskade, ifrågavarande fjäderkarakteristikorna under användande av standardkriterier. Båda utloppsventilorganen 160 och 170 är lämpligen framställda av en polymer med ovan angivna egenskaper och har en tjocklek, som är tillräcklig för att åstadkomma den erforderliga hållfastheten men mindre än tjockleken på ventilplattan 150 och båda ventilsâtena har inre vinklar, som är större (i avspänt tillstånd) än de inre vinklarna i resp. ventilsätesväggar. Vidare är de relativa diametrarna av utloppsventílorganen 160, 170 sådana, att man erhåller en i huvudsak plan undersida med ytan 154 på ventilplattan 150.It is thus apparent that the relative order of opening of the valve members 160, 170 can be easily selected only by selecting the desired spring characteristics in question using standard criteria. Both outlet valve members 160 and 170 are suitably made of a polymer having the above properties and have a thickness sufficient to provide the required strength but less than the thickness of the valve plate 150 and both valve seats have internal angles which are larger (in the relaxed state). ) than the inner angles in resp. valve seat walls. Furthermore, the relative diameters of the outlet valve means 160, 170 are such that a substantially flat underside is obtained with the surface 154 of the valve plate 150.

Med de relativa lutningsvinklarna av ifrågavarande ventilorgan och ventilsäten har utmärkta försöksresultat erhållits med ventilorgan, som har en sidoväggsvinkel i avspänt tillstånd i förhållande till ventilsätets eller utloppets axel av ca 470 (en inre vinkel på 940) och med en motsvarande vinkel för ventilsätet på 450 (en inre vinkel på 900). Dessa ungefärliga relativa vinklar har avseende på alla utföringsformer av uppfinningen oberoende av om ventilorganets ventilsätes ytor är belägna på omkretsen av ventilorganet eller på den inre omkretsen av ventilorganet.With the relative angles of inclination of the valve members and valve seats in question, excellent experimental results have been obtained with valve members having a sidewall angle in a relaxed state relative to the valve seat or outlet axis of about 470 (an inner angle of 940) and having a corresponding valve seat angle of 450 ( an inner angle of 900). These approximate relative angles relate to all embodiments of the invention regardless of whether the surfaces of the valve member of the valve member are located on the circumference of the valve member or on the inner circumference of the valve member.

Uppfinningen är inte begränsad till de visade och beskrivna utföringsformerna utan många modifikationer är tänkbara inom ramen för efterföljande patentkrav. 'zThe invention is not limited to the embodiments shown and described, but many modifications are conceivable within the scope of the appended claims. 'z

Claims

, 463 751 P A T E N T K R A V

A gas compressor valve assembly and suitably comprising a negative pressure valve means, characterized in that a valve plate (66, 12 ", 150) is designed so that parts of its interior provide a compression chamber that an outlet opening (72, 18") ) extends through the vent plate (66, 12 ", 150), that a valve seat (78, 28", 158) of circular cross-section is formed at the outlet opening, that an outlet valve member (122, 160) of a presumably moldable material is arranged in the outlet opening. (72, 18 "), and is formed with a through opening, that a discharge means (134, 134", 170) is arranged to close the opening in the valve means (122, 160), at least when the outlet valve means (122, 160) is in its position. closed position, to prevent fluid flow through the outlet opening (72, 18 "), that sealing means are arranged to seal between the outlet means (134, 134", 170) and the outlet vent means (122, 160), at least when the opening (72, 18 ") through the outdoor venting member (122, 160) is closed with the release member (134, 134 ", 170), and that inner surfaces of the release member (134, 134", 170) resp. the vent means (122, 160) are arranged to be in the same plane as the inside of the vent, when the vent means is in closed position.

A valve assembly according to claim 1, characterized in that the outlet means (134, 134 ", 170) and the outlet valve means (122, 160) are movable in relation to each other to enable further discharge of fluid when the outlet valve (122, 160) is in the Open Mode.

3. A valve unit according to claim 1 or 2, characterized in that the discharge means consists of a disc (134, 134 ", 170) formed as a truncated cone, which is sealingly arranged in the opening in the outlet valve means (122, 160). 463 731 å

Valve unit according to any one of the preceding claims, characterized in that the opening in the valve member (122, 160) has a conical side wall and that the closing member (134, 134 ", 170) has a conical, peripheral outer surface.

Valve unit according to claim 4, characterized in that the unloaded inner angle of the conical side wall of the opening through the valve member (122, 160) differs slightly from the inner angle of the conical surface of the closing member (134, 134 ", 170).

Valve unit according to claim 5, characterized in that the conical side wall of the opening in the valve member (122, 160) has the largest inner angle.

Valve unit according to claim 5, characterized in that the conical surface of the closing member (134, 134 ", 170) has the larger inner angle.

A valve unit according to any one of the preceding claims, characterized in that a support means is arranged to firmly support the closing means (134, 134 ") relative to the valve plate.

Valve unit according to claim 8, characterized in that the support member consists of a shaft pin (138, 138 "), which extends outwards from the closing member (134, 134"), one at the valve plate (66, 12 "). attach retaining means (144, 144 ").

A valve assembly according to claim 9, characterized in that the shaft journal (138, 138 ") is releasably attached to the retaining member (144, 144") by threading.

Valve unit according to claim 9 or 10, characterized in that spring means are arranged coaxially with the shaft pin (138, 138 ") and extend between the retaining means (144, 144") and the valve means (122).

A valve unit according to claim 1 or 2, characterized in that the closing means (170) is movably arranged relative to the valve plate (12 ", 66) and the outlet valve means (160).

Valve unit according to claim 1, 2 or 12, characterized in that the closing means (170) has an outwardly diverging peripheral edge surface, which is arranged to seal in abutment against the side wall of the opening, and that it diverging edge surface car- f !! in 463 731 there is a vinkei with an axis on the opening of the outdoor vent seat which is larger than the corresponding vinkei for the opening in the vent member, when the affected dies are unobserved.

14. A valve unit according to claim 13, characterized in that the tightening means consists of a pawl in the form of a truncated cone, which is sealingly arranged in the opening in the outdoor venting member.

15. A valve unit according to claim 14, characterized by a retaining member arranged on the valve plate and by a spring means arranged along the retaining member and the locking plate for biasing the latter to a sealing engagement with the opening in the valve.