WO2024114857A1 - Rotationsverdichter - Google Patents

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David Huber
Alexander Glebov
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F04C29/126—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet with inlet and outlet valves specially adapted for rotary or oscillating piston pumps of the non-return type
    • F04C29/128—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet with inlet and outlet valves specially adapted for rotary or oscillating piston pumps of the non-return type of the elastic type, e.g. reed valves

Definitions

  • the invention relates to a rotary compressor comprising:
  • a separating slide which divides the cylinder chamber into a suction chamber and a pressure chamber
  • a flutter valve arranged in the cover plate, which separates the first channel section and the second channel section from each other when closed and connects them to each other when open.
  • a generic rotary compressor is known as a refrigerant compressor from US 2021/ 019 0072 A1. It is a so-called rolling piston compressor, in which the separating slide is guided in a linearly movable manner in a compressor housing and seals against a piston on the front side, which rotates eccentrically in a cylinder chamber and rolls on the inner surface of a cylinder disk.
  • the rolling piston compressor is a three-cylinder machine and comprises a corresponding number of cylinder disks with cylinder chambers, each of which is axially delimited on both sides by cover disks that rest against the cylinder disks.
  • the present invention is based on the object of simplifying the construction of a rotary compressor of the type mentioned at the beginning.
  • the flutter valve in the closed state should be in contact with the axial face of the cylinder
  • the structural simplification is mainly due to the fact that the axial end faces of the cylinder disc are machined anyway to achieve the required component precision and therefore have a surface quality sufficient for the sealing function of the reed valve as a valve seat.
  • Figure 2 shows a cylinder disk and a cover disk according to Figure 1 in an enlarged partial section
  • Figure 3 shows a section of the cover plate according to Figure 2 as a perspective individual part with flutter valve
  • Figure 4 the cover plate according to Figure 2 as a perspective individual part without flutter valve
  • Figure 5 shows a longitudinal section through a pair of flutter valves.
  • Figures 1 and 2 show essential components for understanding the invention of a rotary compressor, designed here as an oscillating piston compressor, which in the embodiment shown is a two-cylinder machine that compresses refrigerant. Shown are an electric motor-driven eccentric shaft 1, two cylinder disks 2 and 3, a cover disk 4 arranged axially between them, and two end disks 5 and 6.
  • the disks shown here in the exploded view are stacked on top of one another in the assembled state without a gap, with their axial end faces 7 and 8, 9 and 10, 11 and 12, and 13 and 14 abutting against one another in pairs.
  • the cylinder disks 2, 3 each radially delimit a cylinder chamber, which is axially delimited on the one hand by the cover disk 4 and on the other hand by the end disk 5 or 6.
  • a piston 15 rotates, driven by the eccentric shaft 1 with an offset of 180° and in the direction of rotation shown.
  • the coolant to be compressed is sucked into the expanding suction chamber 18 via an inlet channel 20 running radially in the cylinder disk 2 or 3, compressed in the subsequent rotation of the piston 15 and finally pushed out of the pressure chamber 19 into an outlet channel 21.
  • the outlet channel 21 symbolized by the dashed line in Figure 1 comprises a first channel section 22, which runs from the pressure chamber 19 in the cylinder disk 2 or 3, and a second channel section 23, which runs in the cover disk 4.
  • the outlet channel 21 is further formed by longitudinal bores 24 and 25 in the cylinder disk 3 or the cover disk 6.
  • a flutter valve 26 which separates the first channel section 22 and the second channel section 23 from each other when closed and connects them to each other when open.
  • the flutter valves 26 are flat spring plates which are arranged in the cover plate 4 and which, when closed, mostly and in this case over their entire surface, rest against the machined, axial end faces 9 and 12 of the cylinder disks 2 and 3.
  • a valve plate 27 formed on the flutter valves 26 is in sealing contact with the axial end faces 9 and 12, respectively, which each serve locally as a valve seat for the valve plate 27, and closes the first channel section 22 which opens there (see also Figure 5).
  • each flutter valve 26 The structural design of the flutter valves 26 is shown in more detail in Figures 3 to 5, which show different views of the flutter valves 26.
  • the cover plate 4 is penetrated by a longitudinal bore 28 in which a compression spring 29 is clamped between spring plates 30 of the two flutter valves 26 and applies force to the axial end faces 9 and 12 of the cylinder disk 2 or 3.
  • the elastically deformable valve plates 27 rest against stops 31, which are each an integral part of the cover plate 4.
  • the fixed positioning of each flutter valve 26 in the cover plate 4 is achieved by the longitudinal bore 28 and a recess 32 in the cover plate 4 extending therefrom, in which the spring plate 30 and a projection 33 extending therefrom are essentially complementarily enclosed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Rotationsverdichter, umfassend: - einen Zylinderraum, der radial durch eine Zylinderscheibe (2, 3) und axial durch eine Deckscheibe (4) begrenzt ist, die an einer axialen Stirnfläche (9, 12) der Zylinderscheibe anliegt, - einen im Zylinderraum umlaufenden Kolben (15), - einen Trennschieber (16), der den Zylinderraum in einen Saugraum (18) und einen Druckraum (19) unterteilt, - einen vom Druckraum ausgehenden Auslasskanal (21) mit einem in der Zylinderscheibe verlaufenden ersten Kanalabschnitt (22) und einem in der Deckscheibe verlaufenden zweiten Kanalabschnitt (23) - und ein in der Deckscheibe angeordnetes Flatterventil (26), das den ersten Kanalabschnitt und den zweiten Kanalabschnitt in geschlossenem Zustand voneinander trennt und in geöffnetem Zustand miteinander verbindet. Das Flatterventil befindet sich im geschlossenen Zustand mit der axialen Stirnfläche der Zylinderscheibe im Dichtkontakt.

Description

Rotationsverdichter
Die Erfindung betrifft einen Rotationsverdichter, umfassend:
- einen Zylinderraum, der radial durch eine Zylinderscheibe und axial durch eine Deckscheibe begrenzt ist, die an einer axialen Stirnfläche der Zylinderscheibe anliegt,
- einen im Zylinderraum umlaufenden Kolben,
- einen Trennschieber, der den Zylinderraum in einen Saugraum und einen Druckraum unterteilt,
- einen vom Druckraum ausgehenden Auslasskanal mit einem in der Zylinderscheibe verlaufenden ersten Kanalabschnitt und einem in der Deckscheibe verlaufenden zweiten Kanalabschnitt
- und ein in der Deckscheibe angeordnetes Flatterventil, das den ersten Kanalabschnitt und den zweiten Kanalabschnitt in geschlossenem Zustand voneinander trennt und in geöffnetem Zustand miteinander verbindet.
Ein gattungsgemäßer Rotationsverdichter ist als Kältemittelverdichter aus der US 2021/ 019 0072 A1 bekannt. Es handelt sich um einen sogenannten Rollkolbenverdichter, bei dem der Trennschieber linear beweglich in einem Verdichtergehäuse geführt ist und stirnseitig gegen einen Kolben dichtet, der in einem Zylinderraum exzentrisch umläuft und dabei an der Innenmantelfläche einer Zylinderscheibe abrollt. Der Rollkolbenverdichter ist eine Dreizylindermaschine und umfasst eine dementsprechende Anzahl an Zylinderscheiben mit Zylinderräumen, die jeweils axial beidseitig durch Deckscheiben begrenzt sind, die an den Zylinderscheiben anliegen. In jeder Deckscheibe ist ein Flatterventil (auch als Lamellenventil bezeichnet) angeordnet, das oberhalb einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Kanalabschnitt und dem zweiten Kanalabschnitt geöffnet ist, während der Kolben verdichtetes Kältemittel in den Auslasskanal ausschiebt. Um ein Rückströmen des Kältemittels zu verhindern, ist das Flatterventil unterhalb der Druckdifferenz geschlossen und liegt dabei an einem in der Deckscheibe ausgebildeten Ventilsitz dichtend an.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotationsverdichter der eingangs genannten Art konstruktiv zu vereinfachen.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich durch die Merkmale des Anspruchs 1. Demnach soll sich das Flatterventil im geschlossenen Zustand mit der axialen Stirnfläche der Zylin- derscheibe im Dichtkontakt befinden. Die konstruktive Vereinfachung ergibt sich hauptsächlich dadurch, dass die axialen Stirnflächen der Zylinderscheibe zwecks der erforderlichen Bauteilpräzision ohnehin spanend bearbeitet sind und dementsprechend eine für die Dichtfunktion des Flatterventils ausreichende Oberflächenqualität als Ventilsitz aufweisen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus der Zeichnung mit wesentlichen Komponenten eines erfindungsgemäßen Rotationsverdichters. Es zeigen:
Figur 1 die Komponenten in perspektivischer Explosion,
Figur 2 eine Zylinderscheibe und eine Deckscheibe gemäß Figur 1 in vergrößertem Teilschnitt,
Figur 3 einen Ausschnitt der Deckscheibe gemäß Figur 2 als perspektivisches Einzelteil mit Flatterventil,
Figur 4 die Deckscheibe gemäß Figur 2 als perspektivisches Einzelteil ohne Flatterventil,
Figur 5 einen Längsschnitt durch ein Flatterventilpaar.
Die Figuren 1 und 2 zeigen für das Verständnis der Erfindung wesentliche Komponenten eines hier als Schwingkolbenverdichter ausgeführten Rotationsverdichters, der im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Kältemittel verdichtende Zweizylindermaschine ist. Dargestellt sind eine elektromotorisch angetriebene Exzenterwelle 1 , zwei Zylinderscheiben 2 und 3, eine axial dazwischen angeordnete Deckscheibe 4 und zwei Abschlussscheiben 5 und 6. Die hier in der Explosion dargestellten Scheiben sind in montiertem Zustand spaltfrei aufeinander geschichtet, wobei sie mit ihren axialen Stirnflächen 7 und 8, 9 und 10, 11 und 12 bzw. 13 und 14 paarweise aneinander anliegen. Die Zylinderscheiben 2, 3 begrenzen jeweils radial einen Zylinderraum, der axial durch die Deckscheibe 4 einerseits und andererseits durch die Abschlussscheibe 5 bzw. 6 begrenzt ist. In jedem Zylinderraum läuft ein von der Exzenterwelle 1 mit 180° Versatz und der eingezeichneten Drehrichtung angetriebener Kolben 15 um. Ein Trennschieber 16, der im Fall des vorliegenden Schwingkolbenverdichters integraler Teil des Kolbens 15 ist, unterteilt den Zylinderraum in Verbindung mit einem Drehschubgelenk 17 in einen Saugraum 18 und einen Druckraum 19.
Während einer ersten Umdrehung des Kolbens 15 wird das zu verdichtende Kältemittel über einen radial in der Zylinderscheibe 2 bzw. 3 verlaufenden Einlasskanal 20 in den expandierenden Saugraum 18 angesaugt, in der darauffolgenden Umdrehung des Kolbens 15 verdichtet und schließlich aus dem Druckraum 19 in einen Auslasskanal 21 ausgeschoben. Der in Figur 1 durch die gestrichelte Linie symbolisierte Auslasskanal 21 umfasst einen ersten Kanalabschnitt 22, der vom Druckraum 19 ausgehend in der Zylinderscheibe 2 bzw. 3 verläuft, und einen zweiten Kanalabschnitt 23, der in der Deckscheibe 4 verläuft. Der Auslasskanal 21 ist im weiteren Verlauf durch Längsbohrungen 24 und 25 in der Zylinderscheibe 3 bzw. der Abschlussscheibe 6 gebildet.
Zwischen den beiden Kanalabschnitten 22 und 23 befindet sich jeweils ein Flatterventil 26, das den ersten Kanalabschnitt 22 und den zweiten Kanalabschnitt 23 in geschlossenem Zustand voneinander trennt und in geöffnetem Zustand miteinander verbindet. Die Flatterventile 26 sind ebene Federbleche, die in der Deckscheibe 4 angeordnet sind und im geschlossenen Zustand größtenteils und vorliegend vollflächig an den spanend bearbeiteten, axialen Stirnflächen 9 und 12 der Zylinderscheiben 2 bzw. 3 anliegen. Dabei befindet sich jeweils ein an den Flatterventilen 26 ausgebildeter Ventilteller 27 im Dichtkontakt mit den axialen Stirnflächen 9 bzw. 12, die jeweils lokal als Ventilsitz für den Ventilteller 27 dienen, und verschließt den dort mündenden ersten Kanalabschnitt 22 (s.a. Figur 5).
Die konstruktive Gestaltung der Flatterventile 26 geht näher aus den Figuren 3 bis 5 hervor, die verschiedene Ansichten der Flatterventile 26 zeigen. Die Deckscheibe 4 ist von einer Längsbohrung 28 durchsetzt, in der eine Druckfeder 29 zwischen Federtellern 30 der beiden Flatterventile 26 eingespannt ist und diese gegen die axialen Stirnflächen 9 und 12 der Zylinderscheibe 2 bzw. 3 kraftbeaufschlagt. Die elastisch verformbaren Ventilteller 27 legen sich im (verformten) geöffneten Zustand jedes Flatterventils 26 gegen Anschläge 31 an, die jeweils integraler Teil der Deckscheibe 4 sind. Die ortsfeste Positionierung jedes Flatterventils 26 in der Deckscheibe 4 erfolgt durch die Längsbohrung 28 und eine davon ausgehende Aussparung 32 in der Deckscheibe 4, in denen der Federteller 30 und ein davon ausgehender Vorsprung 33 im Wesentlichen komplementär eingefasst sind.

Claims

Patentansprüche
1. Rotationsverdichter, umfassend:
- einen Zylinderraum, der radial durch eine Zylinderscheibe (2, 3) und axial durch eine Deckscheibe (4) begrenzt ist, die an einer axialen Stirnfläche (9, 12) der Zylinderscheibe (2, 3) anliegt,
- einen im Zylinderraum umlaufenden Kolben (15),
- einen Trennschieber (16), der den Zylinderraum in einen Saugraum (18) und einen Druckraum (19) unterteilt,
- einen vom Druckraum (19) ausgehenden Auslasskanal (21) mit einem in der Zylinderscheibe (2, 3) verlaufenden ersten Kanalabschnitt (22) und einem in der Deckscheibe (4) verlaufenden zweiten Kanalabschnitt (23)
- und ein in der Deckscheibe (4) angeordnetes Flatterventil (26), das den ersten Kanalabschnitt (22) und den zweiten Kanalabschnitt (23) in geschlossenem Zustand voneinander trennt und in geöffnetem Zustand miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Flatterventil (26) im geschlossenen Zustand mit der axialen Stirnfläche (9, 12) der Zylinderscheibe (2, 3) im Dichtkontakt befindet.
2. Rotationsverdichter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Flatterventil (26) ein ebenes Federblech ist, das im geschlossenen Zustand größtenteils oder vollflächig an der axialen Stirnfläche (9, 12) der Zylinderscheibe (2, 3) anliegt.
3. Rotationsverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationsverdichter eine Mehrzylindermaschine mit mehreren der Zylinderscheiben (2, 3) und zumindest einer der axial dazwischen angeordneten Deckscheibe (4) ist, die an den axialen Stirnflächen (9, 12) der Zylinderscheiben (2, 3) anliegt, und in der Deckscheibe (4) angeordnete Flatterventile (26) umfasst, die sich im geschlossenen Zustand mit den axialen Stirnflächen (9, 12) der Zylinderscheiben (2, 3) im Dichtkontakt befinden und im geöffneten Zustand die ersten Kanalabschnitte (22) mit dem zweiten (23) Kanalabschnitt verbinden.
4. Rotationsverdichter (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flatterventile (26) von einer axial dazwischen eingespannten Druckfeder (29) gegen die axialen Stirnflächen (9, 12) der Zylinderscheiben (2, 3) kraftbeaufschlagt sind.
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