DE3100120A1

DE3100120A1 - Kompressor

Info

Publication number: DE3100120A1
Application number: DE19813100120
Authority: DE
Inventors: Robert Lee 43318 DeGraff Ohio Anderson
Original assignee: Copeland Corp LLC
Current assignee: Copeland Corp LLC
Priority date: 1980-01-22
Filing date: 1981-01-05
Publication date: 1981-11-26
Anticipated expiration: 2001-01-06
Also published as: US4385872A; JPS56107987A; DE3100120C2; JPH0143155B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Ventilplatten- und Zylinderkopfeinheiten von Kompressoren und auf ein Verfahren zur Herstellung derselben. Genauer gesagt betrifft die Erfindung solche Einheiten, die insbesondere für Kälteverdichter geeignet sind. Obgleich die Erfindung auch bei Rotations- und anderen Arten von Kompressoren, einschließlich solchen mit einem einzigen Zylinder und mehreren Zylindern, Verwendung finden kann, ist sie hier in Verbindung mit einem Hubkolbenkompressor mit mehreren Zylindern beschrieben, bei dem es sich um einen hermetisch gekapselten oder um einen zugänglichen hermetisch gekapselten Typ handeln kann.

Die hier beschriebene Ausführungaform der Erfindung ist besonders geeignet für scheibenähnliche Ventile mit geringem

in

Gewicht, wie sie beispielsweise der schwebenden amerikanischen Patentanmeldung No. 971 309 (eingereicht am 20. Dezember 1978} des gleichen Anmelders beschrieben sind, und für Ventilbeaufschlagungseinrichtungen, die den Gegenstand der schwebenden amerikanischen Patentanmeldung von Chambers mit dem

Titel "Discharge Valve" und der No bilden, die am

gleichen Tag eingereicht worden ist. Die Ventilplatte der vorliegenden Erfindung stellt eine Verbesserung gegenüber den in der genannten Anmeldung 971 309 beschrieben Ventilplatten dar.

Ventilplatten und Zylinderkopfeinheiten können for bestimmte Ventilanordnungen eine relativ komplexe Form annehmen und sind daher bezüglich der Herstellung und manchmal auch der

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Montage relativ kostspielig.

Es ist daher Hauptziel der vorliegenden Erfindung, verbesserte Ventilplatten- und Zylinderkopfeinheiten für Kompressoren vorzusehen, die konzentrische Ansaug- und Auslaßventile fOr jede Pumpkammer aufweisen, wobei die Einheiten relativ einfach und billig herzustellen, leicht zu montieren, zuverlässig im Betrieb sind und rückwirkend an bestimmte vorhandene Kompressoren angepaßt werden können, die mit anders ausgebildeten Ventilanordnungen versehen worden sind. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von derartigen Einheiten vorzusehen.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung hervor. Es zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch einen Teil eines Kälte-Verdichters, bei dem die vorliegende Erfindung verwirklicht worden ist;

Figur 2 eine Ansicht entlang Linie 2-2 in Figur 1;

Figur 3 eine Teilansicht entlang Linie 3-3 in Figur 1; und

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Figur 4 einen Schnitt entlang Linia ß--4 in Figur 1.

In der Zeichnung ist ein Teil eines Beail-MiarmetiBch gekapselten KMlteveidichtere mit mehrersn Zylindern dargestellt. der einen Zylinderblock 10 umfaBt, in ciaru srai. Zylinder \2. angeordnet sind, in denen sich jeweils ein her.Kömmlich ausgebildeter Kolben 14 befindet, um die üb.iiche Pumpkammer auszubilden,und ein Gasaualaßkanal 16, der die Oberseite des Zylinders mit der Kompressorausleßleiiung (nicht gezeigt] verbindet. An der überseite des Zylintlerülocks 10 1st eine Ventilplatte 18 montiert, die Einrichtungen aufweist, die für jeden Zylinder einen konischen Ventilsitz und Auslaukanal 20 und einen ringförmigen Sauggasainlaflkansl 22 bilden» wobei der letztere mit einer Sauggea-Tuführicanimer 25 in Verbindung steht, aie wiederum mit da.i «anderen Zylindern im Kompressor und der übl'.chen Scujggaov.-jy nocgu^g für dan hoc.-pressor über Kanäle 27 und 29 in Verbindung steht. Der Ausleßkenal 20 und der Einlaßkanal 22 sind konzentrisch in bezug auf Jeden Zylinder angeordnet, Eine geeignete Dichtung 28 befindet sich zwisr.hen der Ventilplatte und dem Zylinderblock.

Ein herkömmlich auagebilHet-es r*i :>yf cVifiiytdä Spüg/ungen-ver.cil 30 ist in jedem Zylinder on der Unter M^ite der Vuntiiale* ':^ angeordnet, u.'n oe„ Zu.jtrcNi van Suuggub aurch üsn Kanal Zc in d'ir üblichen WeiöG zu ^teutrih Jed::S Zaugvsr.tA 1 3D iac in üblicher Weise durr-h Stifte 32 und 34 positioniert, die i^ffl Zylinderblock 10 Montiert .--ind. Ein Saugventil dieser

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allgemeinen Art ist in der erwähnten amerikanischen Patentanmeldung 971 309 dargestellt. In jedem Ventilsitz 20 ist ein Auslaßventil 35 mit geringem Gewicht aus nachgiebigem polymeren Material angeordnet. Dieses Ventil entspricht einem Typ, der ebenfalls in der erwähnten amerikanischen Patentanmeldung 571 309 im einzelnen beschrieben ist.

An der Außenfläche der Ventilplatte 18 ist eine neuartige Zylinderkopfeinheit angeordnet, die einen Zylinderkopf und ein Plattenelement 38 umfaßt, das an der Unterseite desselben angeordnet ist, wobei sich eine herkömmlich ausgebildete Dichtung 40 zwischen den entsprechenden Teilen befindet. Bei dem Plattenelement 38 kann es sich um ein einfaches Metallstanzstück handeln. Das Plattenelement und der Zylinderkopf 36 bilden eine Zylinderkopfeinheit, die, wenn sie aus einem Stück hergestellt würde, extrem teuer wäre, die Jedoch auf billige Weise gemäß der Erfindung aus einem einfachen Gußstück, einem einfachen Stanzstück und einer Dichtung hergestellt werden kann. Diese Zylinderkopfeinheit bildet eine Auslaßkammer 42, die mit jedem Ventilsitz und Auslaßkanal 20 in Verbindung steht, wobei die Platte 38 die Auslaßkammer 42 von der Sauggaszuführkammer 26 und den Kanälen 27 und 29 trennt. Eine Dichtung 44 ist zwischen dem Plattenelement 38 und der Ventilplatte 18 vorgesehen und sorgt für die erforderliche Abdichtung. Die Ventilplatte 18 und das Plattenelement 38 sind mit zueinander ausgerichteten Öffnungen 46 und 48 versehen,

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die die Auslaßkammer 42 in Verbindung mit dem Auslaflkanal im Zylinderkopf 10 setzen.

Die Gesamteinheit ist über eine Vielzahl von Bolzen 49 aneinander befestigt, die sich durch den Zylinderkopf 36, das Plattenelement 38, die Ventilplatte 1Θ erstrecken und mit dem Zylinderblock 10 verschraubt sind. Die Einheit (ohne den Zylinderkopf 36) kann mit Hilfe von zwei Ausrichtstiften 51 vor der Zuführung des Zylinderkopfes 36 und der Bolzen ausgerichtet und in Position gehalten werden. Zylinderkopfeinheiten sind normalerweise relativ schwer und während der Montage schwierig zu handhaben, insbesondere wenn die Zylinder geneigt sind, wie es bei vielen Kompressoren der Fall ist. Durch die Tatsache, daß die erfindungsgemäß ausgebildete Zylinderkopfeinheit in zwei Teilen montiert werden kann, wobei vor der Montage de* Zylinderkopfes 36 das Plattenelement 3Θ am Zylinderblock durch Stifte 51 ausgerichtet und in Position gehalten werden kann, wird die Gesamtmontage beträchtlich erleichtert. Darüber hinaus wird das Auslaßventil zugänglich, so daß die Montage der Beaufschlagungsteile für das Auslaßventil einfacher wird.

Ein anderes vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Art und Weise, in der die Ventilplatte 18, "die eine etwas komplexe Form besitzt, konstruiert ist. Diese umfaßt genauer gesagt einen Körper BO mit einer flachen Unterseite 82 und einem erhabenen oberen UmFangsrand 84, durch den sich Bolzen 49, Stifte 51 und die Öffnung 45

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erstrecken. Der Umfangsrand 64 besitzt eine flache Oberseite, die sich parallel zu der Unterseite 82 erstreckt. Der mittlere vertiefte Abschnitt des Körpers 80 ist mit einer kreisförmigen Öffnung 86 versehen, die sich koaxial zu jedem Zylinder erstreckt und den äußeren Umfangsrand von jedem Sauggassinlaßkanal 22 bildet. Für jeden Zylinder ist ein getrennter Einsatz in Form eines Ringventilsitzelementes vorgesehen, das einen oberen Montegeflansch 89 und Binen sich abwärts und einwärts erstreckenden konischen Abschnitt 90 aufweist, der an seiner inneren Umfangsflache den Ventilsitz 20 umfaßt und über seinen AuBenumfang den inneren Umfangsrand des ringförmigen SauggaseinlaBkanales 22 bildet« Der konische Abschnitt 90 erstreckt sich in die Öffnung hinab und ist relativ zu jedem Zylinder mit Hilfe von verschraubten Befestigungselementen 92 konzentrisch am Körper 80 gelagert, welche sich durch den Montageflanach 89 erstrecken und mit in geeigneter WeiSB geformten und im Abstand voneinander angeordneten Kissen 94 zusammenwirken, die einstückig am Körper 80 ausgebildet sind (Figu 2). Bei der Sauggaszuführkammer 26 handelt es sich um den offenen Raum zwischen dem vertieften mittleren Abschnitt des Körpers 80 innerhalb des Umfangsrandes 64, der Ebene der Oberseite des Randes 84 und der Außenseite der ringförmigen Ventilsitzelemente.

Die Herstellung der Ventilplatteneinheit ist relativ leicht zu bewerkstelligen. Beispielsweise kann der Körper 80 in offener Form gegossen (keine Seigerung) und danach roh-

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bearbeitet werden, einschließlich der Abflachung dar ScdenflMche 82, der Bearbeitung der Oberseiten übt Kissen 84 auf die richtige Höhe relativ zur Flächa &2 und der Durch™ fuhrung sämtlicher Bohr- und Searbsitungsvorgänge für die erforderlichen Bohrungen und Ausnehmungen. Jsdas ringförmige Ventilsitzelement 88 kann an der Außenfläche rchbearbeitet und danach unter Verwendung von Bsfestigungselernenten 92 am Körper 80 montiert werden. Danach kennen die Deck- und Bodenflächen der gesamten Einheit zur Erzielung der gewünschten Ebenheit, Dicke und Parallelität feingeschliffen werden, Idealerweisa seilte jeder Ventilsitz 20 (d.h. die Innenfläche eines jeden ringförmigen Ventilsitzes) zu-allerletzt bearbeitet werden j wenn dies Jedoch aufgrund von Handhabungsproblsmen der gesamten Einheit (möglicherweise Drehen derselben) nicht möglich sein sollte, kann der Fitz ?0 vor der Montags dar ring~ färmigen Ventilsitzelemente 88 am Körper BO faingeschliffan werden.

Die Auslaßventileinheit für jeden Zylinder ist rsii; aer Bezugsziffer 50 versehen und innerhalb dar AuslaBKammRi· 42 engeordnst. Jede Einheit umfaßt einen ersten ringförmigen Sitz 52 aus gehärtetem Stahl, der an dar Obflrciäite oder der Au3laßkarnmerseite des Ventils 35 ::'aaci^rc ist Dnr Sitz 52 wird über eine einstücKig ausgebiicete rlngförrtilyü Schulter 54 an jedem Ventil 35 an Gr~ una Stelle gehalten. D8r Zylinderkopf 36 ist rnj t einer flachen Lagerfläclie 55

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ausgestattet,die sich parallel zu jedem Ventil 35 erstreckt und diesem gegenüberliegt. Über eine herkömmliche Maschinenschraube 58 ist an jeder Fläche 56 und dem Zylinderkopf ein zweiter ringförmiger Sitz 60 aus gehärtete« Stahl und eine zylindrische becherförmige Federführung 62 aus Metallblech befestigt, die um ihre Unterseite herum einen radial auswärts vorstehenden Flansch 64 aufweist, der an seiner Unterseite eine kontinuierliche ununterbrochene ringförmige Anschlagfläche 66 bildet, die in einer Ebene liegt, die sich parallel zu dem benachbarten Ventil 35 erstreckt und einen vorgegebenen Abstand zu diesem aufweist, um die Öffnungsbewegung des Ventils zu begrenzen.

Zwischen jedem Paar der Sitze 52 und 60 ist eine Schraubendruckfeder 6Θ gelagert, wird durch diese zusammengepreßt und beaufschlagt jedes Ventil 35 in Schließrichtung. Jede Federführung 62 erstreckt sich über einen beträchtlichen Abschnitt der Axiallänge der zugehörigen Feder 6Θ und befindet sich in enger Nachbarschaft jedoch im Abstand zu dieser. Um eine unnötige Bewegung zu verhindern, sind die Feder 6Θ und die Sitze 52 und 60 aufeinander abgestimmt, so daß sich jede Feder in einer Gleitpassung über eine zylindrische Fläche 70 an ihrem Sitz 52 und eine zylindrische Fläche 72 an ihrem Sitz 60 erstreckt. Jede Feder 6Θ besitzt geschlossene und abgeschliffene Enden, die sich mit parallelen ringförmigen Flächen 74 und 76 an den Sitzen 52 und 60 in Eingriff befinden, ist vorzugsweise

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aus Chrom-Silizium-Draht hergestellt und weist etwa zwei inaktive Windungen an Jedem Ende zur Dämpfung auf. Diese Auslaßventileinheit bildet den Gegenstand der vorstehend erwähnten schwebenden Chambers-Anmeldung, die am gleichen Tage wie die vorliegende Anmeldung eingereicht wurde. Die Funktionsweise des Ventils ist bei Verständnis der vorliegenden Offenbarung offensichtlich.

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Leerseite

Claims

Copeland Corporation Anwaltsakte: M-5363

Patentansprüche

Kompressor, gekennzeichnet durch: Gehäuseeinrichtungen, die eine Pumpkammer bilden;

eine Ventilplatte (18) auf den Gehäuseeinrichtungen, die eine der Pumpkammer ausgesetzte Innenfläche und eine Außenfläche und getrennte Ansaug- und Auslaßkanäle (22, 20) aufweist, die die Flächen miteinander verbinden;

Einrichtungen, die eine Zuführkammer (26) in den Gehäuseeinrichtungen bilden, um den Saugkanal (22) in der Ventilplatte (1Θ) mit einer Quelle eines zuzuführenden Strömungsmittels in Verbindung zu setzen; und

eine Kopfeinheit, die an der Außenfläche der Ventilplatte (18) angeordnet ist und ein Kopfelement (36), das eine Auslaßkammer (42) bildet, die mit dem Auslaßkanal (20) in Verbindung steht, sowie ein flaches Plattenelement (38) umfaßt, das zwischen dem Kopfelement (36) und der Außenfläche der Ventilplatte (ΐβ) angeordnet ist, um den

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Saugkanal (22) von der Auslaßkammer (42) zu trennen.
2. Kompressor, gekennzeichnet durch:

Gehäuseeinrichtungen, die eine Pumpkammer bilden;

eine Ventilplatte (1Θ) an den Gehäuseeinrichtungen, die eine der Pumpkammer ausgesetzte Innenfläche und eine sich parallel zu dieser erstreckende Außenfläche aufweist, wobei die Ventilplatte getrennte Ansaug- und Auslaßkanäle (22, 20) besitzt, die eine Verbindung zwischen den Flächen herstellen, und wobei der Ansaugkanal (22) ringförmig ist und den Auslaßkanal (20) umgibt;

ein Ansaugventil (30) in der Pumpkammer zur Steuerung des Gasstromes durch den Ansaugkanal (22);

ein Auslaßventil (35) in dem Auslaßkanal (20) zur Steuerung des entsprechenden Gasstromes;

eine Kopfeinheit, die an der Außenfläche der VentilplattB (1Θ) angeordnet ist und ein Kopfelement (36), das eine Auslaßkammer (42) bildet, die mit dem Auslaßkanal (20) in Verbindung steht, sowie ein flaches Plattenelement (38) umfaßt, das zwischen dem Kopfelement (36) und der Außenfläche der Ventilplatte (18) angeordnet ist, um den Saugkanal (22) von der Auslaßkammer (42) zu trennen; und ,

Einrichtungen, die eine Zuführkammer (26) in den Gehäuseeinrichtungen bilden, um den Saugkanal (22) in der Ventilplatte (18) mit einer Quelle des zuzuführenden Strömungsmittels in Verbindung zu setzen.

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3. Ventilplatte für eine Pumpkammer eines Kompressors, gekennzeichnet durch:

einen relativ flachen Körper (80), der eine ebene Bodenfläche (82) aufweist, die in einer ersten Ebene liegt, und einen erhabenen kontinuierlichen Rand (84), der um seinen Umfang herum angeordnet ist, wobei die Oberfläche des Randes (84) in einer zweiten Ebene liegt, die parallel zu der ersten Ebene verläuft;

Einrichtungen, die mindestens eine Gesöffnung durch den Körper (80) bilden, durch die Gas in eine einzige Pumpkammer und aus dieser heraus strömen kann;

eine Vielzahl von Kissen (94), die einstückig an dem Körper (80) um jede Öffnung herum ausgebildet sind, wobei die Oberfläche eines jeden Kissens (94) in einer gemeinsamen Ebene liegt, die zwischen den Ebenen der Bodenfläche (82) und dem Rand (84) angeordnet ist;

einen getrennten Einsatz (88) für Jede Öffnung, der mit einem Montageflansch (89) versehen ist, der an einer Vielzahl der Kissen (94) angeordnet ist, wobei der Einsatz (88) am Körper befestigt ist und eine sich abwärts und einwärts erstreckende Wand (90) aufweist, die in die Öffnung vorsteht, und wobei die Außenfläche der Wand (90) mit der Öffnung einen ringförmigen Ansaugkanal und die Innenfläche der Wand einen Auslaßkanal bildet; und

Einrichtungen, die einen Auslaßventilsitz an der Innenfläche der Einsatzwand bilden.

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4. Ventilplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daS der Auslaßsitz eine konische Form aufweist.
5. Ventilplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (80) eine Vielzahl von Öffnungen für eine Vielzahl von Pumpkammern aufweist, wobei die Saugkanäle innerhalb des von der ersten und zweiten Ebene begrenzten Raumes untereinander in Strömungsmittelverbindung stehen.
6. Ventilplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein allgemein flaches Plattenelement (38) aufweist, das auf der Oberfläche des Randes (84) angeordnet ist und mit dem Rand (84) und Jedem Einsatz (88) zusammenwirkt, um eine umschlossene Ansauggaskammer zu bilden, die in Strömungsmittelverbindung mit Jedem Ansaugkanal (22) steht und von jedem Auslaßkanal (20) getrennt ist.
7. Ventilplatte für die Pumpkammer eines Kompressors, gekennzeichnet durch:

einen relativ flachen Körper (80), der eine ebene Bodenfläche (82) und einen erhabenen kontinuierlichen Rand (64) aufweist, der um seinen Umfang herum angeordnet ist, wobei die Oberfläche des Randes in einer Ebene liegt, die parallel zu der Bodenfläche (82) verläuft;

Einrichtungen, die mindestens sine Gasöffnung durch den Körper (60) bilden, durch die Gas in eine einzige Pumpkammer hinein und aus dieser wieder heraus strömen kann;

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einen getrennten Einsatz (88) für jede Öffnung, der am Körper (80) befestigt ist und eine sich abwärts und einwärts erstreckende Wand (90) aufweist, die in die Öffnung vorsteht, wobei die Wand einen ringförmigen Ansaugkanal und einen getrennten konzentrischen Auslaßkanal bildet.
8. Ventilplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie desweiteren ein allgemein flaches Plattenelement (38) umfaßt, das an der Oberfläche des Randes (84) angeordnet ist und mit dem Rand (84) und jedem Einsatz (88) zusammenwirkt, um eine umschlossene Ansauggaskammer zu bilden, die in Strömungsmittelverbindung mit jedem Ansaugkanal (22) steht und von Jedem Auelaßkanal (20) getrennt ist.
9. Verfahren zur Herstellung einer Ventilplatte für einen Kompressor, die einen relativ flachen Körper mit einem erhabenen Rand, der um seinen Umfang herum angeordnet ist, eine Gasöffnung durch den Körper und ein Sitzelement am Körper umfaßt, das eine sich abwärts und einwärts erstreckende Wand aufweist, die in die Öffnung vorsteht, um einen ringförmigen Ansaugkanal und einen konzentrischen Auslaßkanal zu bilden, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

Ausbilden des Körpers als getrenntes Teil durch Gießen o.a.; Rohbearbeiten des Körpers;

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Ausbilden des Sitzelementes als getrenntes Teil; Rohbearbeiten der Außenseite des Sitzelementes;

Anordnen des Sitzelementes am Körper, so daß seine Wand konzentrisch in der Öffnung angeordnet ist;

Befestigen des Sitzelementes am Körper; und

Endbearbeiten der Deck- und Bodenflachen der Einheit, einschließlich der Endbearbeitung der Deckflächen des Sitzelementes und Randes im gleichen Vorgang.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß

es desweiteren die Endbearbeitung eines Auslaßventilsitzes innerhalb des Sitzelementes vor der Montage des Sitzelementes am Körper umfaßt.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß

es desweiteren die nachfolgende Endbearbeitung eines Auelaßventilsitzes im Sitzelement umfaßt.

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