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STAND DER TECHNIK
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1. GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenverdichter gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ein solcher Kolbenverdichter ist aus der
DE 653 720 C bekannt.
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2. BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
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Im allgemeinen ist ein Verdichter ein Instrument zum Verdichten von Kühlgas unter der Bedingung von niedriger Temperatur und niedrigem Druck, das aus einem Verdampfer eingeführt wird, und Ablassen des Gases durch Ändern der Bedingung in hohe Temperatur und hohen Druck.
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Der Verdichter kann gemäß dem Fluidverdichtungsverfahren in einen Rotationsverdichter, Kolbenverdichter oder Rollverdichter aufgeteilt sein.
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Der Kolbenverdichter insbesondere saugt und verdichtet Fluid, während sich ein Kolben linear bewegt, und ein derartiger Kolbenverdichter ist in ein Verfahren, das Fluid durch Umwandeln der Drehbewegung eines Antriebsmotors in eine Hin- und Herbewegung des Kolbens verdichtet, und in ein Verfahren, das Fluid dadurch verdichtet und ansaugt, daß es den Kolben eine Hin- und Herbewegung ausführen läßt, wenn der Antriebsmotor eine Hin- und Herbewegung ausführt, aufgeteilt.
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1 ist eine Längsschnittansicht, die einen herkömmlichen Kolbenverdichter gemäß der nicht vorveröffentlichten
DE 103 02 303 A1 zeigt,
2 ist eine teilweise Querschnittansicht, die eine Ineingriffnahme eines Kolbens und eines Saugventils des Beispiels in
1 zeigt, und
3 ist eine teilweise Längsschnittansicht, die eine Verdichtungsarbeitsweise des Beispiels in
1 zeigt.
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Wie in der Zeichnung gezeigt, beinhaltet der herkömmliche Kolbenverdichter ein Gehäuse 10 mit einem Gassaugrohr SP und einem Gasablaßrohr DP, eine Rahmeneinheit 20, die elastisch im Gehäuse 10 eingerichtet ist, einen Kolbenmotor 30, der am Rahmen 20 befestigt ist und ein bewegliches Element aufweist, das sich linear hin- und herbewegt, eine Verdichtungseinheit 40, die mit dem beweglichen Element 33 des Kolbenmotors 30 in Eingriff gebracht und durch die Rahmeneinheit 20 gehalten ist, und eine Resonanzfedereinheit 50 zum Einleiten einer Resonanzbewegung durch elastisches Halten des beweglichen Elements des Kolbenmotors in der Bewegungsrichtung.
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Die Verdichtungseinheit 40 beinhaltet einen Zylinder 41, der einstückig in einem vorderen Rahmen 21 der Rahmeneinheit 20 ausgebildet ist, einen Kolben 42, der mit dem beweglichen Element des Kolbenmotors 30 zum Ausführen einer Hin- und Herbewegung in einem Verdichtungsraum P des Zylinders 41 kombiniert ist, ein Saugventil 43, das am vorderen Ende des Kolbens 42 zum Steuern des Ansaugens von Gas durch Öffnen und Schließen des Saugkanals F des Kolbens 42 angebracht ist, und einen Ablaßventilzusammenbau 70, der an der Ablaßseite des Zylinders 41 zum Steuern des Ablassens von Gas durch Öffnen und Schließen des Verdichtungsraums P angebracht ist.
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Der Ablaßventilzusammenbau 70 beinhaltet eine Ablaßumkleidung 71 zum Abdecken einer Seite des Zylinders 41 und ein Ablaßventil 72, das am inneren Abschnitt der Ablaßumkleidung 71 zum elastischen Öffnen und Schließen des Verdichtungsraums P angeordnet ist.
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Das Saugventil 43 ist als eine kreisförmige dünne Platte ausgebildet und in ihrem Zentrum mit einer Schnittrille 43a versehen. Das Saugventil 43 ist durch die Schnittrille 43a in einen starren Abschnitt 43b und einen Öffnungs-/Schließabschnitt 43c aufgeteilt.
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Das Saugventil 43 ist durch einen Bolzen durch Plattenkontakt an einer Endabschnittfläche 46 des Kolbens befestigt.
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Im folgenden wird die Arbeitsweise des herkömmlichen Kolbenverdichters mit dem obengenannten Bau beschrieben.
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Der Kolben 42 bewegt sich im Zylinder 41 durch eine Antriebskraft des Kolbenmotors 30 hin und her und ändert ein Volumen des Verdichtungsraums P, wodurch er Gas in den Verdichtungsraum P saugt und es verdichtet.
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Wenn der Druck des Gases höher als ein vorgegebener Druck ist, wird die Ablaßumkleidung 72 des Ablaßventilzusammenbaus 70 geöffnet und das verdichtete Gas abgelassen, was sequentiell wiederholt wird.
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Das heißt, wenn sich der Kolben 42 zu einem unteren Totpunkt (a) bewegt, blockiert das Ablaßventil 72 des Ablaßventilzusammenbaus 70 den Verdichtungsraum P des Zylinders 41 und der Öffnungs-/Schließabschnitt 43c des Saugventils 43, der mit dem Kolben 42 in Eingriff gebracht ist, wird gebogen, wodurch der Saugkanal F geöffnet wird. Dabei wird Gas durch den Saugkanal F des Kolbens 42 in den Verdichtungsraum P des Zylinders 41 gesaugt.
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Dann bewegt sich der Kolben 42 zu einem oberen Totpunkt (b), das Saugventil kehrt zu einem anfänglichen Zustand zurück und der Saugkanal F des Kolbens 42 wird geschlossen, wodurch das Gas, das in den Verdichtungsraum P gesaugt ist, verdichtet wird. Wenn der Druck des Gases höher als ein vorgegebener Druck ist, wird die Ablaßumkleidung 72 des Ablaßventilzusammenbaus 70 geöffnet und läßt das verdichtete Gas ab.
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Im allgemeinen ist, um eine gleichmäßige Hin- und Herbewegung des Kolbens auszuführen, Öl zwischen dem Saugventil 43 und einer Endabschnittfläche 46 des Kolbens vorgesehen. Beim herkömmlichen Verdichter haftet jedoch das Saugventil 43 durch die Viskosität des Öls vorübergehend an der Endabschnittfläche 46 des Kolbens an.
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Indem das Saugventil 43 an der Endabschnittsfläche 46 des Kolbens anhaftet, wird die Effizienz des Verdichters verschlechtert.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kolbenverdichter bereitzustellen, der einen verbesserten Wirkungsgrad hat.
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Zur Erzielung dieser und anderer Vorteile und gemäß dem Zweck der vorliegenden Erfindung, wie hierin ausgeführt und ausführlich beschrieben, ist ein Kolbenverdichter mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 bereitgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die oben genannten und andere Aufgaben, Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen offensichtlicher hervor.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die beigefügten Zeichnungen, die enthalten sind, um ein weiteres Verstehen der Erfindung bereitzustellen, und die in der Beschreibung enthalten sind und ein Bestandteil von ihr bilden, zeigen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundsätze der Erfindung zu erklären.
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Es zeigen:
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1 eine Längsschnittansicht, die den herkömmlichen Kolbenverdichter zeigt.
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2 eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die einen Eingriff zwischen einem Kolben und einem Saugventil von 1 zeigt;
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3 eine Längsschnittansicht, die einen Saugbetrieb von 1 zeigt;
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4 eine Längsschnittansicht, die einen Verdichtungsbetrieb von 1 zeigt;
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5 eine Längsschnittansicht, die einen Kolbenverdichter gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die einen Eingriff zwischen einem Kolben und einem Saugventil von 5 zeigt;
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7 eine Frontalansicht, die eine Endabschnittfläche des Kolbens von 5 zeigt;
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8 eine Längsschnittansicht, die einen Saugbetrieb von 5 zeigt;
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9 eine Längsschnittansicht, die einen Verdichtungsbetrieb von 5 zeigt;
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10 eine Längsschnittansicht, die einen Kolbenverdichter gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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11 eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die einen Eingriff zwischen dem Kolben und dem Saugventil von 10 zeigt; und
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12 eine Längsschnittansicht, die einer Kolbenverdichter gemäß einer wieder anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es wird nun detailliert auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, die in den beiliegenden Zeichnungen beispielhaft dargestellt sind.
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5 ist eine Längsschnittansicht, die einen Kolbenverdichter gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, 6 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die einen Eingriff zwischen einem Kolben und einem Saugventil von 5 zeigt, 7 ist eine Frontalansicht, die eine Endabschnittfläche des Kolbens von 5 zeigt, 8 ist eine Längsschnittansicht, die einen Saugbetrieb von 5 zeigt, und 9 ist eine Längsschnittansicht, die einen Verdichtungsbetrieb von 5 zeigt.
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Wie gezeigt, beinhaltet der Kolbenverdichter gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse 10, mit einem Gassaugrohr SP und einem Gasablaßrohr DP, eine Rahmeneinheit 20, die im Gehäuse 10 elastisch installiert ist, einen Kolbenmotor 30, der an der Rahmeneinheit 20 befestigt ist und ein bewegliches Element (nicht gezeigt) aufweist, das sich linear hin- und herbewegt, eine Verdichtungseinheit 140, die mit dem beweglichen Element des Kolbenmotors 30 in Eingriff gebracht und durch die Rahmeneinheit 20 gehalten ist, und eine Resonanzfedereinheit 50 zum Einleiten einer Resonanzbewegung durch elastisches Halten des beweglichen Elements des Kolbenmotors 30 in der Bewegungsrichtung.
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Die Verdichtungseinheit 140 beinhaltet einen Zylinder 141, der einstückig in der Rahmeneinheit 20 ausgebildet ist, einen Kolben 142, der mit dem beweglichen Element des Kolbenmotors 30 zum Ausführen einer Hin- und Herbewegung in einem Verdichtungsraum P des Zylinders 141 kombiniert ist, ein Saugventil 143, das am vorderen Ende des Kolbens 142 zum Steuern eines Ansaugens von Gas durch Öffnen und Schließen des Saugkanals F des Kolbens 142 angebracht ist, und einen Ablaßventilzusammenbau 170, der an der Ablaßseite des Zylinders 141 zum Steuern des Ablassens von Gas durch Öffnen und Schließen des Verdichtungsraums P angebracht ist.
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Der Kolben 142 beinhaltet einen Kopfabschnitt 145 mit einer vorgegebenen Länge, der in einen inneren Abschnitt des Kolbens 141 eingefügt ist, eine Endabschnittfläche 146 des Kolbens, die an einem Endabschnitt einer Seite des Kopfabschnitts 145 ausgebildet ist und einen vorgegebenen Raum P aufweist, und einen Verbindungsabschnitt 147, der mit einer vorgegebenen Fläche senkrecht zur Längsrichtung ausgebildet ist, um mit dem beweglichen Element auf der anderen Seite des Kopfabschnitts 145 verbunden zu werden.
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Der Saugkanal F, durch den Gas fließt, ist vom Kopfabschnitt 145 zum Endabschnitt 146 des Kolbens ausgebildet.
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Der Ablaßventilzusammenbau 170 beinhaltet eine Ablaßumkleidung 171 zum Abdecken eines Verdichtungsraums P des Zylinders 141 und ein Ablaßventil 172, das am inneren Abschnitt der Ablaßumkleidung 171 zum elastischen Öffnen und Schließen des Verdichtungsraums P angeordnet ist.
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Das Saugventil 143 ist als kreisförmige, dünne Platte ausgebildet und mit einer Schnittrille 143a in ihrem Zentrum versehen. Das Saugventil 143 ist durch die Schnittrille 143a in einen starren Abschnitt 143b und einen Öffnungs-/Schließabschnitt 143c aufgeteilt. Das Saugventil 143 ist durch einen Bolzen durch Plattenkontakt an einer Endabschnittfläche 146 des Kolbens befestigt.
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Das heißt, beim Saugbetrieb öffnet das Saugventil 143 den Flußweg F durch eine Druckdifferenz, und beim Verdichtungsbetrieb schließt das Saugventil 143 den Flußweg F durch die Druckdifferenz.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist eine haftungsverhindernde Einheit an einem Kontaktabschnitt der Endabschnittfläche 146 des Kolbens und des Saugventils 143 ausgebildet, um die ölbedingte Viskosität durch Verringern des Kontaktabschnitts mit dem Saugventil 143 zu minimieren.
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Die haftungsverhindernde Einheit kann auf einer Seite der Endabschnittfläche 146 des Kolbens und des Saugventils 143 oder auf beiden Seiten davon ausgebildet sein.
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Wie in 5 bis 9 gezeigt, ist beim Kolbenverdichter gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine haftungsverhindernde Rille 146a, die mit einer vorgegebenen Tiefe in der Endabschnittfläche 146 des Kolbens eingebuchtet ist, als die haftungsverhindernde Einheit ausgebildet.
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Eine Tiefe der haftungsverhindernden Rille 146a ist dazu bestimmt, die Viskosität des Öls nicht zu beeinträchtigen, die vorzugsweise als etwa 20 bis 200 μm exakt ausgebildet ist.
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Es ist auch ein gasrückflußverhindernder Vorsprung 146b am Endabschnitt des Saugkanals F ausgebildet, der an der Endabschnittfläche 146 des Kolbens angeordnet ist, so daß das Öl nicht zurückfließt, das in die haftungsverhindernde Rille 146a zum Saugkanal F geflossen ist.
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Der gasrückflußverhindernde Vorsprung 146b ist auf derselben vertikalen Fläche wie die Endabschnittfläche 146 des Kolbens angeordnet, um den Saugkanal F durch das Saugventil 143 selektiv zu öffnen und zu schließen.
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10 ist eine Längsschnittansicht, die einen Kolbenverdichter gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 11 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die einen Eingriff zwischen dem Kolben und dem Saugventil von 10 zeigt.
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Wie gezeigt, ist die haftungsverhindernde Rille 156a, die mit einer vorgegebenen Tiefe eingebuchtet ist, an der Endabschnittfläche 146 des Kolbens ausgebildet, um bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Haftung zu verhindern. Die haftungsverhindernde Rille 156a ist teilweise an der Oberseite der Endabschnittfläche des Kolbens 146 ausgebildet.
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Der Grund für die Ausbildung der Rille 156a ist, den Saugkanal F zeitgerecht zum Zeitpunkt eines Saugbetriebs durch das Saugventil 143 zu öffnen und den Saugkanal F zum Zeitpunkt eines Verdichtungsbetriebs ohne Gasableitung dicht durch das Saugventil 143 zu schließen.
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Eine Tiefe der haftungsverhindernden Rille 156a ist innerhalb eines Bereichs festgelegt, der die Ölhaftung nicht beeinträchtigt. Die Tiefe ist vorzugsweise als etwa 20 bis 200 μm exakt ausgebildet.
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Es ist auch ein gasrückflußverhindernder Vorsprung 156b am Endabschnitt des Saugkanals F ausgebildet, der an der Endabschnittfläche 146 des Kolbens angeordnet ist, so daß das Öl nicht zurückfließt, das in die haftungsverhindernde Rille 156a zum Saugkanal F geflossen ist.
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Der gasrückflußverhindernde Vorsprung 156b ist auf derselben vertikalen Fläche wie die Endabschnittfläche 146 des Kolbens angeordnet, um den Saugkanal F durch das Saugventil 143 selektiv zu öffnen und zu schließen.
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12 ist eine Längsschnittansicht, die einen Kolbenverdichter gemäß einer wieder anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie gezeigt, ist bei einer anderen bevorzugten Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung die haftungsverhindernde Rille 166a am Saugventil 143 ausgebildet.
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Eine Tiefe der haftungsverhindernden Rille 166a ist vorzugsweise als etwa 20 bis 200 μm exakt ausgebildet.
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Im folgenden wird die Arbeitsweise des Kolbenverdichters gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erläutert.
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Der Kolben 142 bewegt sich im Zylinder 141 durch eine Antriebskraft des Kolbenmotors 30 hin und her und ändert ein Volumen des Verdichtungsraums P, wodurch er Gas in den Verdichtungsraum P saugt und es verdichtet.
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Wenn der Druck des Gases höher als ein vorgegebener Druck ist, wird der Ablaßventilzusammenbau 170 geöffnet und das Gas abgelassen, was sequentiell wiederholt wird.
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Das heißt, wenn sich der Kolben 142 zu einem unteren Totpunkt (a) bewegt, blockiert der Ablaßventilzusammenbau 170 den Verdichtungsraum P des Zylinders 141 und der Öffnungs-/Schließabschnitt 143c des Saugventils 143, der mit dem Kolben 142 in Eingriff gebracht ist, wird gebogen, wodurch der Saugkanal F geöffnet wird. Dabei wird Gas durch den Saugkanal F des Kolbens 142 in den Verdichtungsraum P des Zylinders 141 gesaugt.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist die haftungsverhindernde Rille 146a an der Endabschnittfläche 146 des Kolbens 142 ausgebildet, so daß das Saugventil weniger mit der Endabschnittfläche 146 des Kolbens in Kontakt kommt.
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Das heißt, da die Viskositätskraft proportional zur Kontaktfläche ist, wird das Saugventil 143 nicht durch die Viskositätskraft des Öls beeinträchtigt, kann jedoch den Saugkanal F zeitgerecht öffnen.
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Dann bewegt sich der Kolben 142 zu einem oberen Totpunkt (b), das Saugventil 143 kehrt zu einem anfänglichen Status zurück und der Saugkanal F des Kolbens 142 wird geschlossen, wodurch das Gas, das in den Verdichtungsraum P gesaugt ist, verdichtet wird. Wenn der Druck des Gases höher als ein vorgegebener Druck ist, wird die Ablaßumkleidung 172 des Ablaßventilzusammenbaus 170 geöffnet und läßt das verdichtete Gas ab.
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Wenn der Saugbetrieb zum Verdichtungsbetrieb umgekehrt wird, kehrt der gebogene Öffnungs-/Schließabschnitt des Saugventils 143 zum anfänglichen Zustand zurück und wird durch das Öl in der haftungsverhindernden Rille 146a gedämpft. Das heißt, durch Verringern des Kontaktbereichs des Öffnungs-/Schließabschnitts 143c des Saugventils 143 und der Endabschnittfläche 146 des Kolbens kann ratternder Lärm verringert werden.
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Wie oben erwähnt, wird bei der vorliegenden Erfindung, da das Saugventil 143 durch Verringern der Viskositätskraft des Öls zeitgerecht geöffnet wird, die Verdichtungsleistung erhöht und eine Zuverlässigkeit des Produkts verbessert.
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Außerdem kann bei der vorliegenden Erfindung der ratternde Lärm, der durch einen Kontakt des Kolbens 142 mit dem Saugventil 143 erzeugt wird, durch Dämpfen des Saugventils 143 verringert werden.
