DE2744653C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Eine Ventilanordnung dieser Art ist durch die DE-OS 15 03 425 bekannt. Danach ist bei einem Kompressor zwischen einem Zylinderblock und einem diesen abschließenden Zylinderdeckel eine Ventilplatte angeordnet, welche die Ventil­ sitze von etwa entlang der Mantellinie der Zylinderbohrung ausgebildeten Einlaßöffnungen und ferner eine zentrische mit einem Bolzen gehalterte Lager­ platte eines mit einer Federringscheibe gegen Auslauföffnungen gedrückten Ventilrings trägt.

Durch eine dicht auf der Ventilplatte aufliegende Wandung eines Zylinderkopfes werden den Auslaßöffnungen und den Einlaßöffnungen zugeordnete Kammern gebildet. Im Zylinderblock ist eine konzentrisch zur Zylinderbohrung verlaufende Senkbohrung vorgesehen, in welche ein durch ein Federelement gegen die Ventilplatte gedrückter Ventilring eingelegt und die Ventilplatte eingesetzt ist. Das Federelement und der Ventilring haben gleiche Breite und einen inneren Umfang, der kleiner als der Durchmesser der Zylinderbohrung ist. Durch diese Druckschrift ist wohl die Aufgabe bekannt, das Kompressorvolumen auf ein Minimum zu verringern, um den Wirkungsgrad des Kompressors zu erhöhen. Jedoch sind die bekannten Maßnahmen nicht dazu geeignet, das Restvolumen unter einem bestimmten Volumenbetrag zu verkleinern, da im Interesse eines verhältnismäßig hohen Kompressionsdruckes die Ventilplatte bei der bekannten Ausführungsform massiv ausgebildet sein muß, damit sie keine Verformungen erfährt. Dadurch stehen die verhältnismäßig hohen Restvolumenräume in den Auslaßöffnungen der Ventilplatte einer weiteren Erhöhung des Wirkungsgrades des Kompressors hinderlich entgegen.

Ein weiterer Nachteil dieser Ventilanordnung wird darin gesehen, daß sowohl die Federringscheibe, als auch ein mit dieser zusammenarbeitender Fänger aus der Senkbohrung im Zylinderblock in den Zylinderhohlraum ragen und bei jedem Kolbenhub mechanisch gegen den Federring geschlagen werden. Zur Geräusch­ dämpfung muß deshalb auch eine schlagdämpfende Zwischenlage aus einem elastischen Material zwischen die Federringscheibe und den Fänger eingelegt werden.

Durch die US-PS 22 13 257 ist eine Maßnahme bekannt, mit der das Anschlagen des Kolbenbodens am Fänger bzw. an der Federringscheibe vermieden werden kann. Auch bei diesem bekannten Kompressor haben der Ventilring und die gewellte Federringscheibe gleiche Breite und liegen in einer ringförmigen Senkbohrung, die jedoch nicht im Zylinderblock sondern in einer zusätzlichen, durch Bolzen an dem Zylinderkopf von unten gegengeschraubten Scheibe ange­ bracht ist. Diese Maßnahme zur Vermeidung des Schlaggeräusches bewirkt jedoch eine komplizierte Formgebung für den Kolbenboden und entsprechend für die Unterseite des Zylinderkopfes, um die gewünschte Verringerung des Restvolumens zu erzielen. Wenn nun die Ventilanordnung nach der DE-OS 15 03 425 entsprechend abgeändert werden soll, d. h., daß sowohl der Ventilring als auch die Federringscheibe in ihrer ganzen Breite in der Sackbohrung zu liegen kommen sollen, müssen die entlang der Mantellinie der Zylinderbohrung ausgebildeten Auslaßöffnungen in der Ventilplatte weiter nach außen gesetzt werden, so daß sie in einem Bereich außerhalb der Mantellinie der Zylinderbohrung zu liegen kommen. Dadurch ergibt sich ein komplizierter Aufbau und auch eine nachteili­ ge Auswirkung auf das Einströmverhalten.

In A-PS 2 94 295 ist eine Ventilanordnung beschrieben, bei der ebenfalls eine dünne Ventilplatte vorgesehen ist, die mit dem Zylinderdeckel verschraubt und damit versteift ist. Der Einlaßventilteller ist aber kompliziert und selbstfedernd ausgebildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad bei Kompressoren, d. h. den erzielbaren höchsten Druck zu verbessern, indem das Restvolumen auf ein Minimum verringert wird, wobei jedoch unter den weiteren Voraussetzungen einer langen Lebensdauer des Kompressors ein einfacher und damit kostengünsti­ ger Aufbau bei geringem Betriebsgeräusch erzielt werden soll.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von der eingangs erwähnten Ventilanordnung, erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Teilschnitt durch einen Zylinderkopf mit einer Ventil­ anordnung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 einen Teilschnitt durch den oberen Teil des Zylinderblockes sowie des Kolbens und der Ventilplatte, aus der die Zuordnung des Ventilringes und der gewellten Federringscheibe zu diesen Teilen hervorgeht.

In der Zeichnung ist ein Kolbenkompressor dargestellt, bei dem ein Kolben 14 in der Bohrung 12 eines Zylinderblockes 10 hin- und herver­ schiebbar ist. Der Zylinderblock 10 wird oben mit einer verhältnismäßig dünnen Ventilplatte 16 abgedeckt, die längs einer Kreislinie verteilt angeordnete schlitzförmige Einlaßöffnungen 18 hat. Diese Einlaßöffnungen verlaufen etwa entlang der Mantellinie der Zylinderbohrung. Ferner sind innerhalb der Kreislinie mit den Einlaßöffnungen längs einer Kreislinie Auslaßöffnungen 20 vorgesehen.

Sowohl die Einlaßöffnungen als auch die Auslaßöffnungen sind in Form ge­ krümmter Langschlitze ausgebildet, die konzentrisch zur Achse der Zylinderbohrung gemäß Fig. 2 verlaufen.

Ein Zylinderdeckel 21 ist auf der Ventilplatte 16 montiert und ist auf der der Ventilplatte zugewandten Seite mit einer inneren, über den Auslaßöffnungen 20 liegenden Kammer 22 sowie einer äußeren, über den Einlaßöffnungen 18 liegenden Kammer 24 versehen. Aus Fig. 2 läßt sich entnehmen, daß die innere Kammer 22 mit Auslaßbohrungen 26 im Zylinderdeckel kommuniziert, an welche geeignete Rohrleitungen für das abzunehmende komprimierte Medium angeschlossen sind.

Die äußere Kammer 24 ist über Einlaßbohrungen 28 mit der Außen­ atmosphäre verbunden.

Aus Fig. 2 geht ferner hervor, daß die innere Kammer 22 und die äußere Kammer 24 voneinander durch eine Rippe 30 getrennt sind, die im Zylinderdeckel ausgebildet ist und bis zur Ventilplatte 16 verläuft. Diese Rippe 30 erstreckt sich zwischen den Einlaßöffnungen und den Auslaßöffnungen längs eines Kreisbogenabschnitts und unterteilt auch die äußere Kammer 24.

Zwischen dem Zylinderdeckel 21 und der Ventilplatte 16 ist eine Dichtung 32 angeordnet. In entsprechender Weise liegt auch eine Dichtung 34 zwi­ schen der Ventilplatte und dem Zylinderblock 10.

Der Zylinderdeckel 21 und die Ventilplatte 16 werden mit Hilfe von Bolzen 36 mit dem Zylinderblock 10 fest verschraubt, wobei die einzelnen Teile über die Dichtungen gegeneinander verpreßt werden, so daß ein hoher Kompressionsdruck im Innern des Zylinders bzw. der inneren Kammer 22 aufgebaut werden kann.

Die Auslaßöffnungen 20 werden von einem Ventilring 38 verschlossen ge­ halten, der auf der Oberseite der Ventilplatte 16 längs den schlitzförmigen Auslaßöffnungen aufliegt. Dieser Ventilring verläuft in einer ringförmigen Ausnehmung einer scheibenförmigen Lagerplatte 40 und wird durch eine zwischen den Ventilring und die Lagerplatte eingelegte gewellte Feder­ ringscheibe 42 gegen die Auslaßöffnungen gedrückt. Die Lagerplatte 40 wird mit Hilfe eines Bolzens 44, der durch eine zentrische Bohrung in der Ventilplatte 16 gesteckt ist und dessen Kopf in den Zylinderhohlraum ragt, in einer zentrischen Lage an der Ventilplatte festgehalten und mit Hilfe einer Mutter 48 gegen diese verspannt. Der Bolzen 44 verläuft auch durch den Zylinderdeckel nach außen, der mit Hilfe einer weiteren Mutter 50 ebenfalls gegen die Ventilplatte verspannt wird. Durch diesen Bolzen 44 und die Muttern 48 und 50 wird erreicht, daß eine Verformung des zentralen Teils des Zylinderdeckels nach außen und ebenso eine Verformung des zentralen Teils der Ventilplatte nach innen unter dem auftretenden Differenzdruck vermieden wird. Dadurch wird auch eine einwandfreie Abdichtung zwischen den miteinander ver­ spannten Teilen im Bereich der Dichtungen sichergestellt. Eine solche Undichtigkeit kann insbesondere dann auftreten, wenn während des Be­ triebs des Kompressors Kondensat vorhanden ist. Die Verwen­ dung des zentrisch und koaxial geführten Bolzens 44 ermöglicht die Verwendung einer verhältnismäßig dünnen Ventilplatte 16, wodurch das durch die Auslaßöffnungen entstehende Restvolumen auf ein Minimum herabgedrückt werden kann.

Von besonderem Vorteil erweist sich das Vorsehen eines Ventilringes 52, der auf der Innenseite der Einlaßöffnungen 18 montiert ist und zum Teil in einer zylindrischen Senkbohrung 54 liegt bzw. mit seinem inneren Umfangsteil in das Innere der Zylinderbohrung 12 ragt. Die zylindrische Senkbohrung 54 nimmt einerseits eine gewellte Feder­ ringscheibe 56 und den äußeren Umfangsbereich des Ventilringes 52 auf. Mit der Federringscheibe wird der Ventilring gegen die Unter­ seite der Einlaßöffnungen 18 in der Ventilplatte 16 gedrückt.

Der Kolben 14 ist ferner an seiner oberen Stirnseite mit einer ring­ förmigen umlaufenden Vertiefung 58 versehen, in welcher der Ventil­ ring 52 zu liegen kommt, wenn der Kolben 14 seine oberste Totpunkt­ lage gemäß Fig. 1 einnimmt. Dadurch wird eine Beschädigung des Ventilringes verhindert und gleichzeitig der Abstand zwischen dem Kolben in der obersten Totpunktlage und der Ventilplatte auf ein Minimum reduziert.

Auf der Unterseite der Ventilplatte ist im Zentrum eine Ausnehmung 60 angebracht, in welcher der Kopf 46 des Bolzens 44 liegt. Da der Kopf des Bolzens 44 in der dargestellten Ausführungsform nicht in seiner Ge­ samtheit in der Ventilplatte versenkt ist, hat der Kolben 14 an seiner oberen Stirnfläche eine Ausnehmung 62, in welche der überstehende Teil des Bolzenkopfes 46 in der oberen Totpunktlage des Kolbens ragt.

Die Zuordnung zwischen der gewellten Federringscheibe 56 und dem Ventil­ ring 52 ist aus Fig. 3 entnehmbar, die zeigt, daß die gewellte Federring­ scheibe 56 bei der dargestellten Ausführungsform zwei Erhebungen hat, die an der Unterseite des Ventilringes 52 anliegen. Selbstverständlich kann die gewellte Federringscheibe auch mehr als zwei Erhöhungen haben.

Die Ventilanordnung gemäß der Erfindung ist besonders vorteilhaft wegen der Wirkungsgradverbesserung, die sich für Kompressoren wegen des extrem geringen Kompressionsraumes ergibt, der bei der oberen Tot­ punktlage des Kolbens zwischen diesem und der Ventilplatte verbleibt. Außerdem gewährleisten die Ventilringe und die gewellten Federring­ scheiben eine sehr langlebige und sicher arbeitende Ventilanordnung, die die Verringerung des Kompressionsraumes bei der oberen Totpunktlage des Kolbens auf ein extrem kleines Minimum überhaupt erst möglich macht. Schließlich kann durch die Ausgestaltung der Ventilanordnung und die Befestigung des Auslaßventils mit Hilfe eines an der Ventilplatte und dem Zylinderdeckel gehalterten Bolzens eine Verspannung zwischen diesen Teilen in der Weise erzielt werden, daß einer Verbiegung durch den einwirkenden Differenzdruck entgegengewirkt wird und die Abdichtung zwischen der Ventilplatte und dem Zylinderdeckel sicherer gewähr­ leistet ist. Damit können Ausfälle des Kompressors durch das Auftreten von Kondensat während des Betriebes vermieden werden.

Claims (2)

1. Ventilanordnung für einen Kompressor mit einer zwischen einem Zylinder­ block und einer diesen abschließenden Zylinderdeckel angeordneten Ventil­ platte, welche die Ventilsitze von etwa entlang der Mantellinie der Zylinderbohrung ausgebildeten Einlaßöffnungen und ferner eine zentrische mit einem Bolzen gehalterte Lagerplatte eines mit einer Federringscheibe gegen Auslaßöffnungen gedrückten Ventilringes trägt, wobei der Zylinderdeckel durch eine dicht auf der Ventilplatte aufliegende Wand in eine innere, einer Vielzahl von Auslaßöffnungen zugeordnete Kammer und eine äußere, den Einlaßöff­ nungen zugeordnete Kammer unterteilt ist, und mit einer im Zylinderblock konzentrisch zur Zylinderbohrung verlaufenden Senkbohrung, in welche ein durch ein Federelement gegen die Ventilplatte gedrückter Ventilring eingelegt ist, dessen innerer Umfang einen kleineren Durchmesser als die Zylinderboh­ rung hat, sowie mit einem an seiner oberen Stirnseite mit einer ringförmig umlaufenden Vertiefung versehener Kolben, der in seiner oberen Totpunktlage in die Öffnung des Ventilringes eindringt, dadurch gekennzeichnet, daß die Federringscheibe (56) mit ihrer Gesamtbreite in der Senkbohrung (54) liegt und nicht in das Innere des durch die Mantelfläche der Zylinderbohrung begrenzten Raum ragt, daß die Ventilplatte verhältnis­ mäßig dünn ist, und daß der zentrisch zur Zylinderbohrung angeordnete Bolzen (44) mittels einer Mutter (48) gegen die Lagerplatte (40) und mit Hilfe einer weiteren Mutter (50) gegen den Zylinderdeckel (21) verspannt ist, der die Ventilplatte überdeckt und zusammen mit dieser am Zylinder­ block (10) angeschraubt ist.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrisch in der Ventilplatte (16) angeordnete Auslaßventil aus einer scheibenförmigen Lagerplatte (40) besteht, die längs ihrem Umfang auf der den Auslaßöffnungen zugewandten Seite mit einer ringförmigen Ausnehmung versehen ist, in welcher ein Ventilring (38) und eine gewellte Federringschei­ be (42) liegt, die den Ventilring gegen die Auslaßöffnungen drückt.