DE2913575A1

DE2913575A1 - Reedventil und ein reedventil enthaltender kompressor

Info

Publication number: DE2913575A1
Application number: DE19792913575
Authority: DE
Inventors: Emeric James Gyory
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1978-04-17
Filing date: 1979-04-04
Publication date: 1979-10-25
Also published as: AU4585979A; FR2423699B1; AU522801B2; IT1120117B; IT7921359V0; FR2423699A1; CA1117500A; GB2018951A; JPS54142626A; IT7921893A0; DE7909807U1; MX153310A; GB2018951B; US4172696A; ZA791354B

Description

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Die Erfindung betrifft ein Reedventil sowie einen ein Reedventil enthaltenden Kompressor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Bei kreisförmigen Reedventilen der fraglichen Art steuert ein Ringabschnitt die Strömung eines Strömungsmittels durch eine Reihe von Öffnungen in einer Ventilplatte„ Der Ringabschnitt sitzt dabei auf der Ventilplatte auf und ist mit der Nabe an der Mitte über mehrere Speichen, die von der Nabe ausgehen, verbunden. Der Nabenabschnitt ist an der Ventilplatte befestigt. Da das gesamte Ventil aus dünnem, elastischem Federstahl hergestellt ist, biegen sich die Speichen aus, wodurch der Ringabschnitt von der Ventilplatte abheben und Gas oder Dampf durch die Öffnungen bei Anliegen einer bestimmten Druckdifferenz strömen lassen kann.

Reed-Ventile werden dazu verwendet, die Strömung von Strömungsmitteln zu steuern. Sie lassen allgemein, wie auch im vorliegenden Fall, die Strömung nur in einer Richtung zu. Reedventile öffnen, wie oben angedeutet, nur, wenn eine bestimmte Druckdifferenz anliegt, wobei der höhere Druck auf der stromaufwärts liegenden Seite und der niedrige Druck auf der stromabwärts liegenden Seite des Reedventiles ist. Wenn das Reedventil als Ansaugventil verwendet wird, wird es an die Unterseite einer Ventilplatte angebracht, welche den Gasarbeitsraum von einem Ansaugraum trennt. Der Ansaugraum (auf der gegenüberliegenden Seite der Ventilplatte) wird mit dem in dem Gasarbeitsraum zu komprimierenden Strömungsmittel versorgt.

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Wenn der Kolben eine ausreichende Druckdifferenz zwischen dem Ansaugraum und dem Gasarbeitsraum erzeugt, öffnet das Ventil und läßt Gas oder Dampf in den Arbeitsraum strömen. Bei Umkehrung des Kolbens wird die Druckdifferenz kleiner; das Ventil schließt dann aufgrund der eingebauten Elastizität der metallischen Reedscheibe. Wenn der Druck ausreichend höher als derjenige des Gases in dem Ausstoßraum ist, öffnet das Ausstoßventil, welches ebenfalls exn Reedventil sein kann, und läßt eine Strömung aus dem Gasarbeitsraum in den Ausstoßraum in der Nähe des Ansaugraumes auf der gegenüberliegenden Seite der Ventilplatte zu.

Reedventile sind in der Funktion außerordentlich hohen Beanspruchungen ausgesetzt= Sie müssen bei jedem Zyklus des Kolbens sich aufbiegen und danach schließen. Bei hohen Geschwindigkeiten sind diese Reedventile derart raschen Oszillationen ausgesetzt, daß eine vorzeitige Ermüdung bzw. ein verfrühter Ausfall des Reedventils eintreten kann; dabei können Brüche und Trennungen von Abschnitten des Ventils auftreten. Dies ist ein besonders ernsthaftes Problem bei Ansaugventilen, da ein etwa abgebrochenes Ventilteil leicht in den Gasarbeitsraum hineinfällt und möglicherweise zum Festfressen des Kolbens im Zylinder führt. Dies zerstört praktisch den ganzen Kompressor.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein haltbareres Reedventil und einen diesen Reedventil enthaltenden Kompressor anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 bzw.

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des Anspruchs 2 beschriebene Erfindung gelöst=

Mit der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, daß die geometrische Beziehung zwischen dem Ventildurchmesser, der Dicke und bestimmten Schlüsselradien die Beanspruchungen eines derartigen Ventils erheblich reduzieren kann. Außerdem ist die angegebene Geometrie hilfreich bei der Erzielung örtlich abgerundeter Kanten, wenn die Endbearbeitung der Ventile mittels einer Kugelmühle oder ähnlicher entgratender Verfahren erfolgt=

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläuter; es zeigen

Fig. 1 einen Teilschnitt durch den Oberabschnitt eines

Kompressors, wobei der Kopf, die Ventilplatte, der Zylinderblock und ein Abschnitt des Kolbens sowie die Ventilanordnung gezeigt sind;

Fig. 2 die Draufsicht auf das Ansaug- bzw. Ausstoß-

Reedventil, welches den Gegenstand der vorliegenden Anmeldung bildet;

Fig. 3 die Seitenansicht des Ventils.

Fig. 1 zeigt einen typischen Kompressor, wie er z.B. für Klimaanlagen von Automobilen verwendet wird. Selbstverständlich ist die Erfindung auch bei anderen Kompressorarten, z.B. Luftkompressoren usw., einsetzbar. Der Kompressor 1o enthält ein Gehäuse 12

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mit einem eingegossenen Zylinder 14. Dieser nimmt einen Kolben 16 auf, der von einer (nicht gezeigten) Einrichtung angetrieben wird. Diese enthält eine Verbindungsstange und eine Kurbelwelle, welche mit einer umlaufenden KraftquelLe verbunden ist. Eine Ventilplatte 18 schließt die Oberseite des Zylinders ab und begrenzt einen Gasarbeitsraum 2o. Sie ist mit einer Reihe von Ansaugöffnungen 22 und einer Reihe von Ausstoßöffnungen 24 versehen. Auf der Ventilplatte 18 ist ein Kopfteil 26 befestigt, welches in einen Ansaugraum 28 und einen Ausstoßraum 3o unterteilt ist. Diese kommunizieren mit dem Ansauggas- bzw. Ausstoßgasanschluß (ebenfalls nicht gezeigt). An der oberen Fläche der Ventilplatte 18 befindet sich die Ausstoß-Ventilanordnung, welche ein Reedventil 32 enthält. Dieses liegt über den Ausstoßöffnungen. Ein Ventilanschlag 34 verhindert einen übermäßigen Bewegungsweg des Ausstoßventils, wenn es offen ist. Das Ausstoßventil ist mittels eines Bolzens 35, der sich durch die Ventilplatte erstreckt, sowie einer Mutter 36 an der Ventilplatte befestigt. Das Ansaugventil 4o ist an der Unterseite der Ventilplatte mittels eines Bolzens 35 befestigt und schließt normalerweise die Ansaugöffnungen.

Fig. 2 ist die Draufsicht eines Ansaugventils 4o und/oder eines Ausstoßventils 32. Das als dünnes Federstahlplättchen ausgebildete Ventil besitzt vier äquidistante Speichen 44, welche einen Nabenabschnitt 46 mit einem Ringabschnitt 42 verbinden. Der Umfang des Ventils ist kreisförmig, die äußere strichpunktierte Linie, die auf dem mittleren Radius Rm des Ringabschnitts 42 liegt, stellt einen Kreis dar, der durch den Mittelpunkt aller Ansaugöffnungen

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verläuft, und zwar in gleichem Abstand vom Innendurchmesser und vom Außendurchmesser des Ringabschnittes 42. Die Speichen 44, die radial von der Nabe nach außen verlaufen, sowie der Ringabschnitt 42 bilden offene Zonen 5o, die ungefähr oval geformt sind. Der innere Kreis mit dem Radius R₃ stellt einen Kreis dar, der den Wurzelradius R₁ berührt. Dabei handelt es sich um einen Bogen am radial inneren Abschnitt der offenen Zonen, welcher die Basis zweier benachbarter Speichen 44 bildet. Der Radius R, an gegenüberliegenden Enden der offenen Zonen 5o wird als der Speichenübergangsradius bezeichet. Die Dicke des Reedventils, die über das ganze Ventil hinweg gleichförmig ist, wird mit T bezeichnet; die Breite des Ringabschnittes wird mit W bezeichnet.

Die Geometrie, mit welcher die Funktionsfähigkeit und die Ventillebensdauer optimiert werden können, ist folgende:

1. Die Federdicke T liegt vorzugsweise zwischen o,o13 Rm und o,o31 Rm.

2. Die Breite W des Ringabschnittes 42 liegt zwischen o,2o Rm und o,3o Rm.

3. Der Wurzelradius R^ liegt zwischen o,49 Rm und o,53 Rm.

4. Der Speichenübergangsradius R₂ liegt zwischen o,14 Km und o,17 Rm.

5» Der Radius R^ des Kreises, welcher den Wurzelradius berührt _fliegt zwischen o,2o Rm und o_f4o Rm.

Claims

Reedventil und ein Reedventil enthaltender Kompressor

Patentansprüche

/i. jReedventil aus einem Federstahlplättchen, welches eine im wesentlichen gleichförmige Dicke T besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt: einen Nabenabschnitt (46), der an einer stationären Ventilplatte (18) befestigt werden kann; vier Speichen (44), die radial vom Nabenabschnitt (46) nach außen verlaufen und einen gleichmäßigen Abstand voneinander besitzen; einen Ringabschnitt (42), der den Nabenabschnitt (46) umgibt und einen mittleren Radius RM, eine Breite W, einen im wesentlichen kreisförmigen Umfang und eine Oberfläche besitzt, die auf eine Ventilplatte (18) aufsetzbar ist, wodurch die Strömungsmittelströmung durch eine Reihe von Öffnungen (22,24) in der Ventilplatte (18) gesteuert wird, wobei der Nabenabschnitt (46), die Speichen (44) und der Ringabschnitt (42) vier im wesentlichen kongruente, offene Zonen bilden, von denen jede einen Wurzelradius R.., der die Basis benachbarter Speichen (44) bildet, einen Radius R₃ eines imaginären Kreises, der den Wurzelradius berührt, und

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ORIQINALJNSPECTED

einen Speichenübergangsradius R₂, der den Übergang zwischen R₁ und der inneren Kante des Ringabschnitts (42) bildet, besitzt, wobei die Geometrie folgendermaßen ist:

die Federdicke T liegt zwischen o,o13 Rm und o,o31 Rm; die Breite des Ringabschnittes (42) liegt zwischen o,2o Rm und o,3o Rm;

der Wurzelradius R₁ liegt zwischen o,49 Rm und o,53 Rm; der Speichenübergangsradius R- liegt zwischen o,14 Rm und o,17

der Kreis, der den Wurzelradius R- berührt, liegt zwischen o,2o Rm und o,4o Rm.
2. Kompressor mit einem Zylinderblock, in dem mindestens ein Zylinder ausgebildet ist; mit einem Kolben, der innerhalb des Zylinders hin- und herbewegbar ist; mit einer Ventilplatte, die eine Reihe von Ansaugöffnungen und eine Reihe von Ausstoßöffnungen besitzt, die in einem Kreismuster angeordnet sind und sich durch die Ventilplatte erstrecken; mit einem Kopfteil, welches eine erste mit den Ansaugöffnungen kommunizierende Kammer und eine mit den Ausstoßöffnungen kommunizierende Kammer besitzt; mit einem Ansaugventil, welches einen Abschnitt besitzt, der normalerweise die Ansaugöffnungen verschließt; mit einem Ausstoßventil auf der gegenüberliegenden Seite der Ventilplatte, welches normalerweise die Ausstoßöffnungen verschließt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Ventile aus einem Federstahlplättchen gebildet ist, welches eine im wesentlichen gleichförmige Dicke T besitzt und im mittleren Abschnitt an der

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Ventilplatte (18) befestigt ist und einen Nabenabschnitt (46) enthält, der an der Ventilplatte (18) befestigbar ist, vier Speichen (44) , die radial von dem Nabenabschnitt (46) nach außen verlaufen und voneinander gleichen Abstand besitzen; einen Ringabschnitt (42), der den Nabenabschnitt (46) umgibt und einen mittleren Radius Rm, eine Breite W, einen im wesentliden kreisförmigen Umfang und eine Fläche besitzt, welche auf die Ventilplatte (18) aufsitzen kann, wodurch die Strömungsmittelströmung durch einen S±z der Öffnungen (22,24) in der Ventilplatte (-18) gesteuert wird, wobei der Nabenabschnitt (46), die Speichen (44) und der Ringabschnitt (42) vier im wesentlichen kongruente offene Zonen (5o) bilden, von denen jede einen Wurzelradius R₁, der die Basis benachbarter Speichen (44) bildet, einen Radius R₃ eines imaginären Kreises, welcher den Wurzelradius R₁ berührt und einen Speichenübergangsradius R₉, der den übergang zwischen R.. und der inneren Kante des Ringabschnittes (42) bildet, besitzt, wobei die Geometrie folgendermaßen ists

die Federdicke C liegt zwischen o,o13 Rm und o,o31 Rm?

die Breite des Ringabschnittes liegt zwischen o,2o Rm und o,3o

der Wurzelradius R^ liegt zwischen o,49 Rm und o,53 Rm; der Speichenübergangsradius R- liegt zwischen o,14 Rm und o,17

der Kreis, welcher den Wurzelradius R. berührt, liegt zwischen o,2o Rm und o,4o Rm.

Beschreibung - 4 ~

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