DE4039786C2 - Hubkolbenverdichter mit vermindertem Totraum - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hubkolbenverdich­ ter mit vermindertem Totraum, insbesondere einer herme­ tisch gekapselten Kleinkältemaschine, mit einem Saug­ ventil, dessen Ventilsitz an einer die Zylinderbohrung überdeckenden Ventilplatte ausgebildet und dessen Ver­ schlußstück durch eine zwischen Ventilplatte und Zylin­ derblock angeordnete Blattfeder gebildet ist, wobei in der Ventilplatte eine die Blattfeder aufnehmende und in einem Endbereich an ihrem Grund den Ventilsitz aufwei­ sende Vertiefung vorgesehen ist.

Bei einem bekannten Hubkolbenverdichter dieser Art (US- PS 26 47 683) hat die Vertiefung in der Ventilplatte durchgehend dieselbe Tiefe und nimmt die Blattfeder vollständig auf. Dies bietet unter anderem die Möglich­ keit, die Stirnfläche des Hubkolbens im oberen Totpunkt bis nahe an die Ventilplatte heranzubringen. Der Lage­ fixierung der Blattfeder dient eine Abbiegung, die in ein Loch in der benachbarten Zylinderstirnfläche greift.

Bei einem bekannten Kältemittelverdichter (DD-PS 2 74 649) liegt die Saugventil-Blattfeder auf einer Ven­ tilsitzplatte auf. Sie ist in einer Aussparung einer Saugventilplatte angeordnet. Zur Lagesicherung sind im Einspannbereich die Form der Blattfeder und die Ausspa­ rung begrenzende Wandabschnitte einander angepaßt. Blattfeder und Saugventilplatte werden durch Fein­ schweißen oder ähnliches fest miteinander verbunden.

Bei einem weiteren bekannten Hubkolbenverdichter (DE-GM 86 27 859) erstreckt sich die das Saugventil bildende Blattfeder längs der planen, der Zylinderbohrung zuge­ wandten Seite der Ventilplatte und ist mit ihrem Ein­ spannende in einer Vertiefung der Stirnfläche des Zy­ linderblocks angeordnet, wo die Blattfeder durch Stifte festgehalten wird. Um den Totraum im oberen Totpunkt des Kolbens möglichst klein zu halten, ist die Kolben­ stirnfläche mit einer Vertiefung versehen, die der Form der Blattfeder unter Freilassung eines Spiels folgt. Nachteilig ist hierbei, daß der Kolben einer zusätzli­ chen Bearbeitung unterzogen werden muß und daß es bei der Montage Schwierigkeiten bereitet, die Vertiefung an der Kolbenstirnseite mit der Blattfeder in Übereinstim­ mung zu bringen; zumindest muß in der Praxis ein ver­ hältnismäßig großes Spiel vorgesehen sein.

Ferner ist ein Hubkolbenverdichter bekannt (DE-AS 11 29 784), bei dem sich wiederum die Blattfeder längs einer Stirnseite der Ventilplatte erstreckt und seine Lage durch in die Zylinderstirnfläche eingreifende Stifte gesichert ist. Die Blattfeder ist in einer Aus­ sparung der zwischen Ventilplatte und Zylinder befind­ lichen Dichtscheibe angeordnet. Eine außerhalb des Ein­ spannbereichs liegende Vertiefung in der Stirnfläche der Ventilplatte gewährleistet eine freie Bewegung der Blattfeder und verhindert die Gefahr des Anklebens.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hubkol­ benverdichter der eingangs beschriebenen Art anzugeben, der sich leichter herstellen und montieren läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem am anderen Ende liegenden Einspannbereich zur Lagesicherung der Blattfeder die Vertiefung begrenzende Wandabschnitte und die Form der Blattfeder einander angepaßt sind und daß die Vertiefung im Einspannbereich eine geringere Tiefe besitzt als im übrigen Bereich.

Bei dieser Konstruktion kann der Kolben eine plane Stirnfläche besitzen. Diese kann bis in die unmittel­ bare Nähe der Ventilplatte gefahren werden, weil sich die Saugventil-Blattfeder in der Vertiefung der Ventil­ platte befindet. Diese Vertiefung läßt sich im Rahmen der ohnehin erforderlichen Bearbeitung der Ventilplat­ ten-Oberfläche ohne größeren Aufwand herstellen. Bei der Montage kann die Blattfeder in der Vertiefung an­ geordnet werden, so daß die richtige Zuordnung zur Ver­ tiefung und zum Saugventilsitz von vornherein gegeben ist. Diese Lagefixierung wird erreicht, ohne daß Stifte die Ventilplatte durchsetzen müßten, was in der Praxis eine bestimmte Mindestdicke der Platte voraussetzt. Die Ventilplatte kann daher dünner ausgeführt werden. Dies vermindert auch den Totraum in der Druckventilbohrung. Am Übergang vom Einspannbereich geringerer Tiefe zu dem übrigen Bereich größerer Tiefe ergibt sich eine Kante, die einen wohl definierten Biegepunkt festlegt. Die Blattfeder kann ungehindert auf dem Ventilsitz auflie­ gen. Die speziell geformte Vertiefung dient daher der Verkleinerung des Totraums, sichert die Lage der bei der Montage eingelegten Blattfeder und gewährleistet deren Beweglichkeit.

Besonders günstig ist es, daß Blattfeder und Wandab­ schnitte im Einspannbereich eine Klemmverbindung bil­ den. Dies ermöglicht es, Ventilplatte und Blattfeder schon vor der endgültigen Montage miteinander zu ver­ einen und dann als Einheit zu montieren. Sogar eine Überkopfmontage ist möglich.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vertie­ fung im Einspannbereich eine Insel auf, die ein der Inselform angepaßtes Loch in der Blattfeder durchsetzt. Hierdurch wird die Lage der Blattfeder festgelegt.

Bei einer anderen ebenfalls bevorzugten Alternative weist die Vertiefung im Einspannbereich seitliche Aus­ buchtungen und die Blattfeder damit zusammenwirkende Ohren auf. Auch hierdurch wird die Lage der Blattfeder festgelegt.

Vorteilhaft ist es ferner, daß die beiden Bereiche un­ terschiedlicher Tiefe durch eine Quernut getrennt sind. Mit Hilfe dieser Quernut ergibt sich eine ausgeprägte Kante und damit ein wohl definierter Biegepunkt.

Empfehlenswert ist es auch, daß der Ventilsitz um etwa die Tiefendifferenz über den Grund der Vertiefung vor­ steht. Auf diese Weise kann eine ebene Blattfeder unge­ hindert auf dem Ventilsitz aufliegen.

Wenn hierbei ringsum den Ventilsitz eine Ringrille ver­ läuft, führt dies zu einer hohen Flächenpressung im Be­ reich des Ventilsitzes. Außerdem wird erreicht, daß die Blattfeder nicht am Ventilsitz klebt.

Des weiteren empfiehlt es sich, daß die Blattfeder im Einspannbereich zwischen dem Grund der Vertiefung und einer zwischen Ventilplatte und Zylinderblock angeord­ neten Flachdichtung eingespannt ist. Die Flachdichtung drückt die Blattfeder elastisch gegen den Grund der Vertiefung.

Mit besonderem Vorteil ist die Ventilplatte ein Stanz- Präge-Teil. Dies ergibt eine preisgünstige, gleichmäßi­ ge und besonders für große Produktionszahlen geeignete Herstellung. Die Bearbeitung wird auf den Stanz-Präge­ Vorgang und die Bearbeitung der Ventilsitze reduziert.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Ventil­ platte ein Sinterteil ist. Auch hierdurch wird er­ reicht, daß die Vertiefung ohne spanabhebende Bearbei­ tung hergestellt werden kann. Eine Nachbearbeitung kann auf den Bereich der Ventilsitze beschränkt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine hermetisch gekapselte Kleinkältemaschine,

Fig. 2 eine Ansicht von links auf die Ventilplatte der Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die zugehörige Saugventil- Blattfeder,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 2,

Fig. 5 eine Vergrößerung des Details B der Fig. 4,

Fig. 6 eine Vergrößerung des Details C der Fig. 4,

Fig. 7 eine abgewandelte Ventilplatte entsprechend der Darstellung der Fig. 2,

Fig. 8 die zugehörige Saugventil-Blattfeder und

Fig. 9 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie D-D der Fig. 7.

Gemäß Fig. 1 ist ein Kältemittelverdichter 1 in einer Kapsel 2 angeordnet. Ein Elektromotor 3 treibt in übli­ cher Weise einen Hubkolbenverdichter 4. Dieser besitzt einen Zylinderblock 5 mit einer Zylinderbohrung 6, in welchem ein Hubkolben 7 hin- und herbewegbar ist. Auf die Stirnfläche des Zylinderblocks 5 sind aufeinander geschichtet: eine Flachdichtung 8, eine Ventilplatte 9, eine weitere Flachdichtung 10 und ein Ventildeckel 11. In der Ventilplatte 9 befindet sich eine Saugventilboh­ rung 12, die über einen Stutzen 13, der durch einen Deckelraum 15 verläuft, mit einem Saugschalldämpfer 14 verbunden ist. Den restlichen Raum im Ventildeckel 11 nimmt eine Druckventilkammer ein, die über eine Druck­ ventilbohrung 16 (vgl. z. B. Fig. 4) mit dem Hubraum verbunden ist. Die Teile 5, 8, 9, 10 und 11 sind durch vier Schrauben miteinander verbunden, welche durch die aus den Fig. 2 und 4 ersichtlichen Löcher 17 greifen.

Das Saugventil weist einen Ventilsitz 18 am Ende der Saugventilbohrung 12 und ein Verschlußstück in Form einer Blattfeder 19 (Fig. 3) auf. Das Druckventil weist einen Ventilsitz 20 am Ende der Druckventilbohrung 16 und ein nicht veranschaulichtes Verschlußstück in Form einer Blattfeder auf, die mittels der Bohrungen 21 und nicht veranschaulichtem Befestigungsorgan an der Ven­ tilplatte 9 befestigt ist. Die Sitze 18 und 20 sind je von einer Ringrille 22 bzw. 23 umgeben.

Zur Unterbringung der Saugventil-Blattfeder 19 ist in der Ventilplatte 9 eine Vertiefung 24 vorgesehen, aus der zwei Inseln 25 und 26 vorstehen. Die Vertiefung hat daher einen umlaufenden äußeren Wandabschnitt 27 und zwei durch die Inseln gebildete innere Wandabschnitte 28 und 29. Die Saugventil-Blattfeder 19 besitzt ein Loch 30, das der Form der Insel 26 derart angepaßt ist, daß die Lage der Blattfeder in der Vertiefung 24 gesi­ chert ist. Bevorzugt wird eine leichte Klemmung zwi­ schen dem Loch 30 und der Insel 26, so daß bei der Mon­ tage die Ventilplatte 9 und die bereits eingesetzte Blattfeder 19 gemeinsam gehandhabt werden können. Ein zweites Loch 31 folgt der Form der Insel 25, jedoch unter Freilassung eines Spiels. Das gleiche gilt für den äußeren Umriß der Blattfeder 19, der dem äußeren Wandabschnitt 27 unter Freilassung eines Spiels folgt. Das Loch 31 reduziert den Querschnitt der Blattfeder 19, so daß diese sich unter dem Einfluß der Druckver­ hältnisse sich leicht verlagern kann.

Eine Quernut 32 unterteilt die Vertiefung in einen Ein­ spannbereich 33 geringerer Tiefe und einen übrigen Be­ reich 34 größerer Tiefe. Auf diese Weise erhält man einen definierten Biegepunkt an der Kante 35. Der Ven­ tilsitz 18 des Saugventils steht etwa um die Höhendif­ ferenz über den Grund der Vertiefung im Bereich 34 vor.

Beim Zusammenbau wird die Blattfeder 19 im Einspannbe­ reich 33 von der benachbarten Flachdichtung 8 gegen den Grund der Vertiefung gedrückt und auf diese Weise si­ cher festgehalten. Hierbei läßt sich im oberen Totpunkt des Kolbens ein außerordentlich kleiner Totraum erzie­ len. Weil die Lage der Blattfeder 19 mit Bezug auf die Ventilplatte 9 durch das Zusammenwirken von Insel 26 und Loch 30 gesichert ist, kann das Spiel zwischen den übrigen Wandabschnitten der Vertiefung und der Blattfe­ der kleingehalten werden. Dies steht im Gegensatz zu der Anbringung einer Vertiefung in der Kolbenstirnsei­ te, wo aus Gründen der Montage erhebliche Toleranzen berücksichtigt werden müssen. Zum Festhalten der Blatt­ feder 19 an der Ventilplatte 9 sind keine Stifte o. dgl. erforderlich. Die Ventilplatte 9 kann daher dünn ausge­ bildet werden, beispielsweise mit einer Stärke von nur 2,5 mm. Demzufolge ist auch der durch die Druckventil­ bohrung 16 gebildete Totraum klein.

Bei der Abwandlung nach den Fig. 7 bis 9 werden für entsprechende Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen ver­ wendet. Unterschiedlich ist im wesentlichen, daß die Vertiefung 124 im Einspannbereich zwei seitliche Aus­ buchtungen 126, 126′ aufweist. Die Blattfeder 119 be­ sitzt entsprechende Ohren 130, 130′. Deren Form ist den Wandabschnitten 129 der Ausbuchtungen 126, 126′ derart angepaßt, daß sich die gewünschte Lagesicherung ergibt. Hinsichtlich der übrigen Wandabschnitte 127 ist wieder­ um dafür gesorgt, daß die Form der Blattfeder unter Freilassung eines Spiels folgt. Ferner zeigt Fig. 9, daß die Vertiefung auch durchgehend die gleiche Tiefe haben kann.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Ventilplatte ein Sinterteil, bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Stanz-Präge-Teil.

Die nicht der Lagesicherung dienenden Wandabschnitte der Vertiefung können ebenfalls der Form der Blattfe­ der, jedoch unter Freilassung eines Spiels, folgen. Wegen der Lagefixierung kann das Spiel sehr gering sein. Damit wird ein besonders kleiner Totraum er­ reicht.

Weiterhin kann die Blattfeder zwischen beiden Endberei­ chen eine Öffnung besitzen, innerhalb derer eine Druck­ ventilkanal mündet. Die hierdurch bedingte Quer­ schnittsverringerung führt zu einer leichten Beweglich­ keit der Blattfeder des Saugventils.

Günstig ist es auch, daß die Ventilplatte aus gut wär­ meleitendem Material besteht. Hierdurch wird die Wärme, die während der Kompression entsteht, rasch fortgelei­ tet, was den Wirkungsgrad des Verdichters verbessert. Das Plattenmaterial sollte ferner weich sein, also bei­ spielsweise aus Kupfer, Aluminium oder einer anderen weichen wärmeleitenden Legierung bestehen.

Claims (9)

1. Hubkolbenverdichter mit vermindertem Totraum, ins­ besondere einer hermetisch gekapselten Kleinkälte­ maschine, mit einem Saugventil, dessen Ventilsitz an einer die Zylinderbohrung überdeckenden Ventil­ platte ausgebildet und dessen Verschlußstück durch eine zwischen Ventilplatte und Zylinderblock ange­ ordnete Blattfeder gebildet ist, wobei in der Ven­ tilplatte eine die Blattfeder aufnehmende und in einem Endbereich an ihrem Grund den Ventilsitz auf­ weisende Vertiefung vorgesehen ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in einem am anderen Ende liegenden Einspannbereich (33; 133) zur Lagesicherung der Blattfeder die Vertiefung begrenzende Wandabschnit­ te (29; 129) und die Form der Blattfeder einander angepaßt sind und daß die Vertiefung im Einspann­ bereich (33) eine geringere Tiefe besitzt als im übrigen Bereich (34).

2. Hubkolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Blattfeder (19; 119) und Wandab­ schnitte (29; 129) im Einspannbereich (33; 133) eine Klemmverbindung bilden.

3. Hubkolbenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (24) im Ein­ spannbereich eine Insel (26) aufweist, die ein der Inselform angepaßtes Loch (30) in der Blattfeder (19) durchsetzt.

4. Hubkolbenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (124) im Ein­ spannbereich seitliche Ausbuchtungen (126, 126′) und die Blattfeder (119) damit zusammenwirkende Ohren (130, 130′) aufweist.

5. Hubkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bereiche unterschiedlicher Tiefe durch eine Quernut (32) ge­ trennt sind.

6. Hubkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (18) um etwa die Tiefendifferenz über den Grund der Ver­ tiefung vorsteht.

7. Hubkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (19; 119) im Einspannbereich (33; 133) zwischen dem Grund der Vertiefung (24; 124) und einer zwischen Ventilplatte (9; 109) und Zylinderblock (5) ange­ ordneten Flachdichtung (8) eingespannt ist.

8. Hubkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte (109) ein Stanz-Präge-Teil ist.

9. Hubkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte (9) ein Sinterteil ist.