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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Saugventileinrichtung eines
Kolbenverdichters, und insbesondere eine Saugventileinrichtung eines
Kolbenverdichters, der imstande ist, die Zuverlässigkeit eines Verdichters
durch Verhindern einer Beschädigung aufgrund
einer Ermüdung
eines Saugventils zu erhöhen.
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2. Beschreibung der herkömmlichen
Technik
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Im
allgemeinen können
Verdichter gemäß einem
Gasverdichtungsverfahren in einen Rotationskolbenverdichter, einen
Kolbenverdichter, einen Schraubenverdichter usw. eingeteilt werden.
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Der
herkömmliche
Kolbenverdichter umfasst: ein hermetisches Gehäuse 106, an das ein Saugrohr 102 und
ein Ablassrohr 104 angeschlossen sind; einen Kolbenmotor 108,
der in dem Gehäuse 106 zum
Erzeugen eine Hubkolbenkraft angeordnet ist; eine Verdichtungseinheit 110 zum
Verdichten eines Fluids durch Empfangen der Hubkolbenkraft, die durch
den Kolbenmotor 108 erzeugt ist; und Rahmen 132, 134 und 136 zum
Halten des Kolbenmotors 108 und der Verdichtungseinheit 110.
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Der
Kolbenmotor 108 beinhaltet: einen äußeren Ständer 118 mit einer
zylindrischen Form, in dem eine Spule 122 gewickelt ist;
einen inneren Ständer 120,
der unter Einhaltung eines bestimmten Luftspaltes von der inneren
Umfangsfläche
des äußeren Ständers 118 beabstandet
angeordnet ist; und einen Magneten 124, der zwischen dem äußeren Ständer 118 und
dem inneren Ständer 120 in
dem Luftspalt zum Ausführen
einer Hin- und Herbewegung, wenn Strom an die Spule 122 angelegt
ist, angeordnet ist.
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Der
Magnet 124 ist an einer äußeren Umfangsfläche eines
Magnethalters 126 in demselben Luftspalt befestigt, und
der Magnethalter 126 ist an einen Kolben 128 der
Verdichtungseinheit 110 angeschlossen.
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Eine
erste Resonanzfeder 138 und eine zweite Resonanzfeder 140 sind
jeweils zwischen beiden Seitenflächen
des Magnethalters 126 und der Rahmen 132 und 136 angeordnet,
wodurch sie eine Resonanzbewegung des Kolbens 128 einleiten.
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Die
Verdichtungseinheit 110 ist mit dem Kolben 128,
der an den Magnethalter 126 angeschlossen ist und hin-
und herbewegt wird; einem Zylinder 144, in den der Kolben 128 gleitbar
eingefügt
ist, wodurch eine bestimmte Verdichtungskammer 142 ausgebildet
ist, und der an dem ersten Rahmen 132 befestigt ist; einem
Saugventil 148 zum Öffnen
und Schließen
eines Sauglochs, das an der Vorderseite des Kolbens 128 angebracht
ist; und einem Ablassventilzusammenbau 150 ausgebildet,
der an der Vorderseite des Zylinders 144 zum Ablassen eines
Gases in der Verdichtungskammer 142 durch das Ablassrohr 104 nach
außen
angebracht ist, wenn ein Druck in der Verdichtungskammer 142 einen
voreingestellten Druck übersteigt.
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Der
Kolben 128 ist in seiner Mitte mit einem Saugdurchgang 152 versehen,
der in einer Längsrichtung
ausgebildet ist und durch den ein Gas gesaugt wird. Der Kolben 128 ist
außerdem
an seiner Vorderseite mit einem Saugloch 154 versehen,
das dazu dient, das Gas, das in den Saugdurchgang 152 eingeleitet
ist, in die Verdichtungskammer 142 zu leiten. Außerdem ist
eine Gewindebohrung 158, mit der das Saugventil 148 mit
einem Bolzen gekuppelt ist, in der Mitte der Vorderseite des Kolbens 128 ausgebildet.
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Wie
in 2 gezeigt, ist das
Saugventil 148 scheibenförmig mit einer bestimmten elastischen Kraft
ausgebildet, und eine ihrer Seiten ist durch einen Bolzen 160 an
der Vorderseite des Kolbens 128 befestigt.
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Das
heißt,
das Saugventil 148 ist aus einem starren Abschnitt 164,
der ein Bolzenloch 162 in seiner Mitte aufweist und in
der Mitte der Vorderseite des Kolbens 128 durch den Bolzen 160 befestigt
ist; und einem Öffnungs-/Schließabschnitt 166 ausgebildet,
der in Form einer gekrümmten
Linie an der Basis des starren Abschnitts 164 zum Öffnen und
Schließen
des Sauglochs 154 eingeschnitten ist.
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3 und 4 sind Schnittansichten, die einen Betriebszustand
des Saugventils gemäß der herkömmlichen
Technik zeigen.
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Bei
dem Saugventil des Kolbenverdichters gemäß der herkömmlichen Technik wird, wenn
der Kolbenmotor 108 in Betrieb ist, der Magnet 124 linear hin-
und herbewegt, und dadurch wird der Kolben 128, der an
den Magnet 124 angeschlossen ist, linear hin- und herbewegt,
um so ein Gas zu verdichten.
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Das
heißt,
wie in 3 gezeigt, wenn
der Kolben 128 zurückgezogen
wird, wird der Öffnungs-/Schließabschnitt 166 des
Saugventils 148 an der Vorderseite des Kolbens 128 durch
einen Druck des Gases geweitet und öffnet so das Saugloch 154, wodurch
das Fluid das in den Saugdurchgang 152 des Kolbens 128 eingeleitet
ist, in die Verdichtungskammer 142 geleitet wird.
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Nach
diesem Zustand liegt das Saugventil 148, wenn der Kolben 128 zur
Verdichtung des Fluids gemäß dem Betrieb
des Kolbenmotors 108 vorrückt, durch seine eigene elastische
Kraft an der vorderen Fläche
des Kolbens 128 an, um so das Saugloch 154 zu
schließen.
Außerdem
wird, wenn der Druck in der Verdichtungskammer 142 einen
voreingestellten Druck entsprechend dem weiteren Vorrücken des Kolbens 128 übersteigt,
das Ablassventil 150 geöffnet,
um das Gas, das in der Verdichtungskammer 142 verdichtet
ist, nach außen
abzulassen.
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Das
Saugventil des Kolbenverdichters gemäß der herkömmlichen Technik weist jedoch
eine dünne
Scheibenform auf, und der Öffnungs-/Schließabschnitt
wird an der Basis des starren Abschnitts, der an dem Kolben befestigt
ist, elastisch verformt, um das Saugloch zu öffnen und zu schließen. Dementsprechend
wird, wenn der Öffnungs-/Schließabschnitt
den Öffnungs-/Schließvorgang
fortlaufend ausführt,
das Saugventil aufgrund der Ermüdung oder
der übermäßigen Öffnungen
beschädigt,
wodurch eine Zuverlässigkeit
des Produkts gemindert ist.
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Außerdem ist,
da das Saugventil den Öffnungs-/Schließvorgang
durch elastische Verformung ausführt, eine
Ansprechempfindlichkeit aufgrund übermäßiger Öffnungs-/Schließvorgänge gemindert.
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Außerdem ist,
da das Saugventil durch Bolzen an die Vorderseitenfläche des
Kolbens gekuppelt ist, ein Totvolumen in der Verdichtungskammer
erzeugt, das eine Verdichtungseffizienz mindert.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Saugventileinrichtung
eines Kolbenverdichters bereitzustellen, die imstande ist zu verhindern,
dass ein Saugventil aufgrund von Ermüdung beschädigt wird, indem verhindert
ist, dass das Saugventil übermäßig geöffnet wird,
wodurch eine Zuverlässigkeit
des Verdichters erhöht
ist, bei dem das Saugventil durch eine Drehbewegung und eine lineare
Hin- und Herbewegung geöffnet
und geschlossen wird.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Saugventileinrichtung
eines Kolbenverdichters bereitzustellen, die imstande ist, eine
Ansprechempfindlichkeit eines Saugventils gemäß einem Öffnungs-/Schließvorgang
durch Verhindern, dass das Saugventil übermäßig geöffnet wird, zu erhöhen.
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Es
ist des weiteren eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Saugventileinrichtung
eines Kolbenverdichters bereitzustellen, die imstande ist, eine
Verdichtungseffizienz durch Minimieren eines Totvolumens, das in
einer Verdichtungskammer vorhanden ist, in der Gas verdichtet wird,
zu erhöhen.
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Zur
Erzielung dieser und anderer Vorteile und gemäß dem Zweck der vorliegenden
Erfindung, wie hierin ausgeführt
und ausführlich
beschrieben, ist eine Saugventileinrichtung eines Kolbenverdichters bereitgestellt,
umfassend: einen Ventilhaltekörper, der
durch Einfügen
in einem Ventilaufnahmeabschnitt, der an einem Kolben ausgebildet
ist, befestigt ist und mit zumindest einem Saugloch versehen ist, durch
das ein Gas, das in einen Saugdurchgang des Kolbens eingeleitet
ist, zu einer Verdichtungskammer eines Zylinders geleitet wird;
und ein Saugventil, das an dem Ventilhaltekörper bis zu einem gewissen Grad
drehbar angebracht ist, zum Öffnen
und Schließen
des Sauglochs, das durch den Ventilhaltekörper hindurch ausgebildet ist.
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Der
Ventilhaltekörper
ist scheibenförmig
ausgebildet, wobei eine Umfangsfläche davon an dem Ventilaufnahmeabschnitt
befestigt ist, und der Ventilhaltekörper ist mit einem Stiftloch
versehen, in dem ein Scharnierstift eingefügt ist, so dass das Saugventil
gelenkig befestigt ist. Zumindest ein Saugloch ist an einer Seite
der Basis des Stiftlochs des Ventilhaltekörpers ausgebildet, und ein
Anschlag zum Verhindern, dass das Saugventil über einen bestimmten Bereich
hinaus geöffnet
wird, durch Anhalten des Saugventils ist an einer anderen Seite
ausgebildet.
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Das
Saugventil weist eine Scheibenform auf und ist in der Mitte mit
einem Schlitz versehen, in den der Scharnierstift eingefügt ist.
Das Saugventil ist mit einem Öffnungs-/Schließabschnitt,
der an einer Seite der Basis des Schlitzes zum Öffnen und Schließen des
Sauglochs des Ventilhaltekörpers
ausgebildet ist, und mit einem Anschlagabschnitt versehen, der an
einer anderen Seite der Basis des Schlitzes ausgebildet ist und
durch den Anschlag des Ventilhaltekörpers angehalten wird.
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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, 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
Schnittansicht eines Kolbenverdichters gemäß der herkömmlichen Technik;
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2 eine
zerlegte Perspektivansicht eines Saugventils gemäß der herkömmlichen Technik;
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3 und 4 Schnittansichten,
die einen Betriebszustand des Saugventils gemäß der herkömmlichen Technik zeigen;
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5 eine
Schnittansicht eines Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
zerlegte Perspektivansicht eines Saugventilzusammenbaus gemäß der vorliegenden Erfindung;
und
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7 und 8 Schnittansichten,
die einen Betriebszustand des Saugventilzusammenbaus gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen.
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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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Im
folgenden wird eine Ausführungsform
eines Saugventilzusammenbaus eines Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.
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Obgleich
mehrere bevorzugte Ausführungsformen
des Saugventilzusammenbaus eines Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden
Erfindung vorhanden sein können,
wird die meistbevorzugte Ausführungsform
erläutert.
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5 ist
eine Schnittansicht eines Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Der
Kolbenverdichter gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst: ein Gehäuse 6,
das einen hermetischen Raum aufweist und an das ein Saugrohr 2 zum
Ansaugen eines Gases und ein Ablassrohr 4 zum Ablassen
eines verdichteten Gases angeschlossen sind; einen Kolbenmotor 8,
der in dem Gehäuse 6 zum
Erzeugen einer Hubkolbenkraft, wenn ein Strom angelegt ist, angeordnet
ist; eine Verdichtungseinheit 10 zum Verdichten eines Gases
durch Empfangen der Hubkolbenkraft, die durch den Kolbenmotor 8 erzeugt
ist; und Rahmen 12, 14 und 16 zum Halten
des Kolbenmotors 8 und der Verdichtungseinheit 10.
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Der
Kolbenmotor 8 beinhaltet: einen äußeren Ständer 18, der eine
zylindrische Form aufweist und in dem eine Spule 22 gewickelt
ist; einen inneren Ständer 20,
der unter Einhaltung eines bestimmten Luftspaltes an einer inneren
Umfangsfläche
des äußeren Ständers 18 angeordnet
ist; und einen Magneten 24, der hin- und her beweglich
in dem Luftspalt zwischen dem äußeren Ständer 18 und
dem inneren Ständer 20 angeordnet
ist.
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Der
Magnet 24 ist an einer äußeren Umfangsfläche eines
Magnethalters 26 angeordnet, und der Magnethalter 26 ist
an einen Kolben 30 der Verdichtungseinheit 10 angeschlossen.
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Eine
erste Resonanzfeder 48 und eine zweite Resonanzfeder 50 sind
zwischen einer Seitenfläche
des Magnethalters 26 und dem Rahmen 12 bzw. zwischen
einer anderen Seitenfläche
des Magnethalters 26 und dem Rahmen 16 angeordnet,
wodurch sie eine Resonanzbewegung des Kolbens 30 einleiten.
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Die
Verdichtungseinheit 10 ist mit dem Kolben 30,
der an den Manethalter 26 angeschlossen ist und hin- und
herbewegt wird, einem Zylinder 34, in den der Kolben 30 gleitbar
eingefügt
ist und eine bestimmte Verdichtungskammer 32 ausbildet,
einer Saugventileinrichtung 38 zum Öffnen und Schließen eines
Sauglochs, das an der Vorderseite des Kolbens 30 angebracht
ist, und einem Ablassventilzusammenbau 40 ausgebildet,
der an der Vorderseite des Zylinders 34 zum Ablassen eines
Fluids nach außen angebracht
ist, wenn ein Druck in der Verdichtungskammer 32 einen
voreingestellten Druck übersteigt.
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Der
Kolben 30 ist mit einem Saugdurchgang 51 versehen,
der in einer Längsrichtung
durchdringend ausgebildet ist und durch den ein Gas gesaugt wird.
Außerdem
ist ein Ventilaufnahmeabschnitt 52 zum Anbringen der Saugventileinrichtung 38 an
einer inneren Umfangsseite der Vorderseite des Kolbens 30 ausgebildet.
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Die
Saugventileinrichtung 38, wie in 6 gezeigt,
beinhaltet: einen Ventilhaltekörper 60,
der durch Einfügen
an dem Ventilaufnahmeabschnitt 52, der an einem Kolben 30 ausgebildet
ist, befestigt ist und mit zumindest einem Saugloch 54 versehen
ist, durch das ein Gas, das in einen Saugdurchgang 51 des
Kolbens 30 eingeleitet ist, zur Verdichtungskammer 32 des
Zylinders 34 geleitet wird; und ein Saugventil 70,
das an dem Ventilaufnahmekörper 60 bis
zu einem gewissen Grad drehbar angebracht ist, zum Öffnen und
Schließen
des Sauglochs 54, das in dem Ventilhaltekörper 60 ausgebildet
ist.
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Der
Ventilhaltekörper 60 ist
scheibenförmig ausgebildet,
und eine Umfangsfläche
davon ist durch Einfügung
an dem Ventilaufnahmeabschnitt 52 befestigt. Ein Stiftloch 62 zum
Einfügen
eines Scharnierstifts 80 ist in der Mitte des Ventilhaltekörpers 60 in
einer Durchmesserrichtung ausgebildet, so dass das Saugventil 70 gelenkig
an dem Ventilhaltekörper 60 befestigt
ist. Das Saugloch 54 ist beabstandet von einer Seite der
Basis des Stiftlochs 62 des Ventilhaltekörpers 60 ausgebildet,
und ein Anschlag 64 zum Verhindern, dass das Saugventil 70 über einen
bestimmten Bereich hinaus geöffnet
wird, ist an einer anderen Seite beabstandet vom Stiftloch 62 ausgebildet.
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Der
Anschlag 64 des Ventilhaltekörpers 60 ist so ausgebildet,
dass er eine bestimmte Neigungsfläche aufweist, bei der die Höhe in Richtung
auf die Kante von der Mitte des Ventilhaltekörpers 60 abnimmt.
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Das
Saugventil 70 weist eine Scheibenform auf und ist in der
Mitte mit einem Schlitz 72 versehen, der drehbar am Ventilhaltekörper 60 gehalten
ist und in den der Scharnierstift 80 eingefügt ist.
Das Saugventil 70 ist mit einem Öffnungs-/Schließabschnitt 74, der
an einer Seite des Schlitzes 72 beabstandet von diesem
mit einer bestimmten Höhe
vorragt und an einer Seitenfläche 66 des
Ventilhaltekörpers 60 anliegen
kann, an der das Saugloch 54 ausgebildet ist, und mit einem
Anschlagabschnitt 76 versehen, der durch den Anschlag 64 des
Ventilhaltekörpers 60 angehalten
wird, um einen Öffnungswinkel
des Öffnungs-/Schließabschnitts 74 zu
begrenzen.
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Der
Schlitz 72 ist so ausgebildet, dass er gedreht wird, wenn
das Saugventil 70 geöffnet
wird, und weist eine gewisse Länge
auf, um linear in Richtung auf die Längsrichtung des Kolbens 30 bewegt
zu werden. Der Öffnungs-/Schließabschnitt 74 des
Saugventils 70 ist so ausgebildet, dass er eine Höhe aufweist,
die höher
als die des Anschlagabschnitts 76 ist.
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Der
Ventilaufnahmeabschnitt 52 des Kolbens 30 ist
mit einem Ventilsitzabschnitt 82 an einer oberen, inneren
Umfangsfläche
des Kolbens 30 versehen, wobei an dem Ventilsitzabschnitt 82 eine äußere Umfangsfläche des
Saugventils 70 hermetisch abdichtend anliegen kann. Der
Ventilsitzabschnitt 82 ist vorzugsweise in einer bestimmten
gekrümmten Form
ausgebildet, so dass das Saugventil 70 gedreht werden kann.
Die äußere Umfangsfläche des
Saugventils 70 ist ebenfalls als gekrümmte Form ausgebildet, die
dem Ventilsitzabschnitt 82 entspricht, so dass das Saugventil 70 gleiten
kann, indem es in Flächenkontakt
mit dem Ventilsitzabschnitt 82 steht.
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Im
folgenden wird der Betrieb des Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden
Erfindung erläutert.
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7 und 8 sind
Schnittansichten, die einen Betriebszustand der Saugventileinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen.
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Wenn
der Kolbenmotor 8 in Betrieb ist, wird der Magnet 24 linear
hin- und her bewegt, und der Kolben 30, der an den Magnet 24 angeschlossen
ist, wird linear hin- und her bewegt, um ein Gas zu verdichten.
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Der
Betrieb zum Verdichten eines Gases wird nun detaillierter erläutert. Wie
in 7 gezeigt, wird das Saugventil 70, wenn
der Kolben 30 zurückgezogen
wird, aufgrund einer Druckdifferenz zwischen einem Gas, das in den
Saugdurchgang 51 des Kolbens 30 eingeleitet ist,
und der Verdichtungskammer 32 des Zylinders 34 geöffnet. Das
heißt,
das Saugventil 70 wird an der Basis des Schlitzes 72,
in den der Scharnierstift 80 eingefügt wurde, gedreht, und der Öffnungs-/Schließabschnitt 74 des
Saugventils 70 wird von dem Saugloch 54, das am
Ventilhaltekörper 60 ausgebildet
ist, getrennt, indem er den Schlitz 72 entlang linear bewegt
wird, wodurch er das Saugloch 54 öffnet. Dementsprechend wird
das Fluid des Saugdurchgangs 51 des Kolben 30 durch
das Saugloch 54 zur Verdichtungskammer 32 des
Zylinders 34 geleitet.
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Dabei
wird der Anschlagabschnitt 76 des Saugventils 70 durch
den Anschlag 64, der am Ventilhaltekörper 60 ausgebildet
ist, angehalten, um so einen Öffnungswinkel
des Saugventils 70 zu begrenzen, wodurch verhindert wird,
dass sich das Saugventil 70 übermäßig öffnet.
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In
diesem Zustand wird, wenn der Kolben 30 wie in 8 gezeigt
vorrückt,
das Saugventil 70 geschlossen, und dadurch wird das Gas
in der Verdichtungskammer 32 verdichtet. Außerdem wird,
wenn ein Druck im Inneren der Verdichtungskammer 32 einen
voreingestellten Druck übersteigt,
ein Ablassventil 90 des Ablassventilzusammenbaus 40 geöffnet, und
dadurch wird das verdichtete Gas durch das Ablassrohr 4 nach
außen
abgelassen.
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Im
folgenden wird der Betrieb des Saugventils 70 erläutert. Das
Saugventil 70 wird durch den Druck im Inneren der Verdichtungskammer 32 gedreht
und linear bewegt, so dass der Öffnungs-/Schließabschnitt 74 des
Saugventils 70 an der einen Seitenfläche 66, wo das Saugloch 54 des Ventilhaltekörpers 60 ausgebildet
ist, anliegt, und die äußere Umfangsfläche des
Saugventils 70 in Flächenkontakt
mit dem Ventilsitzabschnitt 82 steht, der am Kolben 30 ausgebildet
ist, um so das Saugloch 54 abzudichten.
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Im
folgenden werden Effekte des Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden
Erfindung erläutert.
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Bei
der Saugventileinrichtung des Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden
Erfindung wird das Saugventil an der Basis des Schlitzes, in den
der Scharnierstift eingefügt
wurde, gedreht und den Schlitz entlang linear bewegt, wodurch es
das Saugloch öffnet/schließt. Dementsprechend kann,
auch wenn das Saugventil den Öffnungs-/Schließvorgang fortlaufend
ausführt,
eine Verformung oder eine Beschädigung
aufgrund einer Ermüdung
verhindert werden, so dass eine Zuverlässigkeit des Produkts erhöht ist.
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Außerdem wird
der Anschlagabschnitt des Saugventils durch den Anschlag, der am
Ventilhaltekörper
ausgebildet ist, angehalten, wenn das Saugventil geöffnet wird,
so dass die Beschädigung
aufgrund übermäßiger Öffnungen
verhindert ist, eine Ansprechempfindlichkeit des Saugventils erhöht ist und
Lärm und
Vibration, die beim Betrieb des Saugventils erzeugt sind, minimiert
sind.
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Zudem
ist, da die Vorderfläche
des Saugventils, die einen Teil der Verdichtungskammer bildet, als Ebene
ausgebildet ist, ein Totvolumen im Inneren der Verdichtungskammer
minimiert.