DE4110647C2 - Kolbenverdichter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verdichter für ein Schmiermittel enthaltendes Gas gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein solcher Verdichter ist bekannt (DE 36 15 459 A1).

Bei dem bekannten Verdichter sind die Kolben mit bestimmten Ein­ richtungen, beispielsweise einer Schrägscheibe, versehen, um eine hin- und hergehende Bewegung eines jeden Kolbens zwischen axial beabstandeten ersten und zweiten Positionen (Totpunktpositionen) zu erhalten. Dies hat zur Folge, daß während einer vollständigen Umdrehung der Schrägscheibe durch die Bewegung des Kolbens in einer Richtung auf den ersten Totpunkt zu, in der das Volumen der Kompressions­ kammer erhöht wird, Gas in die Kompressionskammern über die Einlaßventile eingeführt werden kann, während durch die Be­ wegung des Kolbens in der entgegengesetzten Richtung auf den zweiten Totpunkt zu, in der das Volumen der Kompressions­ kammer reduziert wird, Gas von den Kompressionskammern über die Auslaßventile abgeführt werden kann. Bei dieser Art Verdichter muß der Kolben am zweiten Totpunkt so nahe wie möglich an den Ventil­ öffnungsplatten angeordnet sein, um einen hohen Verdichter­ wirkungsgrad zu erreichen.

Durch die Erhöhung des Verdichterwirkungsgrades durch Re­ duzierung des Abstandes zwischen den Kolben und den Ventil­ platten bis auf einen zulässigen Grenzwert kann jedoch ein "Über­ verdichtungs"-Phänomen auftreten, bei dem der Druck in der Kompressionskammer deutlich höher wird als der Druck des abgeführten Gases in den Auslaßkammern, wodurch mit dem verdichteten Gas gespeiste Einheiten einem übermäßig hohen Druck ausgesetzt werden, der oft Beschädigungen an diesen verursacht. Des weiteren werden hierdurch Geräusche erzeugt, wenn das Auslaßventil beim Öffnen schlagartig in Kontakt mit einem zugeordneten Fänger gebracht wird. Eine solche Überverdichtung ist auf das Vorhandensein des Schmiermittelnebels in dem zu verdichtenden Gas zurückzuführen. In Schließstellung der Lamellen-Auslaßventile erzeugt zwischen den Auslaßven­ tilen und der Ventilöffnungsplatte zurückgehaltenes Schmier­ mittel dazwischen eine Haftkraft, die zur Folge hat, daß die Auslaßventile an der Ventilöffnungsplatte festkleben. Beim Stand der Technik ist diese Kraft relativ groß, da die Ventilöffnungsplatte eine sehr glatte Oberfläche mit geringer Rauhigkeit aufweist, um die Dichtwirkung zwischen den Auslaßven­ tilen und den Ventilöffnungsplatten aufrechtzuerhalten und eine gewünschte Abdichtung der Kompressionskammern zu er­ zielen. Diese große Haftkraft zwischen dem Auslaßventil und der Ventilöffnungsplatte verursacht Schwierigkeiten beim Abheben des Auslaßventils von der Ventilöffnungsplatte, wodurch der Druck in den Kompressionskammern höher wird als der Druck an der Auslaßöffnung und somit eine Überver­ dichtung auftritt.

Durch die Veröffentlichung DE 34 47 194 A1 ist ein Plattenventil für einen Kolbenverdichter bekannt, bei dem der die Ventilöffnung umgebende Bereich als glatter Ventilsitz mit einer vergleichsweise kleinen gemittelten Rauhtiefe ausgebildet ist. Der übrige von dem Lamellen-Auslaßventil überdeckte Bereich weist demgegenüber eine höhere gemittelte Rauhtiefe auf, die im Bereich von 5 µm liegt.

Durch die Veröffentlichung Frenkel, M. I.: Kolbenverdichter, zweite Auflage, Berlin, VEB-Verlag Technik, 1969, Seiten 414 bis 428, 447 bis 450, ist es bekannt, daß Ventilsitze bzw. deren Dichtleisten eine möglichst geringe Rauhigkeit haben sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Verdichter dahingehend weiterzubilden, daß ohne Beeinträchtigung des Verdichterwirkungsgrades die Geräuschentwicklung verringert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Verdichter mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Dieser zeichnet sich dadurch aus, daß der gesamte Bereich, in dem das einzelne Auslaßventil an der Ventilöffnungsplatte anliegt, aufgerauht ist, und zwar in einem solchen Maße, daß die gemittelte Rautiefe vergleichsweise hohe Werte von 10 µm bis 25 µm hat und der mittlere Abstand der Rillenkämme zwischen 50 µm und 100 µm liegt.

Durch die Anordnung der aufgerauhten Bereiche mit der definierten gemittelten Rauhtiefe und dem definierten mittleren Abstand der Rillenkämme auf der Ober­ fläche der Ventilöffnungsplatte, die den Auslaßventilen zugewandt ist, um die entsprechenden Auslaßöffnungen herum wird die Haftkraft zwischen den Auslaßventilen und der Ven­ tilöffnungsplatte herabgesetzt und dadurch eine Uberver­ dichtung unterdrückt. Dies hat zur Folge, daß entsprechende Geräusche im Verdichter herabgesetzt werden, ohne daß dessen Verdichterwirkungsgrad verringert wird.

Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei­ spielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Verdichter gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht entlang Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 ein Schnittprofil des um eine Auslaßöffnung herum ausgebildeten aufgerauhten Bereiches an einer Ventilöffnungsplatte;

Fig. 5a die Beziehung zwischen dem mittleren Abstand und dem volumetrischen Wirkungsgrad;

Fig. 5b die Beziehung zwischen dem mittleren Abstand und dem Geräuschpegel des Verdichters;

Fig. 6a die Beziehung zwischen der gemittelten Rauhtiefe R_z und dem volumetrischen Wir­ kungsgrad;

Fig. 6b die Beziehung zwischen der gemittelten Rauhtiefe R_z und dem Geräuschpegel des Verdichters;

Fig. 7a die Beziehung zwischen dem Drehwinkel einer Antriebswelle und dem Druck während eines vollständigen Zyklus des Ver­ dichterbetriebes;

Fig. 7b die Betriebsweise eines Auslaßventiles während eines vollständigen Zyklus des Verdichterbetriebes;

Fig. 7c die Betriebsweise eines Einlaßventiles während eines vollständigen Zyklus des Verdichterbetriebes; und

Fig. 8 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2, in der jedoch eine zweite Ausführungs­ form dar­ gestellt ist.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist der Verdichter mit einem Paar von axial voneinander getrennten Zylinderblöcken 1 und 2 versehen, die zwischen einem vorderen und einem hinteren Gehäuse 11 und 7 angeordnet sind. Die Gehäuse 11 und 7 und die Zylinderblöcke 2 und 1 sind mit winklig voneinander beabstandeten, ausgerichteten Bohrungen 50, 52, 54 und 55 versehen, in die Bolzen 56 frei eingesetzt sind. Das Gehäuse 7 weist ausgerichtete Gewindebohrungen 57 auf, in die die entsprechenden Bolzen 56 geschraubt sind, wodurch die Zylin­ derblöcke 1 und 2 und die Gehäuse 7 und 11 fest miteinander verbunden sind.

Eine Welle 58 ist konzentrisch zu den Zylinderblöcken 1 mon­ tiert und über axial voneinander beabstandete radiale Nadel­ lagereinheiten 60 und 62 darin drehbar gelagert. Ein Ende 58-1 der Welle 58 erstreckt sich vom vorderen Gehäuse 11 an dessen vorspringendem Abschnitt 11-1 nach außen und steht mit einer nicht gezeigten Antriebseinrichtung, beispiels­ weise der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, in Verbin­ dung, um auf diese Weise die Drehung der Antriebseinrichtung auf die Antriebswelle 58 zu übertragen. Ein Dichtungsele­ ment 66 ist innerhalb des vorspringenden Abschnittes 11-1 vorgesehen, so daß sich die Antriebswelle 58 drehen kann, während der Raum innerhalb des Verdichters abgedichtet wird.

Die Zylinderblöcke 1 und 2 sind mit fünf Paaren von unter gleichen Winkeln beabstandeten und ausgerichteten Zylinder­ bohrungen 1a und 2a versehen, die sich axial durch die Zylinderblöcke erstrecken. Ein Kolben 5 mit zwei Köpfen ist gleitend in jeder der paarweise ausgerichteten Zylinder­ bohrungen 1a und 2a angeordnet, so daß er sich gleitend parallel zur Längsachse der Welle 58 zwischen axial von­ einander beabstandeten Totpunktpositionen bewegen kann. Kompressionskammern 68a und 68b sind an den axial beab­ standeten Enden 5a und 5b eines jeden Kolbens 5 in den ent­ sprechenden Zylinderbohrungen 1a und 2a ausgebildet.

Die Zylinderblöcke 1 und 2 weisen axial gegenüberliegende Ausnehmungen 1-1 und 2-1 auf, um einen Raum 70 zwischen den Zylinderblöcken 1 und 2 auszubilden. In diesem Raum ist eine Schrägscheibe 3 angeordnet. Die Antriebswelle 58 ist mit einem runden vorstehenden Abschnitt 3-1 der Schrägscheibe 3 derart verbunden, daß durch eine Drehung der Antriebswelle 58 eine Drehung der Schrägscheibe 3 im Raum 70 bewirkt wird. Schubnadellagereinheiten 72 und 74 sind zwischen dem runden vorspringenden Abschnitt 3-1 der Schrägscheibe 3 und dem Zylinderblock 1 und dem runden vorstehenden Abschnitt 3-1 und dem Zylinderblock 2 angeordnet. Die Schrägscheibe 3 ist an ihrem Umfang über entsprechende Paare von Schuhen 6 mit den Kolben 5 verbunden. Die Schuhe 6 in jedem Paar sind mit gegenüberliegenden ebenen parallelen Flächen 6-1 versehen, die relativ zur gegenüberliegenden Fläche der Schrägscheibe 3 gleiten können, und mit halbkugelförmigen Flächen 6-2, die relativ zu der gegenüberliegenden halbkugelförmigen Aus­ nehmung in den Kolben 5 gleiten können. Folglich wird durch die Drehung der Schrägscheibe 3 eine axiale Hin- und Herbe­ wegung der Kolben 5 in den entsprechenden Paaren der Zylin­ derbohrungen 1a und 2a verursacht.

Eine Ventilöffnungsplatte 8 erstreckt sich quer zur Achse der Antriebswelle 58 und ist zwischen dem Zylinderblock 1 und dem hinteren Gehäuse 7 fixiert. Eine innere Ventil­ platte 9, die aus einem elastischen dünnen Metallblech besteht, ist fest zwischen der Ventilöffnungs­ platte 8 und dem Zylinderblock 1 angebracht. Eine Ventil­ fängerplatte 10 ist zwischen der Ventilöffnungsplatte 8 und dem hinteren Gehäuse 7 fixiert. Eine äußere Ventil­ platte 15, die aus einem dünnen elastischen Material besteht, ist zwischen der Ventilöffnungsplatte 8 und der Ventilfängerplatte 10 angeordnet. An entsprechenden Winkelstellen in den entsprechenden Kompressionskammern 68a besitzt die Ventilöffnungsplatte 8 Einlaßöffnungen 8a und Auslaßöffnungen 8b. An der Ventilplatte 9 sind im gleichen Winkelabstand angeordnete Einlaßventile 9a in Form von elastischen Lamellen angeformt. An der Ventilplatte 15 sind im gleichen Win­ kelabstand angeordnete Auslaßventile 15a in Form elastischer Lamellen angeformt. Die Einlaß- und Auslaßventile 9a und 15a werden durch ihre eigene Elastizität in Kontakt mit der Ventilöffnungsplatte 8 gedrückt, um die Einlaß- und Auslaßöffnungen 8a und 8b zu schließen. Das hintere Gehäuse 7 bildet eine äußere Trenn­ wand 7-1 und eine innere Trennwand 7-2, die axial in Richtung auf die Ventilöffnungsplatte 8 vorstehen, so daß die Wände 7-1 und 7-2 mit der Ventilplatte 15 in Kontakt stehen, wodurch eine ringförmige Einlaßkammer 7a im hinte­ ren Gehäuse 7 außerhalb der Trennwand 7-1 und eine ringför­ mige Auslaßkammer 7b im hinteren Gehäuse 7 innerhalb der Trennwand 7-1 ausgebildet werden. Die Einlaßkammer 7a steht über die entsprechenden Einlaßöffnungen 8a mit den Kompres­ sionskammern 68a in Verbindung, wenn das entsprechende Ein­ laßventil 9a offen ist, und die Kompressionskammern 68a stehen mit der Auslaßkammer 7b über die entsprechenden Auslaßöffnungen 8b in Verbindung, wenn die entsprechenden Auslaßventile 15a offen sind. Hinter den Auslaßventilen 15a weist die Ventilfängerplatte 10 teilweise erhabene Abschnitte als Fänger 10a auf, die eine zu starke Auslenkung der ent­ sprechenden Auslaßventile 15a verhindern. Die Einlaßventile 9a schließen üblicherweise die Ein­ laßöffnungen 8a und werden durch Herabsetzung des Drucks in den Kompressionskammern 68a ausgelenkt, so daß Gas aus der Einlaßkammer 7a eingesaugt und verdichtet werden kann. Wie Fig. 2 zeigt, sind die Auslaßventile 15d einstückig an der Ventilplatte 15 ausgebildet und sie erstrecken sich von einem mittleren ringförmigen Ab­ schnitt in Radialrichtung. Wie ebenfalls in Fig. 2 gezeigt ist, ist das Gehäuse 7 mit einer Auslaßöffnung 7-4 versehen, um das verdichtete Gas einer hiervon Gebrauch machenden Vor­ richtung, beispielsweise einer Klimaanlage eines Fahrzeuges, zuzuführen.

Eine Ventilöffnungsplatte 12 erstreckt sich quer zur Achse der Antriebswelle 58 und ist zwischen dem Zylinderblock 2 und dem vorderen Gehäuse 11 fixiert. Eine innere Ventilform­ platte 13 ist zwischen der Innenseite der Ventilöffnungs­ platte 12 und dem Zylinderblock 2 fest angebracht, und eine Ventilfängerplatte 14 ist zwischen der Außenseite der Ventilöffnungsplatte 12 und dem vorderen Gehäuse 11 fixiert. Des weiteren befindet sich eine äußere Ventilplatte 16 zwischen der Ventilöffnungsplatte 12 und der Ventilfängerplatte 14. An entsprechenden Winkelpositionen in den ent­ sprechenden Kompressionskammern 68b sieht die Ventil­ öffnungsplatte 12 Einlaßöffnungen 12a und Auslaßöffnungen 12b vor, bildet die Ventilplatte 13 Einlaßventile 13a und die Ventilformplatte 16 Auslaßventile 16a. Das vordere Gehäuse 11 besitzt eine äußere Trennwand 11-2 und eine innere Trennwand 11-3, die axial in Richtung auf die Ventilöffnungsplatte 12 so vorstehen, daß sie sich mit der Ventilfängerplatte 14 in Kontakt befinden, wodurch eine ringförmige Einlaßkammer 11a im vorderen Gehäuse 11 außerhalb der Trennwand 11-2 und eine ringförmige Auslaß­ kammer 11b im vorderen Gehäuse 11 innerhalb der Trennwand 11-2 gebildet werden. Die Einlaßkammer 11a steht über die entsprechenden Einlaßöffnungen 12a mit den Kompressionskam­ mern 68b in Verbindung, wenn das entsprechende Einlaßventil 13a geöffnet ist, und die Kompressionskammern 68b stehen mit der Auslaßkammer 11b über die entsprechenden Auslaßöffnungen 12b in Verbindung, wenn die entsprechenden Auslaßventile 16a geöffnet sind. Hinter den Auslaßventilen 16a bildet die Ventilfängerplatte 14 Fänger 14a, die eine zu starke Auslenkung der ent­ sprechenden Auslaßventile 16a verhindern. An der Ventil­ platte 13 sind elastische Lamellen angeformt, die die Einlaßventile 13a bilden.

Die Drehung der Schrägscheibe 3 über die Drehung der An­ triebswelle 58 bewirkt eine axiale Hin- und Herbewegung der mit zwei Köpfen versehenen Kolben 5. Wenn sich der Kolben 5 in Fig. 1 nach links bewegt, wird das Volumen der entsprechenden Kompressionskammer 68a auf der Seite des Kolbenendes 5a erhöht und der Druck in der entsprechenden Kompressionskammer 68a erniedrigt, wodurch das entsprechende Einlaßventil 9a geöffnet und das Auslaßventil 15a geschlossen wird. Folglich wird das zu verdichtende Gas von der Einlaßkammer 7a über die entsprechende Einlaßöffnung 8a in die Kompressionskammer 68a geführt. Zur gleichen Zeit bewirkt eine Bewegung der Kolben 5 nach links, daß das Volumen der entsprechenden Kompressions­ kammern 68b an den gegenüberliegenden Kolbenenden 5b reduziert und der Druck in den entsprechenden Kompressionskammern 68b erhöht wird, wodurch die entsprechenden Auslaßventile 16a geöffnet und Einlaßventile 13a geschlossen werden. Somit wird das verdichtete Gas in den Kompressionskammern 68b über die ent­ sprechenden Auslaßöffnungen 12b in die Auslaßkammer 11b abgeführt.

Wenn sich umgekehrt dazu die Kolben 5 in Fig. 1 nach rechts bewegen, wird das Volumen der entsprechenden Kompressionskammern 68a an den Kolbenenden 5a reduziert und der Druck in den ent­ sprechenden Kompressionskammern 68a erhöht, wodurch die entsprechenden Auslaßventile 15a geöffnet und Einlaßventile 9a geschlossen werden. Somit wird das verdichtete Gas in den Kompressions­ kammern 68a über die entsprechenden Auslaßöffnungen 8b in die Auslaßkammer 7b abgeführt. Zur gleichen Zeit bewirkt eine Bewegung der Kolben 5 nach rechts, daß das Volumen der entsprechenden Kompressionskammern 68b an den gegenüberliegenden Kolben­ enden 5b erhöht und der Druck in den entsprechenden Kompressionskammern 68b erniedrigt wird, wodurch die entsprechenden Einlaßven­ tile 13a geöffnet und Auslaßventile 16a geschlossen werden. Somit wird das zu verdichtende Gas aus der Einlaßkammer 11a über die entsprechenden Einlaßöffnungen 12a in die Kompressions­ kammern 68b eingeführt.

Wie in Fig. 2 gezeigt, besitzt die Ventilöffnungsplatte 8 ringförmige aufgerauhte Bereiche S um die Ränder der entsprechenden Auslaßöffnungen 8b herum auf der Oberfläche der Ventilöffnungsplatte 8, die den entsprechenden Auslaßventilen 15a zugewandt ist. Diese aufgerauhten Bereiche werden vorzugsweise durch Kugelstrahlen herge­ stellt. In entsprechender Weise besitzt die Ventilöffnungs­ platte 12 ringförmige aufgerauhte Bereiche um die Ränder der entsprechenden Auslaßöffnungen 12b herum, die den entsprechenden Auslaßventilen 16a zugewandt sind. Ein Schnittprofil der aufgerauhten Bereiche S ist in Fig. 4 schematisch in vergrößertem Maßstab dargestellt. Der aufge­ rauhte Bereich S besteht abwechselnd aus ver­ tieften Rillen 90 und vorstehenden Rillenkämmen 91. Die Tiefe der Rillen 90 relativ zum benachbarten Rillenkamm 91 wird durch die Rauhtiefe R_z ausgedrückt, und die gemittelte Rauhtiefe _z ist ein Maß für die Rauhigkeit der Oberfläche. Des weite­ ren stellt der mittlere Abstand , d. h., der Mittelwert der Abstände L zwischen benachbarten Rillenkämmen 91 einen wichtigen Parameter in bezug auf die aufgerauhten Bereiche S dar.

Das zu verdichtende Gas enthält ein Schmiermittel zur Schmierung der Gleitabschnitte des Verdichters. Dieses Schmiermittel gelangt zwischen die Ventilplatte 15 und die Ventilöffnungsplatte 8 und zwischen die Ventilplatte 16 und die Ventilöffnungsplatte 12 und erzeugt oft aufgrund seiner Oberflächenspannung eine Haft­ kraft, die einer Trennung der Auslaßventile 15a und 16a von den entsprechenden Ventilöffnungsplatten 8 und 12 entgegen­ wirkt, so daß die vorstehend erwähnte Überverdichtung auf­ treten kann. Durch die aufgerauhten Bereiche S wird das Auftreten einer derartigen Überverdichtung verhin­ dert. Je größer die Rauhigkeit ist, desto einfacher kann das Gas in den Spalt zwischen der Ven­ tilöffnungsplatte 8 und der Ventilplatte 15 oder zwischen der Ventilöffnungsplatte 12 und der Ventil­ platte 16 eingeführt werden, wodurch die dazwischen auftre­ tende Haftkraft verringert wird.

Die aufgerauhten Bereiche S sind zusätzlich zu der vorstehend erwähnten gemittelten Rauhtiefe _z durch den mittleren Abstand charakterisiert. Je größer der mittlere Abstand ist, desto leichter wird es, das Gas in den Spalt zwischen der Ventilöffnungsplatte 8 und der Ventilplatte 15 oder zwischen der Ventilöffnungsplatte 12 und der Ventil­ platte 16 einzuführen, wenn die Ventilplatten 15 und 16 an den entsprechenden Ventilöffnungsplatten 8 und 12 auf­ grund des dazwischen befindlichen Schmiermittels haften.

Wie vorstehend erläutert, kann der aufgerauhte Bereich S durch Kugelstrahlen hergestellt werden, wobei feine Partikel auf die zu behandelnde Oberfläche mit Hilfe von Druckluft gestrahlt werden. Die kinematische Energie der Partikel, d. h. die Strömungsgeschwindigkeit der Druckluft, kann gesteuert werden, um eine gewünschte mittlere Rauhtiefe _z zu erhalten. Des weite­ ren kann die Form der Partikel verändert werden, um einen gewünschten Wert des mittleren Abstandes zu erhalten. Beispielsweise können feine Partikel mit stabför­ miger Gestalt eingesetzt werden, um einen großen mittleren Abstand zu erzielen. Umgekehrt können feine Partikel mit eckiger Form verwendet werden, um einen kleinen mittleren Abstand zu erreichen.

Fig. 5a zeigt die Beziehungen C₁, C₂ und C₃ zwischen dem mittleren Abstand (µm) und dem volumetrischen Wirkungsgrad (%) für die Zylinderbohrung 1a oder 2a des Verdichters, während Fig. 5b die Bezeichungen D₁, D₂ und D₃ zwischen dem mittleren Abstand (µm) und dem Geräuschpegel (dB) zeigt (der volumetrische Wirkungsgrad ist das Verhältnis aus dem Volumen des je Arbeitsspiel ausgestoßenen Gases, gemessen im Normalzustand, zum Volumen der Kompressionskammer). Diese Kurven C₁, C₂ und C₃, D₁, D₂ und D₃ zusammen mit den Kurven C₄ und C₅ wurden unter Bedingungen erhalten, bei denen die Drehzahl des Verdichters 1000 UpM, der Auslaßdruck des Gases in der Auslaßkammer 14,72 bar und der Einlaßdruck an der Einlaßkammer 1,96 bar betrugen. Die Kurven C₁ und D₁ zeigen den volumetrischen Wirkungsgrad und den Geräuschpegel, wenn die gemittelte Rauhtiefe _z 10 µm beträgt, die Kurven C₂ und D₂ zeigen den volumetrischen Wirkungsgrad und den Geräuschpegel, wenn die gemittelte Rauhtiefe _z 20 µm beträgt, und die Kurven C₃ und D₃ zeigen den volumetrischen Wirkungsgrad und den Ge­ räuschpegel, wenn die gemittelte Rauhtiefe _z 25 µm beträgt. Wie aus den Kurven C₁, C₂ und C₃ deutlich wird, sinkt der Wert des volumetrischen Wirkungsgrades ab, wenn der mittlere Abstand auf einen Wert größer als 100 µm erhöht wird. Wie die Kurven D₁, D₂ und D₃ zeigen, steigt der Geräuschpegel an, wenn der mittlere Abstand auf einen Wert kleiner als 50 µm herabgesetzt wird. Daher soll der mittlere Abstandes im Bereich zwischen 50 µm und 100 µm liegen.

Fig. 6a zeigt die Beziehung C₄ zwischen der gemittelten Rauhtiefe _z (µm) und dem volumetrischen Wirkungsgrad (%) für die Zylinderbohrung 1a oder 2a des Verdichters. Die Kurve C₄ wurde erhalten, als der mittlere Abstand am rauhigkeit _z (µm) und dem volumetrischen Wirkungsgrad (%) an der Zylinderbohrung 1a oder 2a des Verdichters. Die Kurve C₄ wurde erhalten, als der durchschnittliche Abstand am oberen Grenzwert 100 µm des vorstehend erwähnten Bereiches (50 µm<<100 µm) gehalten wurde. Der volu­ metrische Wirkungsgrad sinkt ab, wenn die mittlere Rauhtiefe _z größer ist als 25 µm. Wenn der mittlere Abstand kleiner ist als der obere Grenzwert 100 µm des genannten Bereichs (50 µm<<100 µm), wird die Gasleckage zwischen den Auslaßventilformplatten 15 und 16 und den Ventilöffnungsplatten 8 und 12, die anein­ anderhaften, ohnehin geringer, so daß somit Werte des volumetrischen Wirkungsgrades erhalten werden, die größer sind als die der Kurve C₄.

Fig. 6b zeigt die Beziehung D₄ zwischen der gemittelten Rauhtiefe _z (µm) und dem Geräuschpegel (dB), als der mittlere Abstand am unteren Grenzwert von 50 µm des vorstehend erwähnten Bereiches (50 µm<< 100 µm) gehalten wurde. Wenn der Wert der gemittelten Rauhtiefe _z (µm) niedriger ist als 10 µm, nimmt der Ge­ räuschpegel zu. Wenn der Wert des mittleren Ab­ standes größer ist als der untere Grenzwert 50 µm des vorstehend erwähnten Bereiches (50 µm<<100 µm), wird der Durchtritt des Gases in die Spalte zwischen den Auslaßventilplatten 15 und 16 und den Ventilöffnungsplatten 8 und 12, die aneinanderhaften, erleichtert, so daß auf diese Weise Geräuschpegel erhalten werden, die unter denen der Kurve D₄ liegen. Daher soll die gemittelte Rauhtiefe _z (µm) im Bereich zwischen 10 µm und 25 µm liegen.

Wie aus vorstehendem deutlich wird, sind aufgerauhte Bereiche S auf denjenigen Oberflächen der Ventilöffnungsplatten 8 und 12, die den Ventil­ platten 15 und 16 zugewandt sind, um die Auslaßöffnun­ gen 8b und 12b herum vorgesehen. Die gemittelte Rauhtiefe _z dieser Bereiche S wird zwischen 10 µm und 25 µm und der mittlere Abstand zwischen 50 µm und 100 µm gehal­ ten. Auf diese Weise wird ein niedrigerer Geräuschpegel ohne Absinken des volumetrischen Wirkungsgrades erzielt.

Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen dem Drehwinkel der Antriebswelle 58 und dem Druck in den Kompressionskammern 68a oder 68b während eines vollständigen Zyklus bzw. Arbeitsspiels des Ver­ dichterbetriebes. Während der Bewegung eines jeden Kolbens 5 in einer Richtung, in der das Volumen der Kompressions­ kammern 68a und 68b verringert wird, übersteigt der Druck in den Kompressionskammern 68a und 68b zu einer Zeit t1 ein erstes Niveau x (der Druck an den Einlaßöffnungen 8a oder 12a), so daß auf diese Weise die Einlaßventile 9a und 13a die Einlaß­ öffnungen 8a und 12a schließen. Wenn sich der Kolben seinem Totpunkt nähert, wird der Druck in den Kompressionskammern 68a und 68b erhöht, und zur Zeit t2 übersteigt der Druck darin einen zweiten Druckwert Y, der gleich dem Druck an den Auslaßöffnungen 8b oder 12b ist, wonach er aufgrund der Haftkraft wegen des zwischen den Ein­ laßventilen 9a und 13a und den Ventilöffnungsplatten 8 und 12 vorhandenen Schmiermittels weiter ansteigt, so daß auf diese Weise die Auslaßventile 15a und 16a geöffnet werden, um das ver­ dichtete Gas in die Auslaßkammern 7b und 11b abzuführen. Nach dem Erreichen des Totpunktes wird die Bewegung der Kolben 5 umgekehrt, und zur Zeit t3 wird der Druck in den Kompressionskammern 68a oder 68b niedriger als Y, so daß auf diese Weise die Ventile 15a und 16a geschlossen werden. Zur Zeit t4 fällt dann der Druck unter den Wert X ab, so daß somit die Einlaßventile 9a und 13a die Einlaßöffnungen 8a und 12a öffnen, damit zu verdichtende Luft in die Kompressionskammern 68a und 68b aus den Einlaßkammern 7a und 11a eingeführt werden kann. Mit Hilfe der beschriebenen Konstruktion, gemäß der die aufgerauhten Bereiche S um die Auslaßöffnungen 8b und 12b auf der Ventilöffnungsplatte 8, 12 herum auf der der Ventilplatte 15 und 16 zugewandten Fläche vorgesehen sind, wird die Kurve E erhalten. Die gestrichelt angedeutete Kurve E1 wird bei Ver­ wendung einer Konstruktion erhal­ ten, bei der keine aufgerauhten Bereiche S vorgesehen sind, so daß eine große Haftkraft erzeugt wird, die dem Öffnen der Auslaßventile 15a und 16a entgegenwirkt. Somit wird der Druck in den Kompressionskammern 68a und 68b deutlich größer als in den Auslaßöffnungen 8b und 12b. Eine Überverdichtung wird als Zustand definiert, bei dem der Druck größer als der Auslaßdruck Y (14,72 bar) ist. Somit liegt gemäß der Kurve E1 eine starke Überverdichtung vor. Diese Überverdichtung tritt bei jedem Arbeitsspiel in jedem Zylinder auf, so daß beim schlagartigen Öffnen der Auslaßventile eine große Ge­ räuschentwicklung auftritt. Wie aus der Kurve E deutlich wird, wird bei der hier beschriebenen Lösung das Ausmaß der Überverdichtung durch die Anordnung der aufgerauhten Be­ reiche S herabgesetzt, so daß die Geräuschentwicklung reduziert wird.

Fig. 8 zeigt eine modifizierte Ausführungsform, bei der ein vollständiger ringförmiger Bereich S′, der in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform aufgerauht ist, an den Ventilöffnungsplatten vorgesehen ist, wobei der Bereich S′ die gesamte Zone um die Auslaßöffnungen 8b herum, die mit den entsprechenden Auslaßventilen 15a in Kontakt gebracht werden, umfaßt. Der gleiche ringförmige aufgerauhte Bereich ist für die Ventilöffnungsplatte 12 vorgesehen. Der ringförmige Bereich S′ ist so ausgebildet, daß er keine Leckprobleme des Gases zwischen dem Niederdruckbereich und dem Hochdruckbe­ reich des Verdichters hervorruft.

Anstelle des Kugelstrahlens kann auch ein anderes Ver­ fahren, wie beispielsweise Schleifen oder Rändeln, An­ wendung finden, um die aufgerauhten Bereiche S an der Ventilöffnungsplatte um die Ventilöffnungen herum aus­ zubilden.

Die Anordnung der äußeren Einlaßkammer und der inneren Einlaßkammer kann umgedreht werden. Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise auch bei einem Taumelscheiben- Verdichter Anwendung finden.

Claims (3)

1. Verdichter für ein Schmiermittelnebel enthaltendes Gas, mit
einer drehbar gelagerten Antriebswelle (58);
einem Zylinderblock (1, 2), in dem mehrere in Axialrichtung der Antriebswelle verlaufende und in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete Zylinderbohrungen (1a, 2a) ausgebildet sind;
Kolben (5), die in der Axialrichtung verschiebbar in den entsprechenden Zylinderbohrungen (1a, 2a) angeordnet sind;
Einrichtungen zum mechanischen Kuppeln der Antriebswelle (58) mit den Kolben (5) derart, daß die Drehbewegung der Antriebswelle in eine axiale Hin- und Herbewegung der Kolben (5) umgewandelt wird;
mindestens einer Ventilöffnungsplatte (8, 12), die quer zur Achse der Antriebswelle (58) verläuft und derart auf einer Seite des Zylinderblocks (1, 2) angeordnet ist, daß in den Zylinderbohrungen (1a, 2a) Kompressionskammern (68a, 68b) zwischen den einzelnen Kolben (5) und der Ventilöffnungsplatte (8, 12) gebildet sind,
wobei die Ventilöffnungsplatte (8, 12) eine Einlaßöffnung (8a, 12a) und eine Auslaßöffnung (8b, 12b) für jede Kompressionskammer aufweist;
Einlaßkammern (7a, 11a) und Auslaßkammern (7b, 11b) auf der von den Kolben (5) abgewandten Seite der Ventilöffnungsplatte (8, 12), wobei die Einlaßkammern durch die Einlaßöffnungen (8a, 12a) und die Auslaßkammern durch die Auslaßöffnungen (8b, 12b) mit der jeweils zugeordneten Kompressionskammer verbunden sind;
Einlaßventilen (9a, 13a), die als dünne elastische Lamellen ausgebildet sind und auf der den Kolben (5) zugewandten Seite der Ventilöffnungsplatte (8, 12) angeordnet sind und die elastisch an der entsprechenden Oberfläche der Ventilöffnungsplatte anliegend die jeweils zugeordnete Einlaßöffnung (8a, 12a) geschlossen halten; und
Auslaßventilen (15a, 16a), die als dünne elastische Lamellen ausgebildet und auf der von den Kolben (5) abgewandten Seite der Ventilöffnungsplatte (8, 12) angeordnet sind und die elastisch an der entsprechenden Oberfläche der Ventilöffnungsplatte anliegend die jeweils zugeordnete Auslaßöffnung (8b, 12b) geschlossen halten,
dadurch gekennzeichnet,
daß der gesamte eine jede Auslaßöffnung (8b, 12b) umgebende Bereich (S, S′) der Oberfläche der Ventilöffnungsplatte (8, 12), an dem das zugeordnete Auslaßventil (15a, 16a) anliegt, aufgerauht ist, wobei die gemittelte Rauhtiefe (_z) des aufgerauhten Bereichs zwischen 10 µm und 25 µm und der mittlere Abstand () der Rillenkämme des aufgerauhten Bereichs zwischen 50 µm und 100 µm betragen.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder aufgerauhte Bereich (S) ringförmig nur um die entsprechende Auslaßöffnung (8b, 12b) herum ausgebildet ist.

3. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgerauhten Bereiche (S′) zusammen eine geschlossene ringförmige Zone um die Achse der Antriebswelle (58) herum bilden.