專利名稱：用于活塞式壓縮機的氣缸蓋結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于活塞式壓縮機特別是氣密密封式制冷劑壓縮機的氣缸蓋結構，其具有閥板、吸入氣體通道、排出腔、和用于排出閥的保持器元件。
背景技術：
在這種活塞式壓縮機中，氣體例如為制冷劑氣體經由吸入氣體通道吸入到壓縮機的壓縮腔中。當壓縮腔的容積減小時，該氣體被壓縮，并且當到達預定壓力時經由排出氣體通道排出。排出閥控制該排出過程。設置保持器元件，以確保排出閥的開口的限位。
壓縮腔中的氣體壓縮導致該氣體溫度升高。另一方面，吸入氣體的溫度當然應保持盡可能的低，以便壓縮腔由可能的最大氣體量來填充。吸入氣體的溫度越高，壓縮機的效率越差。
在由DE 3242858 A1已知的電動壓縮機中，吸入氣體和排出氣體以一定距離平行地引入。這形成較大的接觸面積，其中攜帶吸入氣體或排出氣體的通道或腔分別彼此相鄰。這樣，較大量的熱量從熱的排出氣體傳遞給吸入氣體。

發(fā)明內容
本發(fā)明基于提高活塞式壓縮機的效率的技術任務。
通過使用本文開始所述的氣缸蓋結構，其中該吸入氣體通道和該排出腔布置該保持器元件的不同側上，從而解決了該技術任務。
在該實施例中，吸入氣體通道與排出腔或排出氣體通道由保持器元件分隔開。這對于分別對吸入氣體通道和排出腔或排出氣體通道導向而言提供新的可能，以使得它們的接觸區(qū)域盡可能的小。吸入氣體通道與排出腔或排出氣體通道之間的接觸區(qū)域越小，從排出氣體傳遞給吸入氣體的熱量越小。
優(yōu)選的是，該吸入氣體通道和排出氣體朝向該排出腔的一個流動方向布置成彼此成徑向。換言之，兩個通道中的一個通道相對于活塞式壓縮機的活塞的移動方向徑向地延伸，然而其中的另一通道軸向延伸。因此，兩個通道不得不彼此靠近延伸的區(qū)域可保持較小。事實上，該“接觸區(qū)域”可限于閥板，當該閥板意在從其前側對壓縮機的壓縮腔進行充氣和排氣時即是如此。在氣缸蓋結構中一個通道的徑向布置使得氣缸蓋覆蓋件的總容積可用于容納壓縮后的氣體。由于該腔此刻可更好地利用，所以可保持閥板和保持器元件的截面尺寸盡可能的小。對于成本而言，這可提供多個優(yōu)點。不再需要將氣缸蓋覆蓋件中的容積分成吸入腔和排出腔，并且不再需要由此涉及的密封問題。
優(yōu)選的是，該吸入氣體通道徑向延伸，并且在從徑向偏轉成軸向的區(qū)域中具有彎曲的導流片。盡管在吸入氣體通道中吸入氣體不得不進行方向改變，但是流動阻力可保持較小。出現渦流的風險也較小。這還可將吸入噪音降低到低水平。吸入氣體通道不再經保持器元件軸向延伸的事實使得可在保持器元件的上側上形成用于壓縮后的氣體的較大容積出口腔。通過適當的側壁設計，該腔可提供對于氣體的有利的流動特性。原則上，還可設置多個排出氣體開口。通過降低流速，這可進一步降低噪音發(fā)生。通過增大流動截面，可避免可能出現在氣流中的共振。
優(yōu)選的是，該導流片具有大的曲率半徑?；旧希拾霃皆酱?，流動阻力越小。
優(yōu)選的是，該吸入氣體通道終止在吸入開口中，該開口的邊緣被修圓。吸入開口布置在閥板中。該邊緣被修圓以使不易發(fā)生渦流。
優(yōu)選的是，該吸入氣體通道在該保持器元件與該閥板之間延伸。因此，保持器元件和閥板可作為用于吸入氣體通道的限定壁。這使得氣缸蓋結構較緊湊。保持器元件形成吸入氣體通道與排出氣體通道終止于其中的排出氣體腔之間的熱防護。以相似的方式，閥板形成吸入氣體通道與壓縮機之間的熱防護，以便使得傳遞給吸入到該吸入氣體通道中的吸入氣體的熱量保持較小。
優(yōu)選的是，該保持器元件和/或該閥板中的凹口形成該吸入氣體通道。該保持器元件和/或該閥板中的凹口于是附加形成吸入氣體通道的側壁。這簡化了結構。
優(yōu)選的是，該吸入氣體通道分成多個部段，每一部段經由其自身的吸入開口終止在壓縮腔中。因此，可獲得多個經其可到達壓縮腔的路徑。在單個部段中的流速由此降低，這又對于氣缸蓋以及活塞式壓縮機的噪音特性具有有利的作用。由于吸入氣體通道的部段不再布置在與排出氣體通道或排出腔相同的側面上，所以可獲得更多的空間。
優(yōu)選的是，該吸入開口圍繞布置在閥板中的壓力開口來布置。這使得壓縮機具有對稱的載荷。當僅設置兩個吸入開口時，這兩個吸入開口布置在該壓力開口的相對側。
優(yōu)選的是，該保持器元件和/或該閥板由導熱率低于非合金鋼的材料制成。傳統(tǒng)閥板和保持器元件分別由非合金碳鋼或燒結鋼制成，其導熱系數達到50W/m/K。當使用低導熱率的材料時，例如30W/m/K，經該保持器元件或該閥板的熱傳遞是較低的。該保持器元件或該閥板事實上作為熱阻。
優(yōu)選的是，該保持器元件和/或該閥板由陶瓷材料、優(yōu)質鋼或玻璃鋼制成。然而，陶瓷材料是優(yōu)選的。例如可使用燒結氧化鋁或氮化硅或氧化鋯。例如，氧化鋯的導熱系數為2W/m/K。陶瓷材料非常耐磨，因此在使用中表面質量沒有明顯改變。這樣，由于表面粗糙度增大而引起的流動損失以及在閥座的區(qū)域中的泄漏均可避免。陶瓷部件可通過壓制、干燥、或燒結混合有粘合劑的顆粒來制成。因此，使得可在不進行精制的情況下制造較復雜形狀的結構，以滿足較精確的公差。這對于設計而言提高了自由度，并同時降低了制造成本。
優(yōu)選的是，該保持器元件和/或該閥板具有使得該保持器元件與該閥板之間的密封可省去的表面質量和剛度。例如，當保持器元件具有足夠的剛度并由此具有足夠的固有穩(wěn)定度，可改善排出閥的開啟移動的控制和排出氣體的排出控制，這對于壓縮機的效率具有有利的作用。密封件的厚度公差不再起作用。在大規(guī)模制造過程中，在壓縮機的效率方面的制造偏差大大降低了。
優(yōu)選的是，該保持器元件和該閥板制成圓盤。相對于已知的正方形的部件，該外形輪廓更簡單并且對于制造和精加工更便宜。節(jié)省了材料，并且當部件轉動時，可更好地使用研磨表面。
優(yōu)選的是，該吸入閥和/或該排出閥制成帶有閥片的簧片閥，該閥片作為吸入閥板或排出閥板的一部分。吸入閥板可簡單地布置在氣缸與閥板之間，并且排出閥板可簡單地布置在閥板與保持器元件之間，而且不需要額外的固定裝置。當吸入閥板和排出閥板具有與閥板和保持器元件相同的外尺寸時，即，也是圓形的時，這四個部件可簡單地彼此對準，它們彼此置靠并且外輪廓匹配。這簡化了制造過程。例如該“閥組”可簡單地插入到吸入消聲器中的對應的圓柱體形的凹部中。


以下基于結合附圖的優(yōu)選實施例來詳細描述本發(fā)明，在附圖中圖1是制冷劑壓縮機的截面圖；圖2是經壓縮機的氣缸蓋、活塞和連桿的水平示意截面圖；圖3是氣缸蓋部件的分解透視底視圖；和圖4是圖3的頂視圖。
具體實施例方式
圖1示出了帶有封閉殼體的制冷劑壓縮機1。承載氣缸4的壓縮機缸座3布置在壓縮機殼體2中，在氣缸4中活塞5設置成可往復移動。該活塞5的移動由馬達6來實現，該馬達借助連桿7作用于活塞5。
活塞5的往復運動周期性地增大和減小壓縮腔8的容積。在壓縮腔8中的氣體通過活塞5向左移動(相對于圖1的觀察者)而被壓縮。
氣體經吸入連接部9吸入，該吸入連接部9借助球接頭11與吸入消聲器10連接。該球接頭11允許吸入連接部9和吸入消聲器10之間的特定移動，并不破壞連接部的緊密性。
吸入消聲器10與氣缸蓋12連接并借助于螺栓13固定在壓縮機缸座3上。吸入消聲器10具有入口38，該入口布置在朝向內的氣缸管段39中。導流片40與該入口相鄰布置，該導流片沿特定方向對流入氣體進行導向。該導流片布置在管段41的兩側上，固定螺栓可引導通過該管段。
在本實施例中，氣缸蓋12平滑地容納在吸入消聲器10中。該氣缸蓋具有由金屬或其它導熱率高的材料制成的氣缸蓋覆蓋件14。該氣缸蓋覆蓋件14包圍排出腔15，該排出腔通過閥板16和保持器元件17與壓縮腔8分隔開。
以下將描述的閥板16和保持器元件17由導熱率比非合金金屬或燒結金屬低的材料制成，這些材料現在仍用于形成這些部件。特別是，閥板16和/或保持器元件17可由陶瓷材料制成。同樣可使用優(yōu)質鋼或玻璃鋼。然而，陶瓷材料是優(yōu)選的，特別是導熱系數在15-30W/m/K的范圍內的燒結氧化鋁或氮化硅，或在約100℃的溫度下導熱系數為2W/m/K的氧化鋯。在該情況下，閥板16和保持器元件17可通過壓制、干燥、或燒結混合有粘合劑的顆粒來制成，該粘合劑使得可在不精制的情況下制造復雜形狀的結構，以滿足較精確的公差。同樣，不銹鋼的導熱系數在15-20W/m/K的范圍內，其導熱系數明顯低于現在仍使用的非合金鋼或燒結鋼(約50W/m/K)。
圖2詳細示出了氣缸蓋12安裝到壓縮機缸座上。與圖1相同的部件使用相同的附圖標記。
閥板16借助吸入閥板18壓靠在氣缸4上，為此該氣缸4具有周向突出部19，以增大吸入閥板18的支承面。排出閥板20布置在閥板16上。排出閥板20布置在閥板16與保持器元件17之間。
閥板16具有多個(在本實施例中為2個)吸入氣體開口21，每一開口與吸入氣體通道22連接，相對于活塞5的運動方向該通道沿徑向延伸。因此，在某個意義上說，吸入氣體從吸入消聲器10側向吸入。
另外，閥板16具有排出氣體開口23，在壓縮后在高壓下的氣體經該開口軸向流入排出氣體腔15。隨后該氣體可從排出氣體腔15經出口24排出。
圖3和4示出了氣缸蓋的透視圖。與圖1和2相同的部件使用相同的附圖標記。
從圖3和4可看出，吸入閥板18具有兩個閥片25，該閥片覆蓋在閥板16中的吸入氣體開口21。在吸入過程中，當活塞5移動離開吸入閥板18時，閥片25打開并松釋形成一經吸入氣體開口21的用于吸入氣體的流動路徑。當活塞沿相反方向移動時，閥片25置靠在閥板16上并關閉吸入氣體開口21。
以相似的方式，排出閥板20具有閥片26，該閥片覆蓋排出氣體開口23。在活塞5的吸入過程中，閥片26被吸從而置靠在閥板16上。在排出氣體的移動過程中，閥片26從閥板16上抬起并開啟排出氣體開口23。保持器元件17限制閥片26沿排出腔15的方向的移動。
與本實施例不同的是，當然可設置一個以上的排出氣體開口，在這種情況下，所有排出氣體開口應設置有它們自身的閥片。
以上描述的部件，即，突出部19、吸入閥板18、閥板16、排出閥板20、和保持器元件17具有圓形的截面。因此，可以以簡單的方式通過旋轉來研磨這些部件的表面，以便當安裝時避免設置額外的密封件。該閥板16和保持器元件17以及氣缸4的突出部19(其還可稱為凸緣)具有高的固有剛度并且制造成具有高的表面質量，以便它們彼此緊密地壓靠在一起。
在它們的周邊上，突出部19、吸入閥板18、閥板16、排出閥板20、和保持器元件17具有較大的凹口27，以用于接納未詳細示出的固定螺栓，并且還具有較小的凹口以用于輔助對準。對應的凹口29、30可設置在氣缸蓋覆蓋件14上。因此，可將部件19、18、16、20、17插入到吸入消聲器10中并使它們相對于突出部31對準。隨后，插入的疊置部件沿軸向借助于(未詳細示出的)螺栓來固定。為此，該螺栓可旋入到壓縮機缸座3中。
如上所述，吸入氣體通道22徑向布置，即布置在閥板16與保持器元件17之間。為了形成該吸入氣體通道22，閥板16具有徑向延伸的凹口32，并且保持器元件17也具有徑向延伸的凹口33。排出閥板20具有沖孔34，以便當部件16、20、17疊置時，保持用于吸入氣體流入吸入氣體開口21的足夠空間。
在吸入氣體通道22的入口，吸入消聲器10具有導流片35，該導流片從吸入消聲器10中的環(huán)形腔36中引入該吸入氣體，在環(huán)形腔36中在周向上氣體大致徑向向內流入。
特別如圖2所示，吸入氣體通道22具有導流片37，吸入氣體借助于該導流片從大致徑向定向流動方向偏轉到軸向方向。該導流片37具有較大的曲率半徑，以便在吸入氣體通道22中的流動阻力保持盡可能的小。另外，在閥板16中的吸入氣體開口21的所有邊緣被修圓；以便不出現渦流。
氣缸蓋12中的吸入氣體通道22的徑向布置確保了氣缸蓋覆蓋件14的總容積可用于容納壓縮后的氣體，特別是壓縮后的制冷劑。排出腔15的這種使用改進可使得閥板16和保持器元件17的尺寸保持較小。就成本而言，這是有利的。不再需要使用相應的密封件來進行吸入腔和排出腔的容積的通常分配。
借助于保持器元件17，包含熱氣體的區(qū)域與包含冷的吸入氣體的區(qū)域熱隔離。由于閥板16和保持器元件17具有非常低的導熱率，所以通過閥板的熱耦合保持較小。該導熱率低于30W/m/K。
吸入氣體通道不再必須經保持器元件17軸向引入，這導致該保持器元件可向排出氣體提供較大容積的出口路徑。對于經排出閥板20的排出閥的閥板26流出的氣體，這提供有利的流動特性。還可提供多個排出氣體開口。這兩個措施通過降低氣體流動速率可有助于進一步降低噪音。另外，由于增大了流動截面，所以避免了可能出現在氣流中的共振。
為了增大流動截面，吸入氣體開口21可設計成橢圓形或腎形的。
權利要求
1.一種用于活塞式壓縮機特別是氣密密封式制冷劑壓縮機的氣缸蓋結構，該氣缸蓋結構具有閥板、吸入氣體通道、排出腔、和用于排出閥的保持器元件，其特征在于，該吸入氣體通道(22)和該排出腔(15)布置該保持器元件(17)的不同側上。
2.如權利要求1所述的結構，其特征在于，該吸入氣體通道(22)和排出氣體朝向該排出腔(15)的一個流動方向布置成彼此成徑向。
3.如權利要求2所述的結構，其特征在于，該吸入氣體通道(22)徑向延伸，并且在從徑向偏轉成軸向的區(qū)域中具有彎曲的導流片(37)。
4.如權利要求3所述的結構，其特征在于，該導流片(37)具有大的曲率半徑。
5.如權利要求1-4中之一所述的結構，其特征在于，該吸入氣體通道(22)終止在吸入開口(21)中，該開口的邊緣被修圓。
6.如權利要求1-5中之一所述的結構，其特征在于，該吸入氣體通道(22)在該保持器元件(17)與該閥板(16)之間延伸。
7.如權利要求6所述的結構，其特征在于，該吸入氣體通道(22)由該保持器元件(17)和/或該閥板(16)中的凹口(32、33)形成。
8.如權利要求1-7中之一所述的結構，其特征在于，該吸入氣體通道(22)分成多個部段，每一部段經由其自身的吸入開口(21)終止在壓縮腔(8)中。
9.如權利要求8所述的結構，其特征在于，該吸入開口(21)圍繞布置在閥板(16)中的排出氣體開口(23)來布置。
10.如權利要求1-9中之一所述的結構，其特征在于，該保持器元件(17)和/或該閥板(16)由導熱率低于非合金鋼的材料制成。
11.如權利要求10所述的結構，其特征在于，該保持器元件(17)和/或該閥板(16)由陶瓷材料、優(yōu)質鋼或玻璃鋼制成。
12.如權利要求1-11中之一所述的結構，其特征在于，該保持器元件(17)和/或該閥板(16)具有使得該保持器元件(17)與該閥板(16)之間的密封可省去的表面質量和剛度。
13.如權利要求1-12中之一所述的結構，其特征在于，該保持器元件(17)和該閥板(16)制成圓盤。
14.如權利要求1-13中之一所述的結構，其特征在于，該吸入閥和/或該排出閥制成帶有閥片(25、26)的簧片閥，該閥片作為吸入閥板或排出閥板的一部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于活塞式壓縮機(4)特別是氣密密封式制冷劑壓縮機的氣缸蓋結構(12)，該氣缸蓋結構具有閥板(16)、吸入氣體通道(22)、排出腔(15)和用于排出閥的保持器元件(17)。本發(fā)明意在提高活塞式壓縮機的效率。為此目的，確保該吸入氣體通道(22)和該排出腔(15)布置該保持器元件(17)的不同側。
文檔編號F04B39/10GK1497175SQ03125498
公開日2004年5月19日 申請日期2003年9月24日 優(yōu)先權日2002年9月25日
發(fā)明者P·弗羅斯勒夫, F·H·艾弗森, P 弗羅斯勒夫, 艾弗森 申請人:丹福斯壓縮器有限公司