专利名称：活塞式压缩机，特别是气密的致冷剂压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种活塞式压缩机，特别是气密的致冷剂压缩机，该机有一被阀板装置限制的压缩室，该阀板装置具有一块设有吸气开口和压气开口的阀板，一块设有吸气阀元件的吸气阀板，和一块设有压气阀元件的压气阀板。
这种致冷剂压缩机例如可从德国专利DE 199 15 918 C2得知。有一吸气阀被固定在阀板面向压缩室的底侧上。有一位在凹坑内的压气阀被固定在反面的阀板的上侧上。在接纳压缩室的气缸和阀板之间设有密封件，另有一个密封件设在阀板和气缸头盖之间。连同该盖上制出的分隔壁，这个另外的密封件可以确保吸气侧和压气侧互相隔开。为此要求整个气缸头装置用螺栓装配并固定在气缸上。为了达到足够的气密性，需要大的收紧力。另外只允许窄的制造公差。当吸气侧和压气侧之间的隔离不能满意地实现时，压缩的热气体能从压气侧泄漏到吸气侧从而降低压缩机的效率。
用螺栓能得到的收紧力是有限的。而且用来使构成气缸头的零件装配起来的力不能用其他方法使它增加到超过一个预定值，因为这将造成过火的材料应变。
本发明的任务是要使压缩机得到良好的效率，而且安装起来简单。
采用在前言中提到的压缩机，这个任务可这样完成即将压气阀板和吸气阀板部设置在阀板上面向压缩室的一侧。
这样，压气阀板和吸气阀板不再被设在阀板的不同侧而是设在同一侧即面向压缩室的一侧。在这方面利用这个事实即吸气阀板和压气阀板通常都比阀板薄得多，因此比阀板容易弯曲，它们能更紧密地互相支承，需要用来收紧的力也就较小。另外还有其他优点。由于压缩气体在到达压气阀之前不再流动通过阀板，因此可减少无效空间，从而提高压缩机的效率。以前为了减少有害的无效容积(死容积)，通常要在活塞前侧制出一个减少压缩室容积的伸出部，当活塞到达上死点位置时，这个伸出部便伸出到阀板的压气开口内，现在这个伸出部就不再需要。将吸气阀板和压气阀板设置在阀板上面向压缩室的同一侧可以简化制造程序。通常不再需要在阀板、吸气阀板和压气阀板之间配装密封件。
最好在吸气阀板上制出压气阀元件的压气阀座而在压气阀板上制出吸气阀元件的吸气阀座。这样制造阀座所需工作便可被限制在吸气阀板和压气阀板上进行，这两板在安装状态下是互相支承的。这样可进一步改善气密性。
特别好的做法是在压气阀板和吸气阀板之间插置一块增强板。压气阀板和吸气阀板都位在阀板面向压缩室的一侧，该侧以加固元件的形式存在，但它并不限于基本上为平面的实施例，它还能完成其他功能，例如作为消声器装置的零件或气缸头的其他零件，而仍能确保接纳阀门的压缩室的限制壁是坚强的并在力学上稳定。吸气阀板和压气阀板通常被有利地制造得比传统的阀板薄得多。这样就可使吸气阀板和压气阀板比阀板更易弯曲，因此吸气阀板和压气阀板能较紧密地支承在支承表面上，而且使它们贴紧的力可较小。在原理上，这样做可以提高气密性。但在实际上也存在一些问题。在吸气冲程中，当吸气压力统治压缩容积时吸气阀板会在压气阀环境的区域内下垂或凹陷，在该区域内以前产生的压力仍有影响。在许多情况下，柔性的吸气阀板不能足够稳定地接受通过压力差发生的力而不发生显著的弯曲。在某些情况下，反复变形将使吸气阀板发生疲劳断裂。这个变形现在可用增强板有效地防止或至少显著地减少。增强板并不要求比吸气阀板更为显著地稳定，使用一块尺寸较单薄的增强板便能使吸气阀板的下垂或凹陷减少到无害的程度。
最好，吸气阀板、增强板和压气阀板具有基本相同的厚度。但它们的厚度并不需要正好相同，允许向下偏差50％，向上偏差100％。增强板的厚度可根据统治压气侧压力的大小来选用，应使吸气阀板不会发生疲劳断裂，换句话说，增强板应能提供充分的支承。在另一方面，应使增强板的厚度尽可能地小以免在压气开口内过多增加有害的容积。
最好在增强板上制出压气阀元件的压气阀座和吸气阀元件的吸气阀座。这样，制造阀座需要做的工作便可被限制在增强板的两侧上进行，其时增强板可在安装状态下分别支承在吸气阀板上或压气阀板上。这样可进一步改善气密性。
最好吸气阀板、在相关情况下的增强板和压气阀板均由弹簧钢制成，这样做的好处有第一，形式例如为易弯曲舌的吸气阀元件和压气阀元件可分别与压气阀板和吸气阀板制成一件。第二，弹簧钢能被形成较平的平面，因此在吸气阀板和压气阀板内的吸气开口和压气开口的安全闭合能以简单的方式得到保证。
最好，阀板、压气阀板和吸气阀板，或阀板、压气阀板和增强板及在某些情况下的吸气阀板被不可拆卸地互相连接着。这里，“不可拆卸”意谓所说三块板或四块板不能用拿掉辅助装配零件如螺钉的方法互相拆开。当然，如果需要，使用辅助装配零件连接各板来补充不可拆卸的连接也是可能的。
在这方面，最好提供一种连接件，它将阀板、压气阀板和吸气阀板，或阀板、压气阀板和增强板、及在相关情况下还有吸气阀板连接在一共同的位置上。例如吸气阀板和阀板是通过压气阀板连接。而当使用增强板时可以确定吸气阀板和形式为加固元件的阀板是通过增强板和压气阀板连接。
将该连接件制成一条线的形式，使它包围压气阀周围的一个区域是一种有效的做法。这时，该连接件不仅被用来在吸气阀板、相关情况下的增强板、压气阀板和阀板之间提供机械的接合。同时这个连接还形成一条密封线包围压气阀周围的一个区域，使流动通过压气阀的压力气体能够到达这条线但不能穿透沿着这条线的连接。在这方面，术语“线”必须就功能进行理解。当然，沿着这条线的连接可具有一定宽度。
最好这个连接被制成焊接连接。这种焊接连接容易制造。焊接连接的优点为在同一时间内可将几个元件包括吸气阀板、相关情况下的增强板、压气阀板和阀板固定地连接在一起。在某些情况下，当在吸气阀板和增强板之间的气密性能通过其他方法确保时，可不用将吸气阀板焊接在其他元件堆上。这种焊接最好不要添加电极材料，例如可用激光束。在将阀板、吸气阀板、相关情况下的增强板和压气阀板相互对准后，就可将激光束指到吸气阀板的表面上使激光束沿着所说线移动。这样，不仅吸气阀板、相关情况下的增强板、压气阀板和阀板能被连接在一起，而且同时可产生一条环绕压气阀的密封线。这种方法不仅能用于激光束焊接，也能用于电子束焊接。
最好吸气阀板具有一条跟随所说线的路径的槽状开口。特别是当三块或四块板的连接是用焊接实现时这种槽状开口是有利的。可能发生的焊珠可被开口接纳而不会突起到压缩室内。这样，压缩机的无效容积可进一步被缩小。当焊珠存在时活塞的上死点可被设定在离开吸气阀板较小的距离。
当连接不是由焊接制成而是由钎焊或胶粘连接时，这种见解也能适用。槽状开口能接纳可能发生的突起物。而且增强板可具有相应的槽状开口，因此在具有四块板的板组内干扰的焊珠或胶粘珠不会发生。
最好阀板在面向压缩室的一侧具有一个支承表面供位在压气开口内的压气阀元件使用。这样，该支承表面便可用作保持器桥而可不需分开的保持器桥。在原理上这不被称为阀板的元件也可被看作是“保持器桥”，因此在这个实施例中，传统形式的阀板实际上已被省略。
最好，阀板、压气阀板、在相关情况下的增强板和吸气阀板在其周边区域都具有对应的凹槽，在这些凹槽内接合着包围压缩室的气缸元件的突出部。该突出部连同这些凹槽被用来对准吸气阀板、在相关情况下的增强板、压气阀板和阀板的相互关系使它们位在正确的角度位置上。这样可进一步简化安装。
最好，阀板装置通过密封件的中间插入支承在气缸元件的支承表面上，该支承表面由气缸元件的直径延伸部形成。在压缩过程中，即在压缩室减小时，这个密封件可确保气体不能在不需要的地点从压缩室排出，因此气体从压缩室的排放路径被限制为只能通过压气阀。该密封件例如可由弹性体制成，它能补偿可能发生的不平整。
最好阀板装置被连接到一个环绕支承表面的突缘上。这种连接例如可用焊接作出，但也可将突缘折边作出。在焊接或折边前，将一压力施加在阀板装置上使绝缘件被压缩，然后进行焊接。这种焊接例如可在圆周方向上，从而产生一个封闭的焊缝，这样可进一步提高气密性。
最好阀板圆周上的凹槽只是部分穿透阀板的厚度。这样做的好处是，阀板的“上侧”即面向压缩室的一侧可保证为一平面。这样，凹槽就不必另外封闭或考虑采用其他方法。
最好在阀板内的吸气开口及/或压气开口周围分别设有凹坑。这样吸气消声器或压气消声器的连接件便可分别插置在这些凹坑内，且均在阀板上背离压缩室的一侧。从而吸气侧和压气侧可实现良好的隔离。
下面本发明将结合
较优的实施例。在附图中图1为一活塞式压缩机的概略剖视图。
图2a为图1中的阀板装置具有三块板时的放大剖面。
图2b为图1中的阀板装置具有四块板时的放大剖面。
图3为从活塞看出阀板装置的视图。
图4为在纵长剖面上的气缸元件。
图5为一吸气阀板。
图6为一压气阀板。
图7为吸气阀板的一个修改的实施例。
图8为阀板在背离压缩室的一侧的视图。
图9为图8中IX-IX的剖视图。
图10为图8中X-X的剖视图。
图11为阀板在压缩室一侧的视图。
图12为一增强板的视图。
图13为阀板装置的透视分解图。
概略地在图1中示出的活塞式压缩机1具有一个在圆周方向环绕压缩室3的气缸元件。有前侧，压缩室3被只是概略示出的活塞4限定边界，该活塞可在双箭头5的方向上移动。在面对活塞4的一侧，压缩室被一阀板装置6限定边界，该装置将在下面详述。为了清晰起见，其他元件如吸气消声器、压力消声器、气缸头盖等没有被示出，但可根据需要由本行业的行家配装。
在图2a中示出的具有三块板的阀板装置6中可以看到有一阀板7，该阀板被一吸气开口8和一压气开口9穿透。在图2b中的具有四块板的阀板装置6有一形式为加固元件的阀板7，该阀板也被吸气开口8和压气开口9穿透。形式为加固元件的阀板7这时被制成一块厚板。但形式为加固元件的阀板7并非绝对必需制成平板形状。从图10可以看到，有一凹坑10环绕吸气开口8，还有一凹坑11环绕压气开口9。在这两凹坑内可以嵌入分别来自吸气消声器或压气消声器的未被详细示出的连接管。也可能例如用胶粘或焊接使这些连接管固定地与阀板7连接。在该例中在某些情况下可以不用气缸头盖。
在阀板7面对压缩室3的一侧，首先支承着一块压气阀板12，该板有一形式为柔性舌片的压气阀元件13，还有一吸气开口14，该开口只是在压气阀板12上制出的一个孔。
在图2a中可见，在压气阀板12面对压缩室3的一侧支承着一块吸气阀板15。在图2b中可见，在压气阀板12面对压缩室3的一侧，支承着一块增强板40(图12)，该板也有一个压气开口41和一个吸气开口42，这两开口均为在增强板40上制出的孔。
在增强板40面对压缩室3的一侧支承着一块吸气阀板15(图5)，其上有一吸气阀元件16和一压气开口17。吸气阀元件也被制成柔性元件。压气开口只是一个圆孔。
压气阀板12和吸气阀板15均由弹簧钢制成。增强板40也由弹簧钢制成。在本实施例中这样使用弹簧钢的好处为在压气阀板12或吸气阀板15上压气阀元件13和吸气阀元件可被制造成一件。但阀门元件13、16也可分开制造在阀板12、15上，然后与阀板12、15配装在一起。另外，弹簧钢比较薄并能提供一个表面，该表面能保证压气阀板12，在相关情况下的增强板和吸气阀板互相密封地支承。
当阀板装置具有三块板如图2a时，在吸气阀板15上制出压气开口17和压气阀元件13的阀座29。在压气阀板12上制出吸气开口14和吸气阀元件16的阀座30。当阀板装置具有四块板如图2b时，在增强板40上制出压气开口41和压气阀元件13的阀座29；同时制出吸气开口42和吸气阀元件16的阀座30(图3)。按照图5和6将压气阀板12叠合到吸气阀板15上。
图12示出增强板40的顶视图。
图13示出由阀板7、压气阀板12、增强板40和吸气阀板15构成的阀门组合或阀门装置6的透视分解图。从该图上可以看到各个吸气开口8、14、42和各个压气开口9、41、17的相对定位。
从图2a可见，压气阀板12、吸气阀板15和阀板7被焊缝18连接在一起。这时焊缝穿透压气阀板12。
从图2b可见，压气阀板12、增强板40、吸气阀板15和阀板7被焊缝18连接在一起。这时焊缝18穿透压气阀板12和增强板40。
从图3特别可见，焊缝18包围压气阀周围一个区域，它包围图2b中的压气阀元件13和压气开口，还包围离开一定距离的压气开口41，该焊缝18被制成气密，即它包围一个压气区域，在活塞4向上运动时压缩气体不能从该区域逸出。
就焊接言，例如可以使用激光，在阀板7、压气阀板12、在相关情况下的增强板40和吸气阀板15相互相对对准后，可将激光指向吸气阀板15的表面。激光光束强度可这样控制，使所说零件的材料只是在一较窄的区域内熔化。这样便可使所说阀板7、12和15和在相关情况下的增强板40被扭曲的危险保持为极小。这不仅用激光焊接能够做到，用电子束焊接也能做到。
使用焊缝18便可在阀板7、压气阀板12、在相关情况下的增强板40和吸气阀板15之间造成一个不能拆卸的连接。一方面这个连接能将阀板7、12、15和相关情况下的增强板牢固地保持在一起，另一方面，它能保证通过压气阀的气体不会泄漏到其他区域。
当然，其他连接方法例如钎焊或胶粘也能使用。在某些情况下，辅助装配元件如铆钉等也能使用，但当这些零件不能承担密封压气区周围的另外任务时，它们就不能用来只是承担连接任务。
为了接受阀板装置6，气缸元件2具有一个直径延伸部19。该直径延伸部19形成一个支承面20，即气缸元件2一种偏置的前侧，阀板装置6被支承在其上，在阀板装置6和支承面20之间还插入一个密封件21，该密封件21于是被压缩。然后用焊接连接22使阀板装置6主要是阀板7与气缸元件的周边突缘23连接，从而使密封件21保持被压缩。焊接连接22也可被其他连接如折边连接替代。当突缘23突起到阀板装置6之上或者当阀板装置6有一周边槽，其内能接合相应的折边时可合适地采用此法。
密封件21可将压缩室3端部面对阀板装置6的区域密封，这样可防止压缩的致冷剂气体从这里向外逸出。当该压缩气体被压气阀元件13释放时致冷剂气体离开压缩室3的惟一路径只有通过压气开口17。
图7示出吸气阀板15的一个实施例。该实施例对图5所示实施例有些修改。两图中相同的零件用相同的标号指出。
与图5比较，图7添加了沿着所示焊缝18延伸的切缝24。所以要设置这个切缝是因为在焊接阀板7、吸气阀板15、在相关情况下的增强板40和压气阀板12时，熔化的金属会留下焊珠从吸气阀板15的表面突起。这样到活塞的安全距离就需增加，从而增加压缩室的无效容积。设置切缝就是为了防止发生这个问题。当设有切缝24时，不可避免的焊珠便可掉到切缝内，当用钎焊缝或胶粘缝替代焊缝时这个方法也可使用。切缝还可用冲压痕来替代，冲压痕可设在阀板7、在相关情况下的增强板40、以及吸气和压气阀板12、15内，所说冲压痕的指向顺背离压缩室3。
切缝24具有中断处25。这些中断所在处是在密封件21被支承在吸气阀板15上面对压缩室3一侧的地方。在该处焊珠仍能从吸气阀板15的表面突起。但这个区域在压缩室3横截面之外并且已被密封环21接受。
压气阀板12和吸气阀板15、及相关情况下的增强板40都有好几个凹槽26、26’分布在圆周方向上与气缸元件2上突起26a(图4)对应。阀板7也有相应的凹槽26、26’。如图所示，这些凹槽能被均匀地分布在圆周方向上。但这些凹槽中的一个要比其他凹槽都宽，因此能保证阀板7、12、15和相关情况下的板40只能按一个预定的角度取向装配。
阀板7可在图8到11中看到。比较图8和11可以知道阀板7中的凹槽26、26’并不穿透整个厚度。这样凹槽26、26’便不会干预图8中示出的阀板7背离压缩室的顶侧。同样情况适用于阀板7圆周的上部区域。这样便可较易使焊接连接22紧密。
图9示出有一突出部27向侧边突出到压气开口9内，该突出部27形成一个压气阀元件13的支承表面28。当压缩的致冷剂气体从压缩室3内排出时，该支承表面28能限制压气阀元件13的运动。这样，支承表面28便可替代一个分开的保持器桥形件，该桥形件通常被设置用来保护压气阀元件13使它在开启时不会被损坏。
图3示出一个阀板装置6和个别阀门元件的设计。压气阀元件13支承在压气阀座29上，该阀座按照图2a是在吸气阀板15背离压缩室3的一侧上制出的，而按照图2b是在增强板40背离压缩室的一侧上制出的。吸气阀元件16支承在吸气阀座30上，该阀座是在压气阀板12面对压缩室的一侧上制出的。事实上只有吸气阀板15，和在相关情况下的增强板40位在压缩室和压气阀板12之间。因此能将在压气阀元件13和压缩室3之间的不需要的无效容积保持得较小。这个无效容积或死容积在实际上受到阀板厚度的限制。当阀板装置具有三块板时要受吸气阀板15厚度的限制；当阀板装置具有四块板时要受吸气阀板15厚度和增强板40厚度之和的限制。这个厚度应在数个十分之一毫米的范围。使无效容积保持为较小的其他措施可不需要。但虽然没有其他措施，压缩机仍能得到良好的效率。
增强板40用来防止吸气阀板15在焊缝内侧区域的凹陷。因为在吸气过程中，该区域受到一个压力差的作用。所说压力差由于在压缩室内压力的降低和在压缩机压气侧的压力升高。在设有增压板40时可以观察到数量达150μm的凹陷。设置增强板40后，这个凹陷可减少到约为10μm的无害数量。这种减少也可因较薄的增强板40来做到。增强板40的厚度，例如可为0.2μm，即大约为吸气阀板15和压气阀板12的厚度。
权利要求
1.活塞式压缩机，特别是气密的致冷剂压缩机，具有一个被一阀板装置限制住的压缩室，该阀板装置具有一块设有一吸气一开口和一压气开口的阀板、一块设有吸气阀元件的吸气阀板和一块一设有压气阀元件的压气阀板，其特征为压气阀板(12)和吸气阀板(15)都配置在阀板(7)上面向压缩室(3)的一侧。
2.权利要求1的压缩机，其特征为，在吸气阀板(15)上制出压气阀元件(13)的压气阀座(29)，而在压气阀板(12)上制出吸气阀元件(16)的吸气阀座(30)。
3.权利要求1的压缩机，其特征为，在压气阀板(12)和吸气阀板(15)之间插置一块增强板(40)，压气阀板(12)和吸气阀板(15)均配置在阀板(7)上面向压缩室(3)的一侧，该侧以加固元件的形式存在。
4.权利要求3的压缩机，其特征为，吸气阀板(15)、增强板(40)和压气阀板(12)具有基本相同的厚度。
5.权利要求3或4的压缩机，其特征为，在增强板(40)上制出压气阀元件(13)的压气阀座(29)和吸气阀元件(16)的吸气阀座(30)。
6.权利要求1到5中任一项的压缩机，其特征为，吸气阀板(15)、在相关情况下的增强板(40)、和压气阀板(12)均由弹簧钢制成。
7.权利要求1到5中任一项的压缩机，其特征为，阀板(7)、压气阀板(12)和吸气阀板(15)，或阀板(7)、压气阀板(12)和增强板(40)及在某些情况下还有吸气阀板(15)被不可拆卸地互相连接。
8.权利要求7的压缩机，其特征为，设置一连接件，该连接件将阀板(7)、压气阀板(12)和吸气阀板(15)，或者阀板(7)、压气阀板(12)和增强板(40)、及在相关情况下的吸气阀板(15)连接在一个共同的位置上。
9.权利要求8的压缩机，其特征为，该连接件被制成一条线(18)的形式，该条线包围压气阀周围的一个区域。
10.权利要求8或9的压缩机，其特征为，该连接件被制成为一焊接的连接件。
11.权利要求10的压缩机，其特征为，吸气阀板(15)具有至少一条沿所说线(18)的路径延伸的槽状开口。
12.权利要求1到11中任一项的压缩机，其特征为，在阀板(7)面向压缩室(3)的一侧设有一个支承表面(28)，用以支承被配置在压气开口(9)内的压气阀元件(13)。
13.权利要求1到12中任一项的压缩机，其特征为，阀板(7)、压气阀板(12)、在相关情况下的增强板(40)和吸气阀板(15)在其圆周区域都各设有相应的凹槽(26、26’)，包围压缩室(3)的气缸元件(2)的突出部(26a)与该凹槽接合。
14.权利要求13的压缩机，其特征为，阀板装置(6)通过中间插置的密封件(21)支承在气缸元件(2)的一个支承表面(20)上，该支承表面由气缸元件(2)的直径延伸部制成。
15.权利要求14的压缩机，其特征为，阀板装置(6)与一个环绕该支承表面的突缘(23)连接，并压缩该密封件(21)。
16.权利要求13到15中任一项的压缩机，其特征为，阀板(7)内的凹槽(26、26’)只是部分穿透阀板(7)的厚度。
17.权利要求1到16中任一项的压缩机，其特征为，阀板(7)内的凹坑(10、11)包围吸气开口(8)和/或压气开口(9)。
全文摘要
本发明涉及一种活塞式压缩机(1)，特别是气密的致冷剂压缩机，该机有一压缩室(3)被阀板装置(6)限制住。阀板装置(6)具有一个设有吸气开口(8)和压气开口(9)的阀板(7)，一个设有吸气阀元件的吸气阀板(15)，和一个设有压气阀元件的压气阀板(12)。达到优良的效率和简单的装配。为此将压气阀板(12)和吸气阀板(15)都设在阀板(7)面向压缩室(3)的一侧。
文档编号F04B39/10GK1573099SQ20041004751
公开日2005年2月2日 申请日期2004年5月21日 优先权日2003年5月22日
发明者F·H·伊弗森, M·诺门森 申请人:丹福斯压缩器有限公司