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Die Erfindung bezieht sich auf selbsttätige Platten-oder Scheibenventile für (Luft-oder Gas-)
Kompressoren u. dgl., im besonderen auf Plattenventile, die durch Biegung des Ventilkörpers arbeiten und bei denen örtlich konzentrierte Biegungsbeanspruchungen mit ihren nachteiligen Folgen auf das Metallgefüge vermieden sind.
Die Erfindung will ein selbsttätiges Platten-bzw. Scheiben-oder Streifenventil mit federndem
Ventilkörper schaffen, bei dem der dünne, elastisc he Ventilkörper in Scheiben-oder Streifenform sich frei und gleichförmig biegen kann und bei dem ein Teil des Ventilöffnens auch dadurch herbeigeführt wird, dass der Ventilkörper unmittelbar angehoben wird, zum Teil aber auch durch Biegung des Körpers selbst, derart also, dass eine grössere Gesamtöffnung durch den Anhub des Ventilkörpers mit geringerer Anfangsfederbelastung des seheiben-oder streifenförmigen Gliedes erforderlich wird als bei einem
Ventil des üblichen Federtyps bzw. bei einem Ventil mit ebener Platte oder ebenem Streifen.
Die Erfindung sei im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben, die Ausführungsformen beispielsweise veranschaulichen. Es ist Fig. 1 ein senkrechter Schnitt durch ein zusammengebautes Ventil ; Fig. 2 ein Schnitt durch die Schutzplatte des Ventils mit einem Paar Ventilstreifen in Stellung ; Fig. 3 ein Schnitt durch das Ventil, der unter 900 zu dem nach Fig. 1 geführt ist ; Fig. 4 ist eine Aufsicht auf das Ventil, von einer Ebene nach Linie IV-IV in Fig. 1 gesehen ; Fig. 5 zeigt in Einzeldarstellung der Ventilkörperstreifen ihre Arbeitsweise beim Offnen ; Fig. 6 ist ein Schnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform eines Ventils ; Fig. 7 ist ein Grundriss nach Ebene VII-VII in Fig. 6, in Pfeilriehtung gesehen ; Fig. 8 ein Teilschnitt nach Linie VIII- VIII in Fig. 6 ;
Fig. 9 ein Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform, und Fig. 10 ein Schnitt durch eine weitere Abänderung.
Die bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung gemäss den Fig. 1-5 stellt ein Ventil dar, das eine Mehrzahl von Ventilöffnungen aufweist, die mit dünnen, den beweglichen Ventilkörper bildenden elastischen Streifen zusammenarbeiten. Das Ventilgehäuse besteht dabei aus dem Ventilsitz 1 und dem Widerlager oder Schutzteil 2. Sitz 1 und Widerlagerteil 2 enthalten parallel liegende, schlitzförmige Öffnungen 3 und 4, die gestaffelt in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise angeordnet sind.
Im Schutzteil 2 ist in die zwischen den Öffnungen 4 liegenden, rippenartigen Streifen G'eine Hohlfläehe 5 eingearbeitet, und diese Hohlfläche dient als Anlagefläche für federnde Deckstreifen 6, deren Enden sich auf die Innenseite von flachen, dünnen, den Ventilkörper bildenden Streifen 7 aus Federmetall an deren Enden aufsetzen. Diese dünnen, federnden Metallstreifen 7 liegen gewöhnlich auf Sitzen 8 im Ventilkörper 1 (Fig. 1) auf.
Nach den Fig. 1-4 sind die Widerlagerflächen 5 durch Einfräsen nach einem einzigen gleichen Halbmesser gebildet worden, wie dies an sich bekannt ist (vgl. amerikanische Patentschrift Nr. 1916685).
Die Krümmung kann aber im Rahmen der Erfindung statt in Kreisbogenlinie in anderer Weise, z. B. nach einer Kettenlinie oder in sonst geeigneter Weise vorgenommen sein.
Die Widerlagerflächen. 5 sind nach den Fig. 1-4 in (aus dem erwähnten amerikanischen Patent) bekannter Weise durch. Ansehlagstreifen 9 und 10 aus beliebig geeignetem Werkstoff begrenzt, die in den Körper 2 eingesetzt sind und sich quer über die Enden der ausgefrästen Flächen 5 im Abstand von deren Kanten erstrecken und Anschläge für die Enden der Streifen 6 und 7 bilden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese besondere Art der Bildung eines Anschlages durch Streifen 9 und 10 beschränkt.
Die federnden Deckstreifen 6 sind nach Halbmessern gekrümmt, die so berechnet wurden, dass sie mit ausreichender Spannung die den beweglichen Ventilkörper bildenden Streifen 7 auf ihren flachen Sitzen 8 des Körpers 1 halten und so die Ventilöffnungen. 3 abschliessen.
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Fig. 1 lässt erkennen, dass bei geschlossenen Ventilöffnungen die Endteile der Deckstreifen 6 nicht an den Widerlagerflächen 5 anliegen. Wenn Druck auf die Abschlussstreifen 7 durch die Öffnungen. 3 wirkt und das Ventil sich zu öffnen beginnt, so bewegen sich die Streifen 7 zuerst ohne Biegung von
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und dem Raum zwischen diesen und den Flächen 5. Wenn aber der Streifen 6 auf die Widerlagerfläche 5 auftrifft, so hört eine Biegung des Streifens 6 auf und die die beweglichen Ventilteile bildenden Streifen 7 befinden sich dann in der in Fig. 5 strichpunktiert angegebenen Stellung.
Nachdem sie sich so in einer unmittelbaren Anhubbewegung von ihrem Sitz getrennt und die festgelegte Strecke im wesentlichen ohne Biegungsbeanspruchungen durchschritten haben, beginnen sie, sich gleichmässig durehzubiegen bis in die punktiert in Fig. 5 wiedergegebene Stellung, wodurch die Grösse der Ventilöffnung weiter anwächst. Hieraus geht hervor, dass die Streifen 7, die so frei liegen, dass eine gleichförmige Biegung möglich ist, eine unmittelbare Anhubbewegung ausführen, um den ersten Teil der Ventilöffnung zu bewirken, wonach sie sich durchbiegen, um den verbleibenden Teil der Ventilöffnung zu erzeugen.
Im ganzen wird hiedurch die Möglichkeit geschaffen, eine grössere Gesamtöffnung durch die Ventilhub- arbeit unter geringerer Anfangsfederbelastung der Streifen selbst zu erreichen, als es mit den üblichen
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Ventilkörpern, geringerer, unmittelbarer Bewegung und grösserer Genauigkeit gelangen als bei bekannten Platten-oder Streifenventilen, bei denen keine Biegung der abschliessenden Streifen oder Platten vorgesehen ist.
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baren Anhubbewegung abheben, so ist doch klar, dass die Dicke und Festigkeit des Streifens 7 so gewählt sein kann, dass er sich bis zu einem gewissen Grade auch bei der unmittelbaren Anhubbewegung durchbiegt ;
dann entsteht eine Ventilöffnungsbewegung, deren erster Teil eine Vereinigung eines unmittelbaren Anhebens und einer Biegebewegung des Ventilstreifens umfasst, worauf sich eine Biegung des Streifens zur Schaffung der gewünschten Durchlassöffnung anschliesst. Weiter kann durch verschiedene Bemessung der Festigkeiten und Stärken der Streifen 6 und 7 der Grad des Durchbiegens des Streifens 7
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werden, damit man so besonderen betrieblichen Anforderungen entsprechen kann.
Bei der Ausführung nach den Fig. 6-8 findet ein einzelner, den Ventilkörper bildender Streifen 7 a Anwendung, statt mehrerer Streifen, wie bei der Ausführung nach den Fig. 1-4. Somit hat auch der Ventilsitz 1 a nur eine einzige Ventilöffnung 3 a, die von dem Streifen 7 ss gesteuert wird. Der Schutzteil 2 a ist verhältnismässig schmal, nämlich nur so breit, dass er den Ventilstreifen richtig schützt.
Im Beispiel ist er an dem Sitz 1 a durch Stiftschrauben 10 befestigt. Die Anordnung ist natürlich nicht auf die besondere Gestaltung des Schutzteiles 2 a beschränkt. Auch bei dieser Abänderung wird wie bei der ersten Ausführungsform ein federnder Deckstreifen 6 a verwendet, dessen Enden sich auf
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Eingriff zwischen den Streifen ist nicht vorhanden. Nach der zweiten Ausführungsform ist die Fläche 5 a im Körper 2 a teilweise flach und teilweise bogenförmig gewölbt. Auch hier können die Widerlagerflächen den Krümmungsgrad aufweisen, der nach Massgabe der bei einem besonderen Kompressor auftretenden Betriebsverhältnisse erwünscht ist.
Je grösser die Krümmungshalbmesser der Widerlager- flächen sind bzw. je flacher diese Fläche wird, um so grösser wird der Anteil der Ventilöffnung durch unmittelbaren Anhub des Streifens 7 a bei gleicher Spannung des Deckstreifens 6 a sein. Demnach kann man im Rahmen der Erfindung den unmittelbaren Anhub bzw. die Durchbiegung der Ventilstreifen in ein beliebiges Verhältnis zueinander bringen. Es kann die unmittelbare Anhubbewegung zwischen l und 99% liegen und die elastische Durchbiegung entsprechend zwischen 99 und 1%.
Fig. 5, auf die schon verwiesen wurde, zeigt schematisch die Wirkungsweise des den Ventil-
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punktiert wiedergegebene um eine Strecke entsprechend dem Abstande der beiden strichpunktierten Linien A, B. Hat der Streifen 7 diese strichpunktierte Stellung erreicht, so kann der Deckstreifen 6
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Die den beweglichen Ventilkörper bildenden Streifen und die federnden Deekstreifen lassen sich in mannigfache Weise kombinieren, um die erstrebten verschiedenartigen Ventilwirkungen zu erzielen. Nach Fig. 9 bilden zwei elastische Streifen 7 c denjenigen Ventilteil, der die Ventilöffnung 3 c regelt, und es wird nur ein einziger nachgiebiger oder die Federbelastung herbeiführender Streifen 6 c benutzt.
Durch eine solche Gestaltung wird der das Ventil bildende Teil versteift und infolgedessen bewirkt, dass sich die Streifen schwieriger durchbiegen. Es ist also ein grösserer Druck notwendig, um die Streifen zu biegen, als er erforderlich sein würde, wenn nur ein einziger Streifen gleicher Stärke und Festigkeit angewendet werden würde wie die Streifen 7 c.
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Bei der Ausführung nach Fig. 10 wird die Ventilöffnung. 3 d nur durch einen einzigen elastischen
Streifen ? d abgeschlossen. Hier aber finden zwei federnde Deckstreifen 6 d Anwendung. Auf diese Weise wird ein Ventil geschaffen, das steifer gegen unmittelbare Anhubbewegung ist. Es ist also auch ein stärkerer und schwererer Streifen 7 d in solchen Fällen erforderlich, wenn es darauf ankommt, dass der Streifen in unmittelbarem Zustande sich hebt. In Fällen, wo der Streifen 7 (1 nicht so steif ist, dass er während der unmittelbaren Anhubbewegung ungebogen bleibt, wird seine Biegung während der unmittelbaren Anhubbewegung entsprechend grösser sein als die Biegungswirkung im Falle der
Verwendung eines einzelnen Deckstreifens 6 cl.
Das neue selbsttätige Platten-oder Streifenventil hat ausgesprochen Vorteile gegenüber den bekannten und üblichen Federventilen, z. B. entsprechend den amerikanischen Patentschriften Nr. 1341145 und 1916685, sowie andern bekannten Platten-oder Streifenventilen mit unmittelbarer Anhubbewegung, etwa entsprechend den amerikanischen Patentschriften Nr. 1534260, 1528172, 1287530, 1400373, 1688185 und 1492599 u. a. Bei dem Ventil der ersten Gruppe ist eine unmittelbare Hubbewegung der Abschlussstreifen nicht möglich und bei dem Ventil der zweiten Gruppe findet keine elastische Durchbiegung der Abschlussstreifen statt.
Die Wirksamkeit des Arbeitens hängt von einer richtigen Beziehung zwischen der Länge der den Ventilkörper bildenden Streifen, der Streifendicke, der maximalen, durch die Krümmung der Widerlagerfläche zugelassenen Biegung und im gewissen
Grade auch von der Breite der Streifen ab. Da die Streifen derartiger Ventile unter vergleichsweise starken Drücken arbeiten müssen, lässt sich die Streifendicke nicht unter ein bestimmtes Minimum bringen. Infolgedessen könnte ein den Ventilkörper bildender Streifen von soleher Stärke erforderlich werden, dass die Steifheit des Streifens selbst eine zu Anständen Anlass gebende Anfangsbelastung bewirken könnte. Würde man den Streifen dünner machen, um diese Anfangsbelastung geringer zu halten, so könnte er im Betriebe infolge der Querbiegung durch die Einwirkung des Druckmittels brechen.
Verlangt die Kompressorkonstruktion und die von diesem geleistete Arbeit verhältnismässig kurze ventilbildende Streifen für verhältnismässig hohen Druck, so lässt das Ventil nach vorliegender Erfindung eine erhebliche unmittelbare Anhubbewegung zu, ehe die Enden der Deckstreifen in wirkliche Berührung mit der Widerlagerfläche kommen. Erst dann beginnen die Streifen, sich durehzubiegen und damit eine Vergrösserung der Ventilöffnung herbeizuführen. Für schwache Drücke mit dünneren Ventilstreifen kann die Grösse der unmittelbaren Hubbewegung geringer sein und man kann den Durchbiegungsteil der Streifen selbst zur Schaffung der freien Durchgangsöffnung in grösserem Masse heranziehen.
Bei solchen Platten-oder Streifenventilen, bei denen eine Durchbiegung der Streifen nicht ermöglicht wird, lässt sich lange Betriebsdauer und richtiges Arbeiten nur dadurch herbeiführen, dass man den Ventilhub in engen Grenzen hält. Dann braucht man aber verhältnismässig grosse Ventile zur Schaffung ausreichender Durchgangsöffnungen zur Erfüllung verschiedener Arbeitsbedingungen und schliesst praktisch die Verwendung derartiger Ventile bei Sehnelläufer-Hochdruckkompressoren kleiner Grösse aus oder gelangt zu einem teuren, sperrigen Ventilbau ungeeigneter Grösse im Verhältnis zum Kompressorzylinder, bei dem das Ventil angewendet wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Plattenventil, dessen beweglicher Ventilkörper aus einem dünnen, eine Öffnung abdeckenden Metallstreifen besteht, der sieh über seine gesamte Länge hin gleichmässig durehbiegen kann, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Streifen (7) und einem festen, als Hubbegrenzung dienenden Widerlager (5) eine elastische Andrückeinrichtung (6) vorgesehen ist, die auf den Ventilstreifen so einwirkt, dass sie zu Anfang eine unmittelbare Anhubbewegung und im Anschluss daran eine elastische Durchbiegung des Streifens zwecks Vergrösserung der Ventileröffnung zulässt.