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Mehrringventil
Die Erfindung betrifft die besonders bei Kolbenverdichtern häufig benutzten selbsttätigen Mehrringventile und bezweckt, die Lebensdauer ihrer Sitze und Verschlussorgane - eine oder mehrere MehrringSchlitzplatten oder einzelne, voneinander unabhängige bewegliche Ringe, weiterhin kurz Ventilplatte genannt-zu verlängern bzw. die Druckverluste der Ventile zu verringern.
Bekanntlich sollen selbsttätige Ventile im geöffneten Zustand grosse Durchflussquerschnitte freigeben und so unter sonst gleichen Umständen möglicHst kleine Druckverluste verursachen, anderseits in geschlossenem Zustand möglichst gut dichten. Hiezu müssen die einander berührenden Flächen-weiterhin kurz Dichtleisten genannt-der Ventilsitze und Ventilplatten eng aneinander gedrückt werden. Diese Dicht-
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die Vorspannung der Schliessbefederung, das Eigengewicht der Ventilplatte u. dgl. meistens unerheblich bleiben.
Die Dichtpressung lässt sich durch Änderung der Dichtleistenbreite erheblich beeinflussen, wobei Kompromisse nötig sind : Schmale Dichtleisten ergeben gute Dichtheit und ausserdem geringere Druckver-
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leisten dagegen erleichtern und verbilligen die Herstellung und Instandhaltung der Ventile und verringern die auftretenden Beanspruchungen und Abnutzungen sowie deren Folgen. Meistens wird die Dichtleistenbreite auf Grund von als zulässig erachteten Flächenpressungen bemessen, die natürlich von der jeweiligen Werkstoffpaarung abhängen und allenfalls auch die Drehzahl des Verdichters, dessen Arbeitsdrücke u. dgl. berücksichtigen können. Die auf Grund dieser Erwägungen ermittelte Breite wurde dann bei allen Dichtleisten eines Ventils verwendet.
Dies ist besonders gut erkennbar, wenn der Ventilsitz mit erhabenen, durch Drehen erzeugten Dichtleisten versehen ist, was überwiegend der Fall ist.
Diese bisher übliche Ausführungsform der Dichtleisten ist jedoch keineswegs die günstigste, weil sie eine weitere Betriebserfahrung nicht berücksichtigt. Bei Mehrring-Ventilplatten brechen nämlich fast immer die äusseren Ringe, woraus man schliessen darf, dass deren Beanspruchungen, z. B. infolge schrägen Aufschlagen der Ventilplatte auf den Sitz, höher sind als jene der inneren Ringe.
Deshalb wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, die Dichtleisten nicht mit gleicher, sondern mit verschiedener Breite auszuführen, derart, dass die jeweils äussersten Dichtleisten zwischen Ventilsitz und Verschlussorgan breiter sind als die inneren, möglichst schmal ausgeführten Dichtleisten.
Die vorgeschlagene Massnahme lässt sich in zweierlei Hinsicht ausnutzen : Zur Verlängerung der Laufzeiten wird man die äusseren Dichtleisten auf Kosten der inneren verbreitern, zur Verringerung der Strömungsverluste wird man dagegen im Falle bereits befriedigender Lebensdauer die dann bei den inneren Dichtleisten vorhandenen Reserven zur Verbreiterung der Durchströmkanäle im Sitz heranziehen oder aber sogar, bei zahlreichen solchen Kanälen, einen Kanal mehr unterbringen können. Es lässt sich leicht abschätzen, dass die derart erzielbaren Herabsetzungen der Verluste nicht unerheblich sind.
Wenn man etwa die Dichtleisten der inneren Kanäle um je 0, 5 mm verschmälert, so ergibt dies bei Kanal-
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etwa 10-20go. Da die Druckverluste etwa quadratisch mit der Geschwindigkeit zunehmen, sind in jenen Fällen, in denen auch die Ventilhübe entsprechend gesteigert werden. Verlustverringerungen bis um etwa 35% zu erwarten. und auch bei unveränderten Ventilhüben erscheinen Verlustverringerungen bis um 20% erreichbar.
In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei halbschematischen Skizzen dargestellt. u. zw. zeigt Fig. 1
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den Axialschnitt durch ein erfindungsgemässes Ventil mit einer Mehrring-Schlitzplatte. Fig. 2 hingegen den Axialschnitt durch eine Ausführungsform mit unabhängigen Einzelringen. Bei beiden Figuren ist nur je der linke Teil des Ventilsitzes 1 und der Schlitzplatte 2 bzw. der Einzelring 2a, 2b... dargesrellt, u. zw. von zwei Kanälen. Die Anzahl der Kanäle bis zu der rechts angedeuteten Mittelachse M der Ventile ist beliebig. Die für die Erfindung belanglosen Teile der Ventile, also die Fänger, Befederungen usw. sind weggelassen.
In der Fig. l ist der Ventilsitz an seiner Oberseite mit Leisten 3 versehen, welche durch Dreharbeit billig und genau herstellbar sind. Der äussere Rand der Schlitzplatte 2 hat einen etwas grösseren Durchmesser als der äusserste Rand der Sitzleisten 3 und ist abgerundet. Dagegen sind die Begrenzungen der Schlitze in der Platte 2 unabgerundet gezeichnet, wie sie sich etwa bei der Erzeugung durch Fräsen oder Stanzen ergeben.
In der Fig. 2 ist dagegen der Sitzspiegel ohne Leisten und die Einzelringe 2a, 2b... sind durchwegs scharfkantig gezeichnet. Die bekannten Abrundungen oder Brechungen der Kanten sind ohne weiteres anbringbar, haben aber mit dem Erfindungsgegenstand nichts zu tun.
In beiden Figuren sind die beim Arbeiten der Ventile massgebenden äusseren und inneren Dichtleistenbreiten B und b kotiert, wobei das kennzeichnende Erfindungsmerkmal, B grösser als b, deutlich erkennbar ist.
Da die bereits angegebenen technischen Vorteile der Erfindung ohne Mehrkosten erzielbar sind, ist diese ein erheblicher Fortschritt.