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Ventilsitz oder Hubfänger von Plattenventilen für Pumpen und Verdichter
Die Erfindung betrifft eine besondere Ausbildung der Strömungskanäle in Ventilsitzen oder Hubfän- gern von Plattenventilen für Pumpen und Verdichter.
Für Pumpen und Verdichter werden in der Regel ringförmige Plattenventile verwendet, die im wesent- lichen aus dem Ventilsitz, der Ventilplatte und dem Hubfänger bestehen. In diesen Teilen befinden sich
Strömungskanäle für den Gasdurchtritt.
Die Strömungskanäle im Ventilsitz und Hubfänger werden nach verschiedenen Verfahren hergestellt.
So ist es bekannt, in Ventilsitze und Hubfänger aus Stahl die Strömungskanäle durch Fräsen einzuarbei- ten. Diese Fertigung hat den Nachteil, dass sowohl die Arbeitszeit infolge der Vielzahl der in einem Ven- tilsitz bzw. Hubfänger vorhandenen Strömungskanäle sowie auch der Werkzeugverschleiss auf Grund der aus strömungstechnischen Gründen konisch ausgeführten Form der Strömungskanäle sehr hoch ist.
Weiterhin hat man Ventilsitze und Hubfänger aus Gusseisen mit eingegossenen Strömungskanälen hergestellt. Dieses Material ist jedoch zu spröde, so dass es bei hochtourigen Pumpen und Verdichtern auf Grund der kurzen Öffnungs-und Schliesszeiten der Ventile zu Ventilbrüchen kommt und somit schwere
Schäden an der Maschine auftreten können. Ausserdem ist der schädliche Raum bei diesen Plattenventilen durch die aus Festigkeitsgründen erforderliche grössere Materialstärke gegenüber den Ventilsitzen und Hubfängern aus Stahl grösser.
Zur Vermeidung der bei dem bekannten Verfahren geschilderten Nachteile ist man dazu übergegangen, Ventilsitze und Hubfänger im Warmpress-Fliessverfahren herzustellen. Bei diesem Verfahren werden die Strömungskanäle mit Hilfe einer geeigneten Patrize und der dazugehörigen Matrize in das auf ent- sprechende Temperatur vorgewärmte Werkstück aus Stahl so eingepresst, dass das Material nach aussen geprägt wird. Durch anschliessendes mechanisches Bearbeiten wird dieses vorstehende Material entfernt, so dass die Strömungskanäle freigelegt werden.
Bei diesem Verfahren muss aber die konische Form, d. h. der Winkel der Flanken der konischen Strömungskanäle, verhältnismässig gross ausgeführt werden, um ein Festkleben des Ventilsitzes an der Patrize infolge der durch die rasche Abkühlung hervorgerufenen Schrumpfung beim Pressvorgang zu verhindern.
Durch den grossen Winkel der konischen Strömmgskanäle ist man gezwungen, die Stegbreite zwischen den Strömungskanälen verhältnismässig stark auszuführen. Bei Ventilen grossen Durchmessers lässt sich dann die notwendige Anzahl Strömungskanäle und damit der erforderliche Strömungsquerschnitt nicht mehr unterbringen. Weiterhin steigt bei grossen Ventilen mit dem aus Festigkeitsgründen stärkeren Querschnitt durch den grossen Winkel die Menge des zu drückenden Materials so stark an, so dass das Material schlecht fliesst und Ausschuss durch unvollständig geformte Werkstücke eintreten kann. Schliesslich vergrössert sich durch die grossen Winkel der schädliche Raum der Maschine, was eine Leistungsminderung zur Folge hat.
Das genannte Verfahren eignet sich in dieser Art deshalb nur für Ventile kleineren Durchmessers, deren obere Grenze zirka 70 mm beträgt, weil bei dem damit verbundenen kleineren Querschnitt sich die
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angeführten Nachteile nur in geringem Ausmass auswirken.
Erfindungsgemäss werden bei der Ausbildung der Strömungskanäle in Ventilsitzen und Hubfängern von
Plattenventilen grösseren Durchmessers die Nachteile der bekannten Verfahren dadurch beseitigt, dass die
Flanken der Strömungskanäle an der Aussenseite in bezug auf die Mittelachse mit einem grösseren Winkel als auf der Innenseite versehen werden.
Dies bewirkt, dass sich bei Anwendung des Warmpress-Fliessver- fahrens beim Abkühlen während des Pressvorganges die inneren Flanken der Strömungskanäle infolge der
Schrumpfung von der Parrize lösen und an den äusseren Flanken infolge des grösseren Winkels die Selbst- hemmung stark herabgesetzt wird und damit ein Festklemmen des Werkstückes an der Patrize nicht mehr möglich ist. Hiedurdi könnendie Strömungskanäle wesentlich schmäler gehalten werden, so dass sich der erforderliche Strömungsquerschnitt bei geringstem schädlichem Raum erreichen lässt. Dies hat weiterhin den Vorteil, dass durch die schmäleren Erhebungen der Patrize der Kraftbedarf beim Pressen verringert und ein besseres Fliessen des Materials erreicht wird, so dass sich die Matrize und die Patrize vollständig mit
Material ausfüllen.
Die Erfindung lässt sich sinngemäss auch für andere Werkstücke verwenden, die durch das Warmpress-
Fliessverfahren mit derartigen Öffnungen versehen werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt den Querschnitt durch einen Ventilsitz mit nierenförmigen Strömungskanälen nach Schnitt A-B der Fig. 2, Fig. 2 zeigt die Draufsicht zu Fig. 1, Fig. 3 einen vergrösserten Ausschnitt aus Fig. 1, Fig. 4 die Draufsicht auf eine
Patrize und Fig. 5 einen Schnitt C-D nach Fig. 4.
Nach Fig. 1 und 2 ist der Ventilsitz mit Strömungskanälen 2 versehen. In Fig. 3, als Ausschnitt zu Fig. l, sind die unterschiedlichen Winkel der Flanken der Strömungskanäle 2 zu erkennen. Der Winkel a der gegen die Mittelachse zu liegenden Flanke des Strömungskanals 2 ist kleiner als der Winkel ici der in bezug auf die Mittelachse aussen liegenden Flanke des Strömungskanals. An der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Patrize sind die Flanken der Erhebungen spiegelbildlich mit den gleichen unterschiedlichen Winkeln versehen.
Bei der Herstellung der Strömungskanäle 2 wird das Ventil 1 auf die erforderliche Temperatur vorgewärmt und die Patrize 3 mit Hilfe einer Presse in den Ventilsitz 1 gedrückt. Hiebei kühlt sich das Ventil 1 rasch ab. Infolge der eintretenden Schrumpfung des Materials des Ventiles 1 lösen sich die inneren Flanken der Strömungskanäle 2 von der Innenseite der Erhebungen 4 der Patrize 3. Die äusseren Flanken der Strömungskanäle 2 drücken durch die Schrumpfung gegen die äusseren Flanken der Erhebungen 4 der Patrize 3.
Durch den im Verhältnis zum inneren Winkel a grösseren äusseren Winkel 8 wird die Selbsthemmung vermindert, so dass durch eine geeignete Einrichtung, beispielsweise einen Auswerfer, das Ventil 1 leicht von der Patrize 3 gelöst werden kann.