<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf Ventile und insbesondere auf Gleichstromventile.
Am vorteilhaftesten kann diese Erfindung in den Maschinen der Volumenverdrängung wie Kolbenverdichter zur Anwendung kommen. In modernen Verdichtern verwendet man zur Steuerung des Saug- und Druckhubes selbstwirkende Ventile, die aus einem Abschlussorgan, das in Form eines Tellers bzw. einer Platte ausgeführt ist, einem Sitz, einem Hubbegrenzer und einer Feder bestehen.
Die Ventile gehören zu den wichtigsten Baugruppen eines Verdichters und sollen den folgenden Anforderungen genügen : eine ausreichend grosse äquivalente Fläche, die erforderlich ist, um die Energieverluste in ihnen auf ein Minimum zu reduzieren ; die Eigenschaft, sich schnell bei einem kleinen Überdruck zu öffnen ; das rechtzeitige Schliessen am Saug- und Druckhubende ; eine Dichtigkeit im geschlossenen Zustand ; ein kleines Totraumvolumen ; eine ausreichende Haltbarkeit und Verschleissfestigkeit.
Je höher die Drehzahl der Verdichterwelle, die mittlere Kolbengeschwindigkeit und die Gasdichte sind, desto schwieriger ist es, ein Ventil zu entwickeln, das allen diesen Anforderungen genügt. So müssen zur Verminderung von hydraulischen Verlusten die Gasgeschwindigkeiten im Ventil herabgesetzt werden, aber dazu hat man die Abmessungen und die Anzahl der Ventile zu vergrössern, was jedoch durch die konstruktiven Möglichkeiten begrenzt und mit dem Bestreben im Widerspruch steht, das Totraumvolumen zu verringern.
Anderseits muss mit der Steigerung der Verdichterdrehzahl bei konstanter Masse der beweglichen Verdichterteile die Federkraft steigen. Eine Verstärkung der Feder ruft aber eine zusätzliche Gasdrosselung sowie eine Verminderung der Verdichterleistung hervor.
Eine Leistungssteigerung bei hohen Verdichterdrehzahlen könnte man durch eine weitgehende Verkleinerung der Masse des Abschlussorgans (z. B. des Tellers bzw. der Platte) erzielen, aber das wirkt nachteilig auf dessen Festigkeit.
Die zur Zeit verwendeten Ventile kann man in Teller- und Plattenventile einteilen. Die Tellerventile, zu denen auch die Ringventile gehören, sind keine Gleichstromventile. Bei Weehselbelastungen, denen das Abschlussorgan ausgesetzt ist, werden das Abschlussorgan selbst und der Ventilsitz zerschlagen, was einen Verlust an der Dichtigkeit des Ventils und ein Überströmen des heissen verdichteten Gases herbeiführt ; seinerseits hat das eine Ansatz- bzw. Ölkohlebildung und den Ventilausfall zur Folge.
Ausserdem dreht sich das gefederte Abschlussorgan des Ventils beim Betrieb unter der Wirkung der Vibration und des Drehmoments der Feder, wodurch eine ungleichmässige Anlage des Abschlussorgans am Sitz herbeigeführt wird. Die Herstellung solcher Ventile ist sehr aufwendig, weil sie eine hohe Genauigkeit der Oberflächenbearbeitung des Sitzes und des Abschlussorgans in bezug auf Rauhigkeit und Ebenheit erfordern. Der Arbeitsaufwand wird auch dadurch grösser, dass die wichtigsten Arbeitsorgane eines Ventils aus schwer bearbeitbaren hochfesten Stählen hergestellt werden.
Die Plattenventile sind in ihrer Mehrzahl auch keine Gleichstromventile. Sie werden mit dem Sitz mit einem bzw. mehreren Sitzlöchern und mit der Ventilplatte in der Art einer Scheibe, eines Ringes bzw. eines rechteckigen Streifens ausgeführt. Im unbelasteten Zustand liegen sie am Sitz an, aber unter Gasdruck biegen sie sich nach dem Bogen der Vertiefungen im Hubbegrenzer.
In derartigen Ventilen wird der Sitzquerschnitt über dessen Länge ungleichmässig ausgenutzt, weil bei der Plattenbiegung ein Spalt zum Gasdurchgang von ungleicher Höhe entsteht. Daneben wird mit Rücksicht auf die erforderliche Lebensdauer die maximale Hubhöhe der Ventilplatte klein bemessen, was sich auf die Ventilleistung negativ auswirkt. Ausserdem weisen die Platten ventile eine sehr hohe Turbulenz des ausgelassenen Gasstroms auf, wodurch eine Steigerung der Temperatur und dementsprechend eine verkürzte Lebensdauer des Ventils herbeigeführt werden.
Es sind auch Gleichstromventile bekannt. Sie unterscheiden sich von andern Ventiltypen nicht nur durch die Richtung des Gasstroms, der zwischen den parallel angeordneten Platten fliesst (so z. B. die Gleichstromventile der Firma"Hoerbiger", Österreich), sondern auch durch die grösseren Durchgangsquerschnitte bei vorgegebenen Aussenabmessungen. Die mit ihrem einen Ende festgeklemmten Ventilplatten stehen dem freien Gasstromdurchgang weniger im Wege, wodurch es möglich wird, die Turbulenz zu vermeiden, die Wirtschaftlichkeit und die Leistung des Ventils und des Verdichters im ganzen zu steigern.
Aber jener Umstand, dass die Ventilplatte in solchen Ventilen nur an einem Ende festgespannt ist, ruft deren Vibration im Gasstrom und folglich ein Gasüberströmen beim Ventilbetrieb hervor.
Es ist ein Gleichstromventil bekannt (s. den Urheberschein der UdSSR Nr. 182838), das ein Gehäuse
<Desc/Clms Page number 2>
mit Kanten, parallelen Stirnflächen und einem Vorsprung an einer der Stirnflächen enthält, bei dem an den Kanten seines Gehäuses Sitzflächen ausgeführt sind, die elastische Absperrplatte als ein im Längsschnitt U-förmiger Bügel mit seitlichen, die zungenartigen Verschlussorgane tragenden Stützelementen ausgebildet ist, wobei die erwähnte Absperrplatte am Vorsprung des Ventilgehäuses mittels eines Splints befestigt ist.
Diese Ventilausführung bedingt aber ein verhältnismässig grosses Volumen des Totraumes im Bereich des Vorsprungs am Ventilgehäuse, wodurch die Ventilleistung vermindert wird.
Ausserdem ist die Zuverlässigkeit des Ventils durch das Vorhandensein einer Splinthalterung wesentlich herabgesetzt, weil ein zwischen dem Splint und der Platte bestehendes Spiel infolge der starken Vibrationen beim Ventilbetrieb zur vorzeitigen Ermüdung des Splints und dessen Bruch führt.
Die Splinthalterung der Platte verhindert nicht die Längsverschiebung der Absperrplatte in bezug auf die Austrittsbohrung infolge eines unsatten Splintsitzes in der Bohrung, was einen Abrieb der
Sitzfläche und der Platte selbst herbeiführt, wodurch die Lebensdauer des Ventils verkürzt wird.
Die Splinthalterung begrenzt die Möglichkeit, die Platte auszuwechseln, weil bei jedem Auswechseln der Platte die geometrischen Abmessungen der Bohrung zum Versplinten geändert, u. zw. vergrössert werden. Dieser Nachteil mindert bedeutend die Reparaturfähigkeit des Ventils herab.
Ein Ventil in dieser Ausführung weist keine ausreichende Fertigungsgerechtigkeit infolge der im Längsschnitt U-förmigen Absperrplatte und der im Gehäusevorsprung vorhandenen Bohrung zum Versplinten auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Gleichstromventil zu entwickeln, in dem die Halterung der Absperrplatten am Ventilgehäuse diese Absperrplatten einfach und zuverlässig befestigen und auswechseln lässt.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Gleichstromventil für Maschinen der Volumenverdrängung, das ein Gehäuse mit Kanten und parallelen Stirnflächen wobei im Gehäuse an dessen Kanten Sitzflächen und Auslassöffnungen ausgeführt sind ; elastische Absperrplatten mit U-förmigen Stützelementen, die zungenartige Verschlussorgane tragen, welche an den Sitzflächen normal anliegen, und eine Halterung der Absperrplatten am Ventilgehäuse enthält, erfindungsgemäss an einer der Stirnflächen des Ventilgehäuses Nuten eingearbeitet sind ;
die Absperrplatten sind flach ausgebildet und weisen an den U-förmigen Stützelementen Nasen auf, die in die erwähnten Nuten eingreifen, und die Halterung der Absperrplatten ist an der Stirnfläche des Ventilgehäuses angeordnet und als eine im wesentlichen der Stirnfläche des Ventilgehäuses deckungsgleiche vieleckige Platte ausgeführt und hat an ihren Seiten Andrückfüsse, die über die Kanten des Ventilgehäuses hinausragen und die Absperrplatten an den Sitzflächen des Gehäuses festhalten.
Diese Ventilausführung steigert bedeutend die Fertigungsgerechtheit und vereinfacht die Konstruktion des Ventils, weil die Platten flach ausgebildet sind und die Bohrung zum Versplinten in Fortfall kommt. Die Absperrplattenhalterung, die als vieleckige Platte ausgeführt ist, ermöglicht es, eine beliebige Absperrplatte zu lösen, indem man die Vieleckplatte einfach abnimmt. Zweckmässigerweise ist an der Stirnfläche des Gehäuses eine Grundbohrung ausgeführt, während die Vieleckplatte eine Mittelöffnung aufweist, an deren Umfang Vorsprünge angeordnet sind, die in die Grundbohrung an der Stirnfläche des Ventilgehäuses hineinragen und die erwähnte Platte an der angegebenen Stirnfläche festhalten.
Diese Ausführung der Vieleckplatte ermöglicht es, auf die Anwendung der im Betrieb unzuverlässigen Splinthalterung zu verzichten. Ausserdem vermindert das Vorhandensein einer Grundbohrung an Stelle eines Vorsprungs das Volumen des Ventiltotraums.
Im folgenden wird die Erfindung durch Beschreibung von Beispielen ihrer praktischen Ausführung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert ; es zeigt Fig. 1 eine Gesamtansicht des erfindungsgemässen Gleichstromventils, teilweise abgebrochen ; Fig. 2 das Gehäuse des erfindungsgemässen Gleichstromventils, das in Fig. 1 dargestellt ist ; Fig. 3 die Absperrplatte des erfindungsgemässen Gleichstromventils, das in Fig. 1 dargestellt ist ; Fig. 4 die Absperrplattenhalterung des in Fig. l dargestellten erfindungsgemässen Ventils.
Das Gleichstromventil enthält ein Gehäuse--1-- (Fig. l) mit Kanten --2--, an dessen einer Stirnfläche --3-- sich eine als Vieleckplatte --4-- ausgeführte Halterung befindet, während in einer andern Stirnfläche eine (nicht gezeigte) Öffnung vorhanden ist, die als Einlaufkanal des Ventils dient und von einem Hemd --5-- umgeben ist, das in eine Öffnung der (nicht gezeigten) Platte eingesetzt wird. An
<Desc/Clms Page number 3>
den Kanten --2-- des Gehäuses --1-- liegen Absperrplatten --6-- an. Im Ventilgehäuse ist ein Arbeitsraum --7-- ausgebildet.
An den Kanten --2-- des Gehäuses --1-- (Fig.1, 2) sind Auslassöffnungen - 8-- und Sitzflächen --9-- ausgeführt, deren Rauhigkeit und Ebenheit ein sattes Anliegen der Absperrplatten --6-- sichern. An der Stirnflche --3-- des Gehäuses --1-- sind eine Grundbohrung --10-- und Nuten --11-- eingearbeitet. Im Innenraum --7-- des Gehäuses --1-- ist ein Zerteilen --12-- in der Art einer vielseitigen Pyramide vorhanden, deren Seitenflächenzahl der Anzahl der Gehäusekanten gleich und die Spitze entgegen dem einlaufenden Gasstrom gerichtet ist.
Die Absperrplatte--6-- (Fig. 3) besitzt U-förmige Stützelemente --13--, die ein zungenartiges verschlussorgan --14-- tragen. Die U-förmigen Stützelemente --13-- sind mit Nasen --15-- versehen, die in die Nuten --11-- des Gehäuses --1-- (Fig.1) eingreifen.
Die Halterung der Absperrplatten --6-- am Gehäuse --1-- ist als Vieleckplatte --4-- (Fig.4)
EMI3.1
--16-- hat ;Vieleckplatte --4-- ist eine Öffnung --17-- ausgeführt, an deren Umfang Vorsprünge --18-- angeordnet sind, die in die Grundbohrung --10-- an der Stirnfläche --3-- des Gehäuses --1-- (Fig.1) hineinragen.
Beim Zusammenbau des Ventils werden die Absperrplatten --6-- (Fig.1) auf die Kanten --2-- des
EMI3.2
Dabei liegt die Absperrplatte --6-- an der Sitzfläche --9-- an und die zungenartigen Verschlussorgane - 14-- überdecken die Auslassöffnungen --8--. Auf die Stirnfläche --3-- des Gehäuses --1-- wird die Vieleckplatte --4-- aufgesetzt. Dabei ragen die Vorsprünge --18--, die am Umfang der Öffnung --17-- im Zentrum der Vieleckplatte --4-- angeordnet sind, in die Grundbohrung --10-- hinein, indem sie diese in
EMI3.3
Innere der Grundbohrung --10-- abgebogen sein.
Die auf diese Weise festgelegte Vieleckplatte --4-- hält mit ihren Andrückfüssen --16-- die U-förmigen Stützelemente --13-- der Absperrplatte --6-- an der Sitzfläche --9-- des Gehäuses --1-- fest. Die zwischen der Vieleckplatte --4-- und dem Gehäuse --1-eingeklemmten Nasen --15-- verhindern ein Durchgleiten der Absperrplatte --6-- über die Sitzfläche - -9--, wodurch der Verschleiss der Platte --6-- verhindert wird, der durch diese Längsverschiebung hervorgerufen sein kann.
Das Ventil arbeitet wie folgt : Druckluft wird dem Ventilinnenraum --7-- über einen (nicht gezeigten) Einlaufkanal zugeführt, der vom ringförmigen Hemd --5-- (Fig.1) umgeben ist. Der Druckluftstrom wird durch den Zerteiler --12-- in mehrere Ströme geteilt, deren Anzahl der Kantenzahl des Zerteilers --12-gleich ist. Diese durch die Kanten des Zerteilers --12-- reflektierten Luftströme werden zu den Auslassöffnungen --8-- (Fig.1, 2) geleitet, indem sie die Absperrplatte --6-- von der Sitzfläche --9-abdrücken. Dabei werden nicht nur das an den U-förmigen Stützelementen --13-- befestigte zungenartige Verschlussorgan --14-- (Fig.3), sondern auch die stützelemente --13-- abgedrückt, indem die zungen-
EMI3.4
--14-- entlastetbohrung --10-- hineinragen (Fig.1, 2).
Durch einen Druck über dem Ventil werden die Absperrplatten --6-- gegen die Sitzfläche --9-zuverlässig gepresst, indem sie die Dichtigkeit des Ventils erzielen und ein Überströmen der Luft verhindern.
Das erfindungsgemässe Ventil kann als Saug- und Druckventil in Zylindern von Luft- und Gaskolbenverdichtern mit einer beliebigen Förderleistung bei Drücken bis 1500 kp/cm2 und Drehzahlen der Welle bis 3000 Umdr/min zur Anwendung kommen. Diese Ventile mit den ohne Reibung arbeitenden Platten sind zum Einsatz in Verdichtern ohne Zylinder-und Stopfbuchsenschmierung und in Vakuumverdichtern bestimmt. Die Konstruktion der Ventile sichert deren hohe Reparaturfähigkeit und die Möglichkeit, die Absperrelemente ohne Ausbau der Ventilplatte auszuwechseln.
Die gesteigerte Zuverlässigkeit der Ventile, deren bequeme Bedienung und die Einfachheit der Plattenherstellung ermöglichen es, die Reparaturkräfte einer Verdichteranlage um 35 bis 40% zu vermindern.