AT402541B - Ventil, insbesondere für verdichter - Google Patents

Description

AT 402 541 B

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil, insbesondere für Verdichter, das in ein Gehäuse, z.ß. einen Zylinderkopf, ein- oder an dieses anbaubar und mit wenigstens einer Zugschraube gegen eine Sitzfläche des Gehäuses festspannbar ist, wobei es aus einem Ventilsitz mit Durchgangskanälen, wenigstens einem über diesen beweglich angeordneten Verschlußstück, einem Fänger für das Verschlußstück und wenigstens einem Abstandshalter zwischen dem Ventilsitz und dem Fänger besteht.

Im Ventilbau ist es bekanntlich vielfach erforderlich, die Bestandteile der Ventile miteinander zu verbinden. Dies geschieht in herkömmlicher Weise durch Schrauben oder mittels verformbarer Nieten, die zur Erleichterung der Verformung auch erhitzt werden können. Beide Verbindungsarten sind verhältnismäßig aufwendig oder haben andere Nachteile. Die Schraubverbindungen erfordern bearbeitete Gewindebolzen und Muttern, die wiederum Raum beanspruchen, wogegen die einfacheren Nietverbindungen zu ihrer Herstellung das Aufbringen oft größerer Stauchkräfte erfordern, wodurch die an ihnen anliegenden Ventilteile nachteilig beeinflußt werden können. Wenn die Nieten in erwärmtem Zustand verwendet werden, können die mit ihnen in Berührung kommenden Teile durch die Aufheizung geschädigt werden, z.B. hinsichtlich der Materialhärte.

Aus der AT-242 281 B ist ein Ventil mit einer Mittelschraube zur Verbindung der Ventilteile bekannt. Der über den Fänger oder den Ventilsitz vorstehende Teil der Mittelschraube und die zugehörige Mutter beanspruchen zusätzlichen Raum im Zylinderkopf. Etwas weniger Raum erfordert die Ausführung nach der US-3 082 512 A, bei der anstelle der Mittelschraube ein Hohlniet verwendet wird, der über Elektroden bis zur Rotglut aufgeheizt und dann durch Axialkräfte entsprechend vernietet wird. Durch die Wärmeeinwirkung können die Ventilteile Schaden erleiden. Bei dem aus der DE-1 450 479 A bekannten Ventil ist schließlich keine eigene Verbindung für die Ventilteile vorgesehen. Die Bestandteile des Ventils werden durch eine sie durchsetzende Zugschraube an den Zylinderkopf des Verdichters angepreßt. Diese Ausführung bedingt, daß die Ventilteile lose angeliefert und erst wahrend des Anbaues an den Verdichter zusammengesetzt werden. Dabei können Fehler auftreten, z.B. können Ventilteile zwischen anderen Bestandteilen des Ventils beim Festspannen eingeklemmt werden.

Bei der Erfindung geht es darum, sicherzustellen, daß die einzelnen Bestandteile des Ventils in der richtigen Einbaulage miteinander verbunden und in den Verdichter eingebaut werden. Bekanntlich beziehen die Kompressorhersteller die Ventile vielfach aus Spezialfabriken und bauen sie dann in ihre Kompressoren ein, z.B. dadurch, daß sie die Ventile durch Zugschrauben am Zylinderkopf befestigen. Bei den herkömmlichen Ausführungen setzt dies voraus, daß der Kompressorhersteller die Ventile beim Ein- oder Anbau an den Verdichter selbst zusammenbauen muß. Dabei kommt es immer wieder vor, daß die Ventilteile unrichtig zusammengesetzt werden, was zu Schaden führen kann. Ein weiterer Nachteil der Lieferung der Ventile als Einzelteile ist, daß es beim Ventilhersteller nicht ohne weiteres möglich ist, die nicht zusammengebauten Ventile vor Auslieferung einer Funktionsprüfung zu unterziehen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demnach darin, die Ventilteile schon vor dem Einbau in den Kompressor auf einfache Weise miteinander zu verbinden.

Mit der Erfindung wird die angeführte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Ventilteile zusätzlich zu der oder den Zugschrauben und vor dem Ein- oder Anbau des Ventils in oder an das Gehäuse durch wenigstens eine als Transportsicherung und Montagehilfe dienende Niethülse am Ventilsitz oder am Fänger festgehalten sind, wobei die Hülse in an sich bekannter Weise wenigstens eine von ihrer inneren oder äußeren Mantelfläche ausgehende, sich um ihren Umfang erstreckende Rille aufweist, wodurch die Hülse durch eine in axialer Richtung auf sie ausgeübte Kraft im Bereich der Rillen nach außen oder innen verformbar ist, und daß die Niethülse mit den außenliegenden Ventilteilen, insbesondere mit dem Ventilsitz und dem Fänger durch Klemmung verbunden ist, die übrigen Ventilteile einschließlich eines allenfalls vorgesehenen Abstandshalters in der richtigen Einbaulage auf die Hülse aufgesteckt sind und die Hülse innerhalb der Ventilteile endet oder höchstens mit deren Außenfläche bündig abschließt.

Aus der US-4 112 993 A ist eine Öse für Verkleidungsmaterialien bekannt, die aus zwei Teilstücken besteht, die von beiden Seiten achsgleich gegeneinander in eine Öffnung der Verkleidung eingesetzt werden. Die beiden Teilstücke der Öse greifen ineinander und sind mit verbreiterten Kopfstücken versehen, die an der Außenseite des Verkleidungsmaterials anliegen und über dieses vorragen. Die ineinandergreifen-den Teile der Öse sind mit Umfangsnuten versehen, in deren Bereich sie sich beim Einwirken einer axialen Druckkraft verformen. Dadurch greifen die beiden Teilstücke im Bereich der radialen Nuten ineinander, wodurch sie miteinander verbunden und in der Verkleidung verankert werden.

Bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Niethülse handelt es sich dagegen lediglich um eine Montagehilfe und Transportsicherung, die keine Kopfstücke aufweist und zur Gänze innerhalb der Ventilteile liegt. Sie behindert daher in keiner Weise die endgültige Befestigung des Ventils an seiner Verwendungsstelle, die durch die Niethülsen durchsetzende Zugschrauben erfolgt. Die durch die Erfindung vorgesehene Vormontage des Ventils im Herstellungsbetrieb ermöglicht zunächst eine einfache Funktionsprüfung dessel- 2

AT 402 541 B ben vor Auslieferung und stellt darüber hinaus sicher, daß die Bestandteile beim Verwender des Ventils, der dessen Einbau an der Verwendungsstelle vornimmt, nicht unrichtig zusammengebaut werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann in dem an der Niethülse anliegenden Ventilteil im Bereich wenigstens einer Rille auf der der Rille gegenüberliegenden Seite der Mantelfläche der Niethülse in an sich bekannter Weise eine Aussparung vorgesehen sein. Beim Verformen der Niethülse durch Aufbringen einer Axialkraft dringt das im Bereich der Rillen wulstartig verformte Material in die jeweilige Aussparung ein, füllt diese aus und bewirkt so eine spielfreie Verbindung zwischen der Niethülse und den Ventilteilen, die auch in axialer Richtung zugfest ist. Wenn kleinere Beanspruchungen auftreten, genügen zur Herstellung einer festen Verbindung aber auch glatte Wände der miteinander zu verbindenden Ventilteile, ohne Aussparungen, insbesondere wenn die mit der Niethülse zusammenwirkenden Wände rauh sind, z.B. durch Stanzbruch.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann im Bereich eines Endes der Niethülse eine von der inneren Mantelfläche derselben ausgehende Rille vorgesehen und am anderen Ende der Niethülse der an dieser außen anliegende Ventilteil trichterförmig erweitert sein. Die Axialkraft zur Verformung der Niethülse wird dabei auf dasjenige Ende der Niethülse aufgebracht, das im trichterförmig erweiterten Ventilteil liegt. Dadurch wird erreicht, daß zunächst im Bereich der Rille eine Verformung mit Wulstbildung nach außen und damit eine spielfreie Verbindung mit dem anliegenden Ventilteil erfolgt, worauf das im trichterförmig erweiterten Ventilteil liegende Ende der Niethülse durch weitere Aufbringung der Axialkraft radial in die trichterförmige Erweiterung aufgeweitet wird. Dadurch wird eine spielfreie, von Toleranzen weitgehend unabhängige Verbindung der Ventilteile erzielt, wobei durch die radiale Ausweitung eine zusätzliche Zentrierung und Verfestigung erreicht wird.

Bei einer anderen Variante der Erfindung können im Bereich beider Enden der Niethülse Rillen vorgesehen sein. Dabei erfolgt an beiden Enden der Niethülse die Verbindung mit den anliegenden Ventilteilen durch wulstartige Aufweitung der Niethülse, wobei auch bei dieser Ausführung eine exakt definierte, spielfreie Verbindung erzielt wird, u.zw. entweder allein durch Verklemmen oder auch dadurch, daß die wulstartigen Vorsprünge allenfalls vorgesehene Aussparungen der anliegenden Ventilteile spielfrei ausfüllen. Durch die beim Stauchen der Niethülse auftretende Verkürzung werden die miteinander verbundenen Ventilteile gegeneinander gepreßt, so daß auch in axialer Richtung eine feste Verbindung erzielt wird.

Die Niethülse kann im Rahmen der Erfindung auch mehrere Rillen aufweisen, wobei mehrere Ventilteile mit einer Niethülse miteinander verbunden werden können. Dabei ist es vorteilhaft, bei einer Niethülse mit mehr als einer Rille die Rillen ungleich tief und/oder ungleich breit auszubilden. Mit dieser Maßnahme kann erreicht werden, daß beim Aufbringen der Axialkraft auf die Niethülse, um die Verbindung zu bewirken, die einzelnen, mit den Rillen versehenen Bereiche nicht gleichzeitig, sondern aufeinanderfolgend verformt werden, weil bei einer tieferen oder breiteren Rille die verbleibende Wandung der Niethülse schwächer ist und sich deshalb schon durch Einwirkung einer kleineren Axialkraft früher verformt als die Wandung im Bereich einer weniger tiefen oder breiten Rille.

Erfindungsgemäß wird eine Ausführung bevorzugt, bei der die Tiefe oder die Breite der Rillen an dem Ende der Niethülse, auf das die Axialkraft zur Verformung aufgebracht wird, am kleinsten ist und gegen das andere Ende der Niethülse stufenweise zunimmt. Auf diese Weise ist es möglich, die Reihenfolge der Verformung der mit Rillen versehenen Bereiche der Niethülse vorauszubestimmen. Der von der Aufbringungsstelle der Axialkraft am weitesten entfernt liegende Rillenbereich wird dabei zuerst verformt, wodurch sichergestellt wird, daß in allen verformten Bereichen eine sichere, spielfreie und auch in Achsrichtung feste Verbindung erzielt wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann wenigstens eine der Niethülsen von einer im Zylinderkopf eines Verdichters verankerten Zugschraube zum Befestigen des Ventils durchsetzt sein. Vorteilhaft wird dabei die Zugschraube durch die Niethülse hindurch in ein Gewinde eingeschraubt, das sich in einer abgesetzten Bohrung befindet, die auch die Niethülse aufnimmt. Da zur Verformung der Niethülse nur verhältnismäßig kleine Kräfte erforderlich sind, besteht dabei keine Gefahr, daß das Gewinde beim Herstellen der Nietverbindung bzw. beim Verformen der Niethülse durch die aufgebrachten Axialkräfte beschädigt wird.

Die erfindungsgemäßen Niethülsen bestehen aus verformbarem Material, das in Abhängigkeit vom jeweiligen Anwendungsfall, z.B. von den auftretenden Kräften, gewählt wird. Sie können beispielsweise aus Stahl, Leichtmetall, Messing oder einer anderen Metallegierung bestehen, allenfalls auch aus verformbarem Kunststoff.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigt Fig. 1 ein in einen Zylinderkopf eingebautes Verdichterventil mit einer erfindungsgemäßen Niethülse im axialen Mittelschnitt, Fig. 2 dazu eine vergrößerte Darstellung des Ventils, teilweise im Mittelschnitt, und Fig. 3 ein Detail in 3

AT 402 541 B nochmals vergrößerter Darstellung, ln Fig. 4 ist eine Variante der erfindungsgemäßen Niethülse vergrößert schematisch dargestellt.

Das gemäß Fig. 1 in einen Zylinderkopf 1 eines Verdichters eingebaute Ventil 2 ist ein Druckventil und besteht aus einem Ventilsitz 3, einem als Führungsring ausgebildeten Abstandhalter 4 und einer den Fänger 5 bildenden Pufferplatte, zwischen denen weitere Ventilteile angeordnet sind. Die Ventilteile werden durch eine Niethülse 6 zusammengehalten, die mit einem Ende im Ventilsitz 3 befestigt ist, den Abstandhalter 4 und die um diesen herum angeordneten Ventilteile durchsetzt und mit seinem anderen Ende im Fänger 5 verankert ist. Die Niethülse 6 ist von einer Zugschraube 7 durchsetzt, die in ein Gewinde 8 im Ventilsitz 3 eingeschraubt ist und das Ventil 2 gegen eine Sitzfläche 9 in einer Ausnehmung des Zylinderkopfes 1 festspannt, in die das Ventil 2 eingesetzt oder eingepreßt ist.

Fig. 2 zeigt das vom Zylinderkopf abgenommene Ventil 2 in teilweise geschnittener Darstellung. Zwischen dem Ventilsitz 3 und dem Fänger 5 sind ein ringförmiges Verschlußstück 10 und eine aus zwei Federringen bestehende Befederung 11 angeordnet, die an radialen Fortsätzen 12 des Abstandhalters 4 gleitend geführt sind. Der Ventilsitz 3 ist mit Durchgangskanälen 13 versehen, die durch das Verschlußstück 10 abgedeckt sind. Der Fänger 5 weist Durchgangsschlitze 14 auf. Die im Ventilsitz 3 vorgesehene Gewindebohrung 8 ist im oberen Teil des Ventilsitzes 3 unter Bildung eines Absatzes 15 erweitert. In diesem erweiterten Teil der Gewindebohrung 8 ist die Niethülse 6 befestigt.

In Fig. 3 ist die Niethülse 6 zusammen mit den sie umgebenden Ventilteilen vergrößert dargesteilt. Die rechte Hälfte der Fig. 3 zeigt die Niethülse 6 vor der Vernietung, wogegen aus der linken Hälfte die fertige Nietverbindung zu entnehmen ist. Die Niethülse 6 ist in die erweiterte Gewindebohrung 8 eingesetzt und sitzt mit ihrem unteren Ende auf dem Absatz 15 auf. Sie ist im Bereich dieses Endes mit einer Rille 16 versehen, die von der inneren Mantelfläche 17 der Niethülse 6 ausgeht und sich radial nach außen erstreckt. Die äußere Mantelfläche 18 der Niethülse 6 liegt an einer zylindrischen Wand des Ventilsitzes 3 an. Am oberen Ende der Niethülse 6 ist die abgesetzte Gewindebohrung 8 mit einer trichterförmigen Erweiterung 20 versehen.

Wenn auf die Niethülse 6 in Richtung des in der linken Hälfte der Fig. 3 eingezeichneten Pfeiles 21 eine Axialkraft aufgebracht wird, führt dies zu einer Stauchung der Niethülse 6. Die Rille 16 wird zusammengeschoben, wie in der linken Hälfte der Fig. 3 gezeigt ist, was zur Folge hat, daß die Außenwand der Niethülse 6 im Bereich der Rille 16 radial nach außen erweitert wird, sich an die sie umgebende Wand der abgesetzten Bohrung 8 im Ventilsitz 3 anpreßt und so die Niethülse 6 im Ventilsitz 3 festklemmt. Bei weiterem Aufbringen der Axialkraft wird das obere Ende der Niethülse 6 aufgeweitet und radial nach außen in die trichterförmige Erweiterung 20 verformt. Es könnte aber auch am oberen Ende der Niethülse 6 bloß eine glatte Bohrung ohne Erweiterung im Fänger 5 vorgesehen sein.

Durch das Verklemmen und axiale Stauchen der Niethülse 6 entsteht eine genau definierte, feste und spielfreie Verbindung zwischen den einzelnen Bestandteilen des Ventils, die weitgehend von Toleranzen unabhängig ist. Durch die radiale Aufweitung am Außendurchmesser der Niethülse 6 wird eine zusätzliche Zentrierung und Verfestigung erreicht. Da die erforderliche Stauchkraft verhältnismäßig klein ist, kommt es zu keinerlei Deformation oder Beschädigung des Gewindes in der Gewindebohrung 8. Das Ventil kann daher mit Hilfe der Niethülse 6 im Herstellerwerk vormontiert sowie für die Lagerung und für den Transport gesichert werden. Beim Verdichterhersteller ist es lediglich erforderlich, das fertig montierte Ventil in den Zylinderkopf einzusetzen und gemäß Fig. 1 durch eine oder mehrere Zugschrauben 7 zu sichern.

In Fig. 4 ist eine Variante der in Fig. 3 dargestellten Niethülse 6 gezeigt. Auch hier sitzt die Niethülse 6 mit ihrem unteren Ende auf dem Absatz 15 der erweiterten Gewindebohrung 8 auf und ist durch die mit Hilfe einer Rille 16 bewirkte Verformung mit dem Ventilsitz 3 verbunden. Abweichend von der Ausführung nach Fig. 3 ist jedoch gemäß Fig. 4 im Bereich der Rille 16 in der Wand des Ventilsitzes 3 eine Aussparung 19 vorgesehen, die der Rille 16 gegenüberliegt. Außerdem ist in der Nähe des oberen Endes der Niethülse 6 eine weitere Rille 22 vorgesehen, der an der äußeren Mantelfläche 18 eine Aussparung 23 im Fänger 5 gegenüberliegt.

Aus der rechten Hälfte der Fig. 4 ist zu erkennen, daß die Rille 22 schmäler und weniger tief als die Rille 16 am anderen Ende der Niethülse 6 ist. Dies hat zur Folge, daß die verbleibende Wandstärke der Niethülse 6 im Bereich der Rille 16 kleiner ist als im Bereich der Rille 22. Beim Aufbringen der zum Vernieten erforderlichen Stauchkraft in Richtung des Pfeiles 21 wird daher die Niethülse 6 zuerst im Bereich der Rille 16 verformt, bis der dadurch gebildete Wulst die Aussparung 19 im Ventilsitz 3 ausgefüllt hat. Erst danach verformt sich bei weiterem Aufbringen der Stauchkraft die Niethülse 6 auch im Bereich der Rille 22, wobei die Aussparung 23 im Fänger 5 ausgefüllt wird. Wenn die Verbindung zwischen dem Fänger 5 und der Niethülse 6 in axialer Richtung nur wenig belastbar sein muß, kann auf die Aussparung 23 auch verzichtet und die Verbindung nur durch Verklemmen hergestellt werden. 4

Claims (7)

1. AT 402 541 B Es wird also auch bei dieser Ausführung eine feste, spielfreie und sichere Verbindung der Ventilteile durch bloßes Aufbringen einer Axialkraft auf die Niethülse 6 erreicht. Aus dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist zu erkennen, daß in der Niethülse 6 auch mehr als zwei Rillen angeordnet werden können. So könnte im Bereich des Abstandhalters 4 eine weitere Rille vorgesehen sein, mit einer zugeordneten Aussparung im Abstandhalter 4, wodurch auch dieser beim Stauchen der Niethülse 6 unmittelbar mit dieser verbunden würde. Durch Wahl der Breite und der Tiefe der einzelnen Rillen kann die Reihenfolge der beim Stauchvorgang auftretenden Verformungen der mit Rillen versehenen Bereiche der Niethülse 6 den jeweiligen Anforderungen entsprechend gewählt werden. Da beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 die Niethülse 6 durch Wulstbildung nach außen verformt wird, entsteht praktisch keine Verengung des Innendurchmessers der Niethülse 6, so daß ein beim Stauchvorgang allenfalls verwendeter Zentrierdorn nach Verformung der Niethülse ohne Schwierigkeiten mit verhältnismäßig geringer Kraft aus dieser herausgezogen werden kann. Die Ausführungsbeispiele zeigen, daß die Niethülse 6 durch bloßes Aufbringen einer Axialkraft ohne besondere Werkzeuge wahlweise nach außen oder nach innen verformt werden kann, in Abhängigkeit davon, ob die in der Niethülse vorgesehenen Rillen von deren Innenmantel oder von deren Außernantel ausgehen. Bei mehreren Rillen in derselben Niethülse kann überdies die Reihenfolge der auftretenden Verformungen wahlweise durch die Tiefe und Breite der Rillen bestimmt werden. Patentansprüche 1. Ventil, insbesondere für Verdichter, das in ein Gehäuse, z.B. einen Zylinderkopf, ein- oder an dieses anbaubar und mit wenigstens einer Zugschraube gegen eine Sitzfläche des Gehäuses festspannbar ist, wobei es aus einem Ventilsitz mit Durchgangskanälen, wenigstens einem über diesen beweglich angeordneten Verschlußstück, einem Fänger für das Verschlußstück und wenigstens einem Abstandshalter zwischen dem Ventilsitz und dem Fänger besteht, dadurch gekennzeichnet daß die Ventilteile (3,4,5) zusätzlich zu der oder den Zugschrauben (7) und vor dem Ein- oder Anbau des Ventils in oder an das Gehäuse durch wenigstens eine als Transportsicherung und Montagehilfe dienende Niethülse (6) am Ventilsitz (3) oder am Fänger (5) festgehalten sind, wobei die Hülse (6) in an sich bekannter Weise wenigstens eine von ihrer inneren oder äußeren Mantelfläche ausgehende, sich um ihren Umfang erstreckende Rille (16,22) aufweist, wodurch die Hülse (6) durch eine in axialer Richtung auf sie ausgeübte Kraft im Bereich der Rillen (16,22) nach außen oder innen verformbar ist, und daß die Niethülse (6) mit den außenliegenden Ventilteilen, insbesondere mit dem Ventilsitz (3) und dem Fänger (5) , durch Klemmung verbunden ist, die übrigen Ventilteile (3,4,5) einschließlich eines allenfalls vorgesehenen Abstandshalters (4) in der richtigen Einbaulage auf die Hülse (6) aufgesteckt sind und die Hülse (6) innerhalb der Ventilteile (3,4,5) endet oder höchstens mit deren Außenfläche bündig abschließt.
2. 2. Ventil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß in dem an der Niethülse (6) anliegenden Ventilteil (3,5) im Bereich wenigstens einer Rille (16,22,26) auf der der Rille (16,22,26) gegenüberliegenden Seite der Mantelfläche (17,18) der Niethülse (6) in an sich bekannter Weise eine Aussparung (19,23,27) vorgesehen ist.
3. 3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich eines Endes der Niethülse (6) eine von der inneren Mantelfläche (17) derselben ausgehende Rille (16) vorgesehen ist und am anderen Ende der Niethülse (6) der an dieser außen anliegende Ventilteil (5) trichterförmig erweitert ist (Fig. 3).
4. 4. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich beider Enden der Niethülse (6) Rillen (16,22) vorgesehen sind (Fig. 4).
5. 5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Niethülse (6) mit mehr als einer Rille die Rillen (16,22) ungleich tief und/oder ungleich breit sind.
6. 6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe oder die Breite der Rillen (22) an dem Ende der Niethülse (6), auf das die Axialkraft zur Verformung aufgebracht wird, am kleinsten ist und gegen das andere Ende der Niethülse (6) stufenweise zunimmt. 5 AT 402 541 B
7. 7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Niethülsen (6) von einer im Zylinderkopf (1) eines Verdichters verankerten Zugschraube (7) zum Befestigen des Ventils (2) durchsetzt ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 6