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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung zumindest eines aus einer mittig gespannten Platte ausgedrehten Ventildichtringes, vorzugsweise eines Kompressorventi- Dichtringes aus gegebenenfalls faserverstärktem Kunststoff
Ventildichtringe der genannten Art sind als profilierte, separate Kunststoff ringe für Kompressorventile seit langer Zeit in verschiedensten Ausführungen bekannt. Siehe dazu nur als Beispiel EP 345 245 A2, AT 391 928 B, US 4, 483, 363 A, US 3, 536, 094 A oder GB 2 071 818 A. In all den genannten Schriften sind Kunststoffe als Material für die Ventildichtringe und diverse damit einhergehende Schwierigkeiten bzw. Dichtprobleme angesprochen.
Es hat sich nämlich im Zusammenhang mit derartigen Kunststoffringen herausgestellt, dass diese auch bei sorgfältigem Herstellen stets gewisse Form-und/oder Dimensionsungenauigkeiten aufweisen. Die auftretenden Spalte werden zwar zufolge des relativ nachgiebigen Materials im Betrieb entsprechender Ventile unter der Wirkung des herrschenden Differenzdruckes und unter entsprechender Verformung des Ventildichtringes geschlossen, was aber andererseits eine Verwendung derartiger Ventildichtringe nur bei Differenzdrücken oberhalb von etwa 8 bis 10 bar erlaubt,
da die Undichtheiten bei kleineren Differenzdrücken nicht ausreichend schnell oder gut geschlossen werden
Die genannten Schriften zum Stande der Technik beschäftigen sich zumindest zum Teil mit der Beseitigung oder Verringerung dieser Schwierigkeiten durch konstruktive Massnahmen betreffend die zusammenwirkenden Dichtflächen am Ventilsitz und Ventildichtring, was aber durchwegs die erwähnten Probleme bei geringeren Differenzdrücken nicht zufriedenstellend löst Über die eigentliche Herstellung oder eine anfällig Bearbeitung der Kunststoffringe selbst ist nichts konkretes geoffenbart Lediglich in der zuletzt erwähnten GB 2 071 818 A ist im Zusammenhang mit Polytetrafluorethylen oder Ähnlichem als Werkstoff davon die Rede, dass die Ventildichtnnge auf jede geeignete Weise bearbeitet, gegossen, gespritzt bzw. hergestellt sein können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Ventildichtringe der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass die erwähnten Schwierigkeiten vermieden werden und dass insbesonders auch ein Einsatz derartiger Dichtringe für relativ geringe Differenzdrücke (unterhalb von etwa 8 bis 10 bar) möglich ist.
Die Erfindung geht von dem Umstand bzw. der Überlegung aus, dass KunststoffVentildichtringe der genannten Art heutzutage aus zentral gespannten Platten herausgedreht bzw ausgestochen werden, wobei offenbar der letztendlich freie, abgestochene Ring vorher Im Plattenmaterial vorhanden gewesene geringfügige Spannungen durch entsprechende geringfügige Verformungen ausgleicht Auch ein sauber und glatt ausgedrehter Kunststoff-Ventildichtring weist demnach zumindest geringfügige Abweichungen von der idealen Ringform auf, welche die erwähnten Schwierigkeiten bei der Zusammenwirkung der entsprechenden Dichtflächen bei geringen Differenzdrücken bedingen.
Diese Verformungen können aber nicht einfach durch ein Einspannen des aus der Platte herausgedrehten bzw. abgestochenen Ringes, beispielsweise in einem Backenfutter oder dergleichen, und entsprechende Nachbearbeitung beseitigt werden, da damit nur wiederum die Gefahr einer vorübergehenden elastischen Verformung des Ringes und damit weiterer Ungenauigkeiten bei der Nachbearbeitung einhergehen würde.
Davon ausgehend ist gemäss der Erfindung zur Lösung der genannten Aufgabe eine Bearbeitungsvorrichtung vorgesehen, weiche eine mit einem Kalibersitz für den zu bearbeitenden Ventildichtring ausgestaltete und an den Dichtflächen mit einer schleifenden Oberfläche versehene Schleifplatte umfasst, an weiche der zu bearbeitende Ventildichtring über eine Andrückeinheit mit einer Andrückkraft gedrückt ist, die im wesentlichen der im Betrieb des Ventildichtringes auf diesen wirkenden Schliesskraft entspricht, sowie mit einem Schleifantrieb zur relativen Verdrehung der Schleifplatte gegenüber dem zu schleifenden Ventildichtring.
Mit dieser Vorrichtung wird also unter Verwendung eines mit einer schleifenden Oberfläche (beispielsweise eine entsprechend geformte metallische Schleifplatte mit aufgebrachtem Schleifmaterial) versehenen Kalibersitzes und Einschleifen des Ringes durch Drehung desselben unter Belastung die normale Belastung des Ventildichtringes im Ventil bei der Bearbeitung simuliert, was zusammen mit dem Wegfall jeglicher punktueller Einspannbelastung eine zuverlässige Beseitigung der von der Herstellung herrührenden Verformungen ermöglicht.
Es ergibt sich damit ein bearbeiteter Ventildichtring, bei dem die beschriebenen, vorher im Plattenmaterial vorhanden gewesenen inneren Spannungen und ähnliche Verformungen sich nicht auf die endgültige Ringform bzw. -dimension auswirken können, sodass derartige Kunststoff-Dichtringe erstmals auch für geringe Differenzdrücke Anwendung finden können.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Andrückeinheit eine, vorzugsweise konzentrisch zum Kalibersitz eingespannte, vom Schleifantrieb unter Ausübung der auf den zu bearbeitenden Ventildichtring wirkenden Andrückkraft drehend angetnebene Andrückscheibe aufweist, welche an der dem Ventildichtring zugewandten Seite eine elastische Auflage, vorzugsweise aus Moosgummi, besitzt Dies ermöglicht eine sehr einfache Ausgestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung, wobei die Belastung des zu bearbeitenden Ventildichtringes zusammen mit dem Antrieb für das Schleifen über die angetriebene Andrückscheibe aufgebracht wird.
Diese Andrückscheibe kann beispielsweise in einer
Ständerbohrmaschine anstelle eines Bohrwerkzeuges eingespannt sein und einen zu bearbeitenden Ventildichtring relativ zu der feststehenden Schleifplatte mit dem Kalibersitz drehen.
Die Schleifplatte kann in bevorzugter weiterer Ausgestaltung der Erfindung konzentrische Kalibersitze für zumindest zwei gleichzeitig zu bearbeitende, unterschiedlich grosse Ventildichtringe aufweisen, was die gleichzeitige Bearbeitung bzw. Einschleifung beispielsweise auch eines gesamten Satzes von Ventildichtringen für ein komplettes Kompressorventil in einem Arbeitsgang ermöglicht.
Die Erfindung wird im folgenden noch anhand der in der Zeichnung teilweise schematisch dargestellten Ausführungen näher erläutert. Fig 1 zeigt dabei einen schematischen Detailschnitt durch einen Kunststoff-Ventildichtring in der Zusammenwirkung mit dem entsprechenden Ventilsitz,
Fig 2 zeigt eine Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung in teilweise schematischer
Explosionsdarstellung und Fig. 3 zeigt einen teilweisen Schnitt durch eine ähnlich wie in Fig 2 ausgebildete erfindungsgemässe Vorrichtung-auf der linken Seite mit eingelegten Ventildichtringen und Andrückscheibe und auf der rechten Seite nur die Schleifplatte alleine.
Bezüglich Anordnung und genereller Funktion von Kompressorventilen mit separaten Kunststoff-Ventildichtringen wird hier beispielsweise auf die eingangs angesprochenen Druckschriften zum Stande der Technik verwiesen. Gemäss Fig. 1 ist zu erkennen, dass der im wesentlichen ringförmige Durchtrittsquerschnitt 1, der seitlich von den beiden konzentrischen Ringstegen 2 begrenzt wird, von einem schraffiert angedeuteten Ventildichtring 3 abgedichtet wird, der gewisse, hier übertrieben dargestellte Formungenauigkeiten bzw. Dimensionsungenauigkeiten aufweist, die letztendlich (im unbelasteten Zustand) zu einem mit 4 angedeuteten offenen Spalt führen Dieser offene Spalt 4 wird zufolge der Elastizität bzw. Verformbarkeit des Materials des Ventildichtrings 3 unter der Wirkung eines ausreichend hohen Differenzdruckes geschlossen, welcher hier durch die Pfeile 5 angedeutet ist.
Unter der Wirkung dieses Differenzdruckes (zwischen dem Bereich des Durchtrittsquerschnitts 1 und dem Bereich oberhalb der eigentlichen Dichtflächen 6) kippt der Ventildichtring 3 (ggf. unter zusätzlicher Stauchung) dann in die durchgehend ohne Schraffur dargestellte Stellung 3', womit er an beiden Dichtflächen 6 rundum anliegt, was aber üblicherweise erst bei höheren Differenzdrücken passiert.
Bis zu diesem Kippen und damit Dichtwerden kann auf der in der Darstellung rechten Seite durch den angedeuteten Spalt 4 eigentlich abzudichtendes Medium ausströmen, was vermieden oder zumindest in der Auswirkung beschränkt werden soll
Bei der Vorrichtung gemäss Fig 2 ist eine mit mehreren (hier vier) Kalibersitzen 7 für die zu bearbeitenden Ventildichtringe 3 ausgeführte und an den eigentlichen Dichtflächen auf hier nicht ersichtliche Weise mit einer schleifenden Oberfläche versehene Schleifplatte 8 vorgesehen, an welche die zu bearbeitenden Ventildichtringe 3 über eine Andrückeinheit 9 mit einer im wesentlichen der im Betrieb der Ventildichtringe 3 auf diese wirkenden Schliesskraft entsprechenden Andrückkraft (Pfeil F) angedrückt sind.
Die Andrückeinheit 9 ist mit einem hier nicht dargestellten Schleifantrieb zur relativen Verdrehung von Schleifplatte 8 und zu schleifenden Ventildichtringen 3 ausgeführt, welcher hier nur mittels eines Pfeiles 10 symbolisiert ist.
Die Andrückeinheit weist eine konzentrisch zu den Kalibersitzen 7 eingespannte, vom Schleifantrieb unter Ausübung der Andrückkraft auf die zu bearbeitenden Ventildichtringe 3 drehend angetriebene Andrückscheibe 11 auf, welche an der den Ventilringen 3 zugewandten Seite eine elastische Auflage 12, vorzugsweise aus Moosgummi oder dergleichen, trägt
Die Schleifplatte 8 bzw die Kaliber sitze 7 sind mechanisch präzise vorzugsweise aus Stahl oder dgl. gefertigt, wobei auf den Profilflächen (entsprechend den Dichtflächen des Ventils) beispielsweise galvanisch ein Schleifmittel (beispielsweise aus Industriediamanten oder dergleichen) aufgebracht ist.
Damit können undichte Ventilringe auf bzw. in diesen Kalibersitzen mit Hilfe der Andrückscheibe, welche im wesentlichen die im Betrieb des Ventildichtringes auch auf diesen selbst wirkende Schliesskraft simuliert und auf die eine flexible Auflage beispielsweise aus Weichgummi aufgezogen ist, gemeinsam z. B. auf einer Ständerbohrmaschine oder dergleichen
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eingeschliffen werden.
Die verwendeten, über die Andrückeinheit 9 aufgebrachten Anpressdrücke während des Schleifens liegen etwa in der Grössenordnung von 0, 1 bar, was den relativ niedrigen Differenzdrucken, für die die bearbeiteten Ventildichtringe geeignet sein sollen, Rechnung trägt Die erzielbare höhere Fertigungsgenauigkeit durch das beschriebene Einschleifverfahren erlaubt den Einsatz von Ventildichtringen aus Kunststoff in ansonsten dichtheitskritischen Einsatzbereichen (z. B bei niedrigen Druckdifferenzen und leichten Gasen
Patentansprüche :
1.
Vorrichtung zur Bearbeitung zumindest eines aus einer mittig gespannten Platte ausgedrehten Ventildichtringes (3), vorzugsweise eines Kompressorventil-Dichtringes aus gegebenenfalls faserverstärktem Kunststoff, welche Vorrichtung eine mit einem
Kalibersitz (7) für den zu bearbeitenden Ventildichtring (3) ausgestaltete und an den
Dichtflächen mit einer schleifenden Oberfläche versehene Schleifplatte (8) umfasst, an welche der zu bearbeitende Ventildichtring (3) über eine Andrückeinheit (9) mit einer
Andrückkraft (F) gedrückt ist, die im wesentlichen der im Betrieb des Ventildichtringes (3) auf diesen wirkenden Schliesskraft entspricht, sowie mit einem Schleifantrieb (10) zur relativen Verdrehung der Schleifplatte (8) gegenüber dem zu schleifenden Ventildichtnng (3).