Ventil Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem Ventil sitz, einem mit Abstand von diesem angeordneten Ven tilanschlag und einem zwischen diesen beiden Teilen hin und her bewegbaren Ventilglied.
Bisher bekanntgewordene Ventile dieser Art weisen jeweils eine hin und her gehende Ventilscheibe auf, die mit einer zwischen ihr und der Ventilführung an geordneten Feder versehen ist. Die Feder besitzt mehrere Aufgaben, von denen eine in der Dämpfung der öff- nungsbewegung der Scheibe bei ihrer Annäherung an einen an der Ventilführung vorgesehenen Anschlag be steht. Eine andere Aufgabe der Feder besteht in der Rückstellung der Scheibe @an ihren Sitz zwecks Durch führung des Schliessvorgangs des Ventils. In jedem die ser Fälle wird die Öffnungsbewegung der Ventilscheibe durch Fluidumdruck hervorgebracht.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Ven tils mit besseren öffnungs- und Schliesseigenschaften. Weiterhin soll das erfindungsgemässe Ventil eine län gere Betriebslebensdauer als die herkömmlichen Ventile dieser Art besitzen, und zwar insbesondere eine längere Betriebslebensdauer des Ventilgliedes. Wenn bei her kömmlichen Ventilen dieser Art eine Lebensdauerprü- fung bis zum Bruch durchgeführt wird, tritt ein Bruch am Glied häufig infolge einer grossen Anzahl von sich wiederholenden Erschütterungen zwischen dem Ventil glied und dem Anschlag einerseits sowie zwischen dem Ventilglied und dem Ventilsitz anderseits auf.
Das erfindungsgemässe Ventil ist dadurch gekenn zeichnet, dass das Ventilglied aus mehreren Schichten aufgebaut ist, von denen mindestens eine aus magneti- sierbarem oder magnetischem Material besteht, und dass magnetische Mittel vorgesehen sind, durch die das Ven tilglied gegen den Ventilsitz gedrängt wird.
Ein Vorteil des erfindungsgemässen Ventils besteht in seiner im Vergleich zu herkömmlichen Federventilen optimalen Belastungskurve, wobei sich die maximale Be lastung am Ende des Betätigungshubs schnell aufbaut, während sie zu Beginn des Hubs und während des grössten Teils desselben auf einem Mindestwert liegt. Das erfindungsgemässe Ventil zeichnet sich durch bessere Betriebseigenschaften als die herkömmlichen Ventile dieser Art sowie durch eine geringere Gesamt höhe aus; dieser Vorteil macht es möglich, die Pumpe oder den Kompressor mit kleinerer Wiederausdeh- nungs -Fläche auszulegen. Weitere Einzelheiten des Er findungsgegenstandes ergeben sich aus der folgenden Be schreibung.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise weggeschnittene perspektivische Darstellung einer Ausführungsform des Ventils gemäss der Erfindung, Fig. 2 einen Teilschnitt durch die Ventilscheibe ge mäss Fig. 1, in vergrössertem Massstab, Fig. 3 eine Teilaufsicht auf ein Kompressorventil bekannter Art, Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3 zur Veranschaulichung einer Ausführungsform des Ven tils gemäss der Erfindung,
Fig. 5 eine teilweise weggebrochen und im Schnitt dargestellte perspektivische, auseinandergezogene Dar stellung des Ventils gemäss den Fig. 3 und 4, Fig. 6 eine Aufsicht auf ein bekanntes Rückschlag ventil, Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des An schlag- und Führungsglieds des Ventils gemäss Fig. 6, Fig. 8 eine Teilseitenansicht der Konstruktion ge mäss den Fig. 6 und 7, wobei das Ventil in Offenstel- lung dargestellt ist,
im Schnitt längs der Linie VIII bis VIII gemäss Fig. 6, Fig. 9 eine Fig. 8 ähnliche Ansicht im Schnitt längs der Linie IX-IX in Fig. 6 und Fig. 10 eine graphische Darstellung zur Veranschau lichung der Belastungseigenschaften des erfindungsge mässen Ventils im Vergleich zu den Belastungseigen schaften der herkömmlichen Ventile dieser Art.
Gemäss den Fig. 1 und 2 weist das Ventil einen Ventilsitz 20 mit eingeschraubtem Schaft 21 auf, auf welchen mit Abstand über dem Ventilsitz 20 ein Schutz teil bzw. ein Ventilanschlag 22 in ortsfester Lage auf geschraubt ist. Der Ventilsitz 20 ist mit Durchlässen 23 für das Fluidum versehen. Eine Ventilscheibe 24 ist lose um eine Manschette 29 herum aufgepasst, wel che den Schaft 21 umschliesst und zwischen dem Ventil sitz 20 und dem Ventilanschlag 22 hin und her ver schiebbar ist.
Die Ventilscheibe 24 ist dreischichtig ausgebildet, indem zwischen einer oberen Metallschicht 25 und einer unteren Metallschicht 26 eine Zwischenschicht 27 aus magnetischem Gummi angeordnet ist.
Der verwendete magnetische Gummi kann auf ver schiedenartige Weise hergestellt werden und ist ein in der Gummi-Industrie gebräuchliches, handelsübliches Produkt. In einer speziellen Ausführungsform wird der Gummi in der Weise gegossen, dass er eine grosse Anzahl von äusserst feinverteilten magnetischen Bariumferritteil- chen umschliesst. Unabhängig von seinen magnetischen Eigenschaften b; sitzt magnetischer Gummi die üblichen Eigenschaften von Gummi, so dass er sich leicht ver formen lässt und seine ursprüngliche Gestalt wiederholt elastisch einzunehmen vermag.
An der Unterseite des Ventilanschlags 22 ist ein magnetischer Ring 30 mit gegenüber der Magnetgummi schicht 27 entgegengesetzter magnetischer Polarität mon tiert und in der Hin- und Herbewegungsbahn eines gewölbten Abschnitts 31 der Ventilscheibe 24 angeord net.
Ersichtlicherweise kann der Schaft 21 gewünschen- falls aus magnetischem Material mit gegenüber der Magnetgummischicht 27 entgegengesetzter Polarität be stehen. Da der Schaft 21 in diesem Fall der Ventil scheibe 24 um ihren ganzen Rand herum entgegenwirkt und sie somit unter Herabsetzung eines Scheibenver schleisses zentriert hält, kann auf die Manschette 29 verzichtet werden. Anderseits kann auch die Manschette 29 aus magnetischem Material bestehen. Bei einer Ver schiebung der Ventilscheibe 24 in ihre unterste Stellung gelangt sie in Anlage an den Ventilsitz 20 und verhin dert einen Fluidumdurchfluss durch die Durchlässe 23.
In der oberen Stellung der Ventilscheibe 24 kommt ihr gewölbter Abschnitt 31 in Berührung mit dem magneti schen Ring 30, wobei die Magnetschicht 27 durch die Metallschicht 25 in geringem Abstand vom Ring 30 gehalten wird.
Es hat sich herausgestellt, dass die vorstehend be schriebene magnetische Ventilkonstruktion besondere Vorteile bezüglich der Belastungseigenschaften bietet. In Fig. 10 sind in ausgezogener Linie die Betriebseigen schaften eines Ventils gemäss den Fig. 1 und 2 dar gestellt, während die strichpunktierte Linie die Last- Weg-Kurve für ein ähnliches Ventil veranschaulicht, das jedoch eine zwischen der Ventilscheibe und dem Ventil anschlag angeordnete Schraubenfeder verwendet.
Wie anhand der ausgezogen eingezeichneten Linie gemäss Fig. 10 erkennbar ist, bewirkt bei der Verschiebung des Ventils aus seiner Schliessstellung in die Offenstel- lung, d. h. gemäss Fig. 10 nach links, eine geringfügige Erhöhung der Ventilbelastung, d. h. der durch das Flui dum auf das Ventil ausgeübten Kraft, eine beträchtli che Ventilverlagerung. Tatsächlich wird der grösste Teil der Ventilverlagerung durch einen nur kleinen Bruch teil der endgültigen Ventilbelastung hervorgebracht.
Das letzte Zehntel eines Zentimeters der Ventilverlagerung kann nur durch eine starke Vergrösserung der Ventil belastung durchgeführt werden. Im Gegensatz hierzu ist bei den federbelasteten Ventilen, sofern nicht eine kost spielige Mehrfach-Federkonstruktion angewandt wird, die Verlagerung der Ventilscheibe mehr proportional zur Ventilbelastung. Das überraschende, durch Fig. 10 demonstrierte Verhalten ist für Ventile dieser Art höchst vorteilhaft.
In Fig. 3 besteht die Ventilscheibe 40 aus drei La gen bzw. Schichten, nämlich aus zwei Aussenschichten 41 und 42 aus Metall oder Kunststoff sowie einer Zwi schenschicht 43 aus magnetischem Gummi. Ebenso ist am Ventilanschlag 45 ein Streifen aus magnetischem Material 44 angebracht, welcher gegenüber der Magnet gummischicht 43 entgegengesetzte Polarität besitzt.
Ein zylindrisches Führungsglied 46 kann gewünsch- tenfalls ebenfalls aus einem magnetischen Metall mit gegenüber der Magnetgummischicht 43 entgegengesetz ter Polarität bestehen, so dass es die Ventilscheibe stän dig abstösst und in zentrierter Stellung hält, wodurch ein Verschleiss an den Rändern der Ventilscheibe auf ein Mindestmass herabgesetzt wird.
Der in den Fig. 8 und 9 erkennbare Ventilring 50 besteht aus äusseren Metallschichten 51 und 52 in Ver bindung mit einer mittleren Schicht aus magnetischem Gummi 53. Ein Ventilanschlag 54 ist oberhalb des ge wölbten Abschnitts des Ventilrings 50 mit einem ma gnetischen Ring 55 versehen. Die als Führungen für den Ventilring dienenden Schenkelglieder 57 können aus magnetischem Material mit gegenüber der Magnet gummischicht 53 entgegengesetzter Polarität bestehen, so dass der Ventilring um seinen ganzen Umfang herum ständig abgestossen und somit unter Verminderung eines Randverschleisses des Ventilrings in zentrierter Lage ge halten wird.
Die Ventilkonstruktion kann von beliebiger Bauart. sein und als Ersatz für die herkömmlichen Federn an gewandt werden. Die Verwendung des Ventils bei aus Metall, Kunststoff, Gummi oder anderen Werkstoffen oder Kombinationen solcher Werkstoffe hergestellten Ventilkonstruktionen ist möglich. Obgleich auch her kömmliche metallische Magnete angewandt werden kön nen, ist es vorteilhaft, in der Ventilscheibe, im Ventil anschlag oder im Ventilsitz oder mehreren dieser Teile nachgiebige Gummibauteile zu verwenden, da die Nach giebigkeit des Gummis in Verbindung mit dem Bela stungsverhalten gemäss Fig. 10 eine unerwartet lange Betriebslebensdauer gewährleistet.
Obgleich vorstehend bestimmte Konfigurationen für die Magnete des Ventilanschlags und anderer Teile dar gestellt sind, können diese Magnete ersichtlicherweise entweder an den Ventilteilen befestigt werden oder kön nen diese magnetischen Materialien selbst unter Verwen dung entsprechender Werkstoffe in diese Teile einbezo gen sein. Keramische Magnete sind im Hinblick auf ihre Temperaturbeständigkeit vorteilhaft und bieten ausser dem je nach den Betriebserfordernissen einen weiten Auswahlbereich für die Bauteile.
Bei einem einen Schaft aufweisenden Ventil kann ersichtlicherweise der Schaft selbst einen Magneten dar stellen oder nichtmagnetisch, jedoch auf passende Weise mit einem magnetischen Material versehen sein.
Selbstverständlich kann das Ventilglied in Anlage an seinen Ventilsitz abgestossen oder durch ein Magnet glied an seinen Ventilsitz angezogen werden. Tatsäch lich kann eine kombinierte Abstossung und Anziehung gleichzeitig angewandt werden, um eine weitreichende Variierung der Grösse der erforderlichen Belastung zu erlauben.
Es sind Federn bekannt, die einen sich allmählich verkleinernden Radius besitzen. Eine Aufgabe derarti ger Federn besteht in der Gewährleistung eines erhöhten Widerstands gegenüber einer Bewegung bei Annäherung des Ventilglieds an den Anschlag, um ein Anschlagen bzw. eine Erschütterung zu vermeiden. Derartige spe zielle Federn sind zwar sehr kostspielig in der Herstel lung, aber wirkungsvoller als herkömmliche Schrauben federn.
Der in Fig. 10 veranschaulichte augenfällige Ef fekt des beschriebenen Ventils, dass ein hartes Anschla gen durch die magnetischen Kräfte verhindert wird, wirkt zusammen mit dem Dämpfungseffekt, der sich durch die Sandwichkonstruktion des Ventilgliedes ergibt, so dass eine wesentlich verbesserte Leistungsfähigkeit und Betriebslebensdauer des Ventils erzielt werden.
Das beschriebene Ventil kann jede beliebige Anzahl von zwischengefügten Magnetgummischichten aufweisen, welche in zahlreichen Fällen auch die den Ventilan schlag und den Schaft berührenden Aussenschichten bil den können. Beispielsweise können die Schichten 25 und 26 gemäss Fig. 2 aus magnetischem Gummi beste hen, während die Schicht 27 aus Metall, Kunststoff oder dergleichen besteht.