DE1057409B - Ventil mit einem durch eine federnde Vorrichtung in Schliessstellung gehaltenen Verschlussstueck und einer Daempfungseinrichtung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Ventile zur Steuerung des Durch- oder Austritts von strömenden Medien und betrifft insbesondere Ventile für Kompressoren.

Bisher bekannte Ventile weisen zwischen einem festen Ventilsitz und einem ebenfalls festen Anschlag ein bewegliches Verschlußstück auf, das über eine sich auf dem Anschlag abstützende Metallfeder auf den Ventilsitz gepreßt wird und bei dem um die Feder herum ein völlig freies metallisches Dämpfungsteil liegt, das keinerlei Verbindung mit der Feder hat.

Bei dieser Anordnung erfährt das Verschlüßstück beim öffnen einen sehr starken Impuls. Das zum Anschlag hin gedrückte Verschlußstück trifft bei seiner Bewegung auf das Dämpfungsteil auf und gibt beim ersten Stoß einen Teil seiner Bewegungsenergie ab, wobei das Dämpfungsteil zum Anschlag hin geschleudert wird und seinerseits einen Teil seiner Energie, die es vom Verschlußstück aufgenommen hat, an den Anschlag weitergibt.. Auf diesen ersten Stoß folgen weitere Stöße zwischen Verschlußstück und Dämpfungsteil sowie zwischen Dämpfungsteil und Anschlag, und die auf das Verschlußstück beim Anheben übertragene Energie wird schließlich völlig auf den Anschlag übertragen und dort vernichtet.

Es ist ferner bekannt, daß bei Rückbewegung des Verschlußstückes auf seinen Sitz die kinetische Energie des Verschlußstückes im Augenblick der Berührung mit dem Sitz in Form einer Druckwelle verschwindet, die sich mit Schallgeschwindigkeit einerseits im Sitz und andererseits im Verschluß stück fortpflanzt, wobei sich die Energie bei der Berührung von Verschlüßstück und Sitz umgekehrt zu den Elastizitätsmodulen der entsprechenden Werkstoffe verteilt.

Die in den Sitz eingeleitete Energie wird wegen der großen Masse derselben verteilt. Die in das Verschlußstück eingeführte Energie gelangt dagegen bis in den oberen Teil desselben und kehrt in Form einer Unterclruckwellc zurück, wobei sich die beiden Berührungsflächen von Sitz und Verschlußstück bis zur erneuten Reflektion einer Welle, die das Verschlußstück wieder auf seinen Sitz aufdrückt, trennen.

Diese durch die zwischen den Flächen auftretenden Schwingungen hervorgerufenen, als Folge von interfacialen Vibrationen auftretenden Hubbewegungen haben zwar nur eine kleine Amplitude, jedoch wird die gespeicherte Energie bei jedem Auftreffen des Verschlußstückes auf dem Sitz nur allmählich verteilt, weil diese Energie auf ihrem Wege in das Metall des Verschlußstückes, dessen Dämpfungsfaktor außerordentlich klein ist, praktisch nicht absorbiert wird. Das logarithmische Dekrement liegt in der Größenordnung von 20 · 10—*.

Es wird also sowohl die beim Anheben als auch die

Vorrichtung in Schließstellung

gehaltenen Verschlußstück und einer

Dämpfungseinrichtung

Anmelder:

Anciens Etablissements

Brissonneau et Lotz,

Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. H. Bahr und Dipl.-Phys. E. Betzier,
Patentanwälte, Herne (Westf.), Freiligrathstr. 19

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 31. Mai 1954 und 11. Mai 1955

Abel Jean Henri Bedue, Nantes, Loire-Inferieure

(Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

bei der Rückkehr des Verschlußstückes auf ihren Sitz entstehende Bewegungsenergie nur durch zahlreiche und wiederholte Stöße von Metall auf Metall absorbiert.

Durch das Ventil gemäß der Erfindung werden diese Nachteile beseitigt, und zwar dadurch, daß als Dämpfungseinrichtung zwischen dem Verschlußstück und dem festen Anschlag wenigstens eine zusammengesetzte federnde Vorrichtung vorgesehen ist, die über eine Schicht aus plastischem Werkstoff ständig mit dem Verschlußstück in Berührung steht und ganz oder wenigstens teilweise die federnde Vorrichtung bildet und einen hohen Dämpfungskoeffizienten besitzt.

Das einen Teil der zusammengesetzten federnden Vorrichtung bildende plastische Material ermöglicht einerseits die Verhinderung von Schwingungen zwischen dem Verschluß stück und seinem Sitz beim Schließen des Ventils und andererseits wegen seines hohen Dämpfungskoeffizienten die schnelle Absorption der Hubenergie des Verschlußstückes beim öffnen des Ventils, so daß dieses in kurzer Zeit eine stabile Öffnungsstellung erreicht.

Obwohl die zusammengesetzte federnde Vorrichtung z. B. aus einer einzigen Feder und einer damit verbundenen plastischen Schicht bestehen kann, weist sie vorzugsweise, und zwar insbesondere bei großem

909 510/272

Hub des Verschlußstückes gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung, zwischen dem Verschlußstück und dem festen Anschlag wenigstens eine Hilfsmasse auf, die zwischen zwei voneinander unabhängigen federnden Vorrichtungen angeordnet ist, von denen die eine über die plastische Schicht mit dem Verschlußstück und die andere mit dem Anschlag in ständiger Berührung steht.

Durch die Anordnung wenigstens einer Hilfsmasse zwischen zwei federnden Vorrichtungen führt das Vefschlußstück beim Anheben nur geringe Schwingungen um die statische Ruhelage unter der kombinierten Stoßwirkung der Gase und der Federn aus, weil durch die Schwingungen der Hilfsmasse die nicht durch die plastische Schicht absorbierte Restenergie vernichtet wird.

Weitere Merkmale und Einzelheiten des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Ventil nach der Erfindung mit einer federnden Vorrichtung mit plastischer Schicht und schwingender Hilfsmasse in der Schließstellung,

Fig. 2 einen entsprechenden Schnitt des gleichen Ventils in geöffneter Stellung,

Fig. 3 eine Kurvendarstellung der Lage der Innenfläche des Verschlußstückes in Abhängigkeit von der Zeit zwischen der Stellung nach Fig. 1 und der nach Fig. 2, _

Fig. 4 eine vergleichende Kurvendarstellung mit der Zeit als Abszisse, wobei im oberen Teil die Verschiebungen einmal des Verschlußstückes und zum anderen der zwischen den Federn sitzenden Hilfsmasse aufgetragen sind, während der untere Teil mit gleicher Abszisse die Änderung des Druckes unter dem Verschlußstück während der Schließperiode zeigt,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Ventils gemäß der Erfindung in Ruhestellung,

Fig. 6 denselben Schnitt bei angehobenem Verschlußstück,

Fig. 7 die Anwendung des Erfindungsprinzips auf ein Ririgventil,

Fig. 8 einen Teilschnitt durch das Ventil nach Fig. 7 in größerem Maßstab,

Fig. 9 einen Radialschnitt durch eine weitere Ausführungsform,

Fig. 10 eine Teilaufsicht,

Fig. 11 einen Teilschnitt längs der Linie 11-11 der Fig. 10,

Fig. 12 eine weitere Ausführungsform des Ventils nach der Erfindung mit zwei voneinander durch eine Feder getrennten Hilfsmassen,

Fig. 13 und 14 in Seitenansicht und teilweise im Schnitt zwei Federn, die bei dem Ventil nach der Erfindung verwendet werden können,

Fig. 15 einen diametralen Schnitt durch eine andere zusammengesetzte Ringfeder und

Fig. 16 eine Aufsicht auf Fig. 15.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ventil dient zur Steuerung des Durchtrittes und zum Abschluß eines Medienstromes, der von dem unterhalb der Wandung 2 liegenden Raum 1, z. B. dem Zylinderraum eines Kompressors, in welchem sich ein KoI-ben 3 bewegt, über eine oder mehrere in der Wand 2 ausgesparte Durchflußöffnungen 5 durch die Austrittsöffnungen 4 abfließen kann. Ein Verschlußstück A sitzt in der geschlossenen Stellung auf einem in der oberen Fläche der Wandung 2 vorgesehenen und die Durchflußöffnungen 5 umgebenden Ringsitz 6 dichtend auf, das aus einer Metallplatte, insbesondere aus Stahl, vorzugsweise Chromnickelstahl, besteht.

Das Verschlußstück A ist fest mit einem Führungsschaft 7 verbunden, der in einer im oberen Teil des Zylinderkopfes 9 vorgesehenen Durchbohrung 8 gleitet.

In dem Zylinderkopf 9 befindet sich koaxial zu der Durchbohrung 8 eine Ausnehmung 10, deren Durchmesser nur wenig größer als der Durchmesser des Verschlußstückes A ist.

Um den Schaft 7 ist in der Ausnehmung 10 zwischen dem Verschlußstück A und dem als Anschlag dienenden Boden 11 der Ausnehmung 10 die federnde und dämpfende Vorrichtung angeordnet, die aus der frei auf dem Schaft 7 angeordneten Hilfsmasse B und den beiden federnden Vorrichtungen C und D auf beiden Seiten der Hilfsmasse besteht.

Die federnde Vorrichtung C sitzt zwischen der Rückfläche des Verschlußstückes A und dem Boden einer in der Hilfsmasse B ausgesparten Zentrierausnehmung 12, während die zweite Vorrichtung D zwischen der Rückfläche der Hilfsmasse und dem Boden 11 der Ausnehmung 10 liegt.

Die Vorrichtung C besteht aus einer plastischen Schicht 13 und einer Feder 14. Die plastische, in Berührung mit dem Verschlußstück A stehende Schicht wird so gewählt, daß ihr logarithmisches Dekrement hoch, vorzugsweise größer als 0,1 gegenüber 20 · 10~⁴ für Stahl ist. Vorzugsweise wird für diesen Zweck Polytetrafluoräthylen, dessen Drekrement bei 0,35 liegt, verwendet.

Die Wirkungsweise sei an Hand der Kurvendarstellung nach Fig. 3 erläutert, in der mit I die geschlossene Stellung und mit II die geöffnete Stellung bezeichnet ist.

Preßt der Kolben 3 das Gas im Zylinder zwischen dem Kolben und der Wand 2 zusammen, so hebt sich das \^rerschlußstück A des Ventils erst dann, wenn der Gasdruck (p + p') im Zylinder um

4) s- -4- f

über dem Druck oberhalb des Verschlußstückes liegt. S₁ ist dabei die Fläche, mit der das Verschlußstück auf dem Sitz aufruht, während S₂ die Fläche des Verschlußstückes ist, auf die unmittelbar das durch den Kolben geförderte Gas auftrifft. Mit f ist die Kraft der Federn, die das Verschlußstück A auf den Sitz aufdrücken (Fig. 3, Stellung I) bezeichnet.

Am Anfang seines Hubes steht deshalb das Verschlußstück unter der Wirkung einer Kraft

F^p' (S₁ +S₂).

Hebt sich das Verschlußstück, dann verringert sich diese Kraft und wird zu einer Funktion der Geschwindigkeit des Gases beim Durchtritt durch die zwischen dem Sitz 6 und dem Verschlußstück A vorhandenen freien Querschnitte und der Abnahme der Ventilbelastung.

Das Verschlußstück xA wird in Richtung auf den als Anschlag dienenden Boden 11 geschleudert und hebt dabei alle darüber angeordneten Teile an. Die ganze Anordnung wird derart zu einem schwingenden System, das unter der Einwirkung der Kräfte der federnden Vorrichtungen C und Ό und der Kraft, die unter dem Verschlußstück A durch das Gas ausgeübt wird, steht.

Die. in das System durch die auftreffenden Gase beim Abheben des Verschluß Stückes A eingeleitete Energie wird durch die Schwingungen der Masse B

1 Ub/ 4Uy

und der Vorrichtungen C und D sehr schnell vernichtet, so daß das Verschlußstück bereits nach wenigen gedämpften'Schwingungen die vollkommen offene Stellung II (!Fig. 3 j erreicht. Die in dieser Figur dargestellte Kurve W veranschaulicht die Schwankungen beim Hub / des Verschlußstückes in Abhängigkeit von der Zeit T.

Beim Schließen fällt, sobald der Kolben 3 seinen oberen Totpunkt erreicht hat, in dem Zeitpunkt T₁ (vgl. Kurve X in Fig. 4, die in Abhängigkeit von der Zeit T die Änderung des Druckes p in dem Zylinder 1 über dem Kolben veranschaulicht) der Druck unter dem Verschlußstück sehr schnell ab,- und ebenso schnell sinkt das Verschlußstück A selbst. Die in der geöffneten Stellung II (Fig. 3) zusammengedrückten federnden Vorrichtungen C und D schleudern die Hilfsmasse B und das Verschlußstück A sehr schnell, d. h. mit beträchtlicher Geschwindigkeit, gegen den Sitz.

Bei Rückkehr des Verschlußstückes A auf seinen Sitz verteilt sich die in ihm enthaltene Energie auf den Sitz 6 und das Verschlußstück selbst, und zwar umgekehrt proportional, zu den Elastizitätsmodulen der Werkstoffe, und pflanzt sich als Druckwelle in dem Sitz fort, wo sie wegen dessen großer Masse rasch vernichtet wird, während sich die im Verschlußstück fortpflanzende Druckwelle am Boden 11 bricht und als Unterdruckwelle reflektiert wird, deren im allgemeinen nicht vernachlässigbare Intensität bei den bekannten Ventilen ein Abheben des Verschlußstückes von seinem Sitz zur Folge hat, bis sich diese erneut bricht. Die Anordnung einer plastischen oder Kunststoffschicht 13 auf der Oberseite des metallischen Verschlußstückes A hat die Absorption eines großen Teils der Druckwelle zur Folge, so daß die zurückkehrende Unterdruckwelle zu schwach wird, um das Verschlußstück A noch abheben zu können.

Das Verschlußstück setzt sich deshalb unmittelbar auf seinen Sitz ohne Abprallen auf (vgl. Kurve Y in Fig. 4, die die Schließbewegung des Verschlußstückes A als Funktion der Zeit T zeigt), so daß jede Geräuschbildung unterdrückt und der Verschleiß erheblich verringert wird.

Die Hilfsmasse B führt eine verhältnismäßig große Zahl von gedämpften Schwingungen (Kurve Z in Fig. 4) aus, in deren Verlauf die Rückstellenergie der federnden Vorrichtungen C und D fortschreitend und sehr schnell verbraucht wird. .In diesem Zusammenhang sei schon jetzt auf die Beschreibung der verschiedenen, selbst zusammengesetzte Körper darstellenden Federn, die gemäß der Erfindung verwendet werden, weiter unten verwiesen.

Ferner wird die Vorrichtung C durch die Hilfsmasse B nach dem Schließen des Ventils eine gewisse Zeit zusammengedrückt, bis der Druck im Zylinder 1 einen Wert erreicht hat, bei dem das Verschlußstück A ι auf seinem Sitz 6 aufsitzt und verbleibt.

Die Abmessungen der Ventilteile sind im allgemeinen nicht kritisch. Praktisch ergibt sich durch die Anordnung gemäß der Erfindung immer eine bessere Wirkungsweise des Ventils, insbesondere im Hinblick auf eine Geräuschverringerung und Erhöhung der Lebensdauer.

Eine mathematische Untersuchung des ganzen Problems führt zu der folgenden Methode zur Bestimmung der günstigsten Werte für die Abmessungen und Eigenschaften der verschiedenen Teile des Ventils.

Die Dicke e_r (Fig. 3) des Verschlußstückes A mit der plastischen Schicht 13 ist in erster Linie sowohl durch den mechanischen Widerstand gegen den am Verschlußstück herrschenden Gasdruck und den maximal erwünschten Hub l_m sowie durch die Fertigung bestimmt, weil diese Dicke auf die Wirkung des Ventils praktisch keinen Einfluß hat. Geht man aber von einer festen Dicke e_t aus, so ist die geringste Dicke e₂ der plastischen oder Kunststoffschicht 13 durch die Ungleichung

S V₀,

gegeben, in welcher 5 die Gesamtfläche des Verschlußstückes yi, S₁ seine Aufsitzfläche auf dem Sitz 6, V₁ die Schallgeschwindigkeit (in m/sec) in dem Verschlußstück A, V₂ die Schallgeschwindigkeit (in m/sec) in der Schicht 13 aus plastischem Werkstoff ist.

Ist M₀ die Masse des Verschlußstückes A, so soll die Masse M_b des Körpers der Hilfsmasse B so sein, daß die folgende Ungleichung erfüllt ist:

< M₆ < 4 M_a.

Es sind dann lediglich noch die Federkonstanten k_c und k_ü der Federn 14 (der Vorrichtung C und D, d. h. daß Maß der Änderung ihrer Durchbiegung in Abhängigkeit von ihrer Belastung (kg/m) festzulegen.

Diese Federkonstanten werden so gewählt, daß die folgende Ungleichung erfüllt ist:

O,4k_c<k_d<4:k_c.

In den Fig. 5 und 6 ist eine abgeänderte Ausführungsform dargestellt. Wie in dem Beispiel nach Fig. 1 und 2 besitzt das Ventil eine obere Wandung 2°, Austrittsöffnungen 4^a, Durchtrittsöffnungen 5", einen erhöhten Ventilsitz 6" und ein Verschlußstück A¹, das mit einem Führungsschaft 7° fest verbunden ist, der in einer, in der Wand 2" vorgesehenen Bohrung 8" gleiten kann.

Ebenso ist im Zylinderkopf 9^a in zu dem Schaft 7^B koaxialer Anordnung eine Ausnehmung 10° angeordnet, deren Durchmesser nur sehr wenig größer, als der Durchmesser des Verschlußstückes A¹ ist.

In der. Ausnehmung 10" ist lose eine Scheibe B¹ als Hilfsmasse gelagert, die aus einem Plättchen besteht, das hinreichend dünn ist, um sich elastisch verformen zu können, jedoch trotzdem eine ausreichend große Masse (M₆) besitzt. Statt einer einzigen solchen Scheibe kann eventuell auch ein Stapel von mehreren dünnen Scheiben verwendet werden, um hierdurch die Geschmeidigkeit der Anordnung zu vergrößern.

Von zwei federnden Vorrichtungen C¹ und D¹, die zusammen mit der Scheibe B¹ einen elastischen Verbundkörper bilden, ist die Vorrichtung C¹ zwischen die obere Stirnfläche des Verschlußstückes A¹ und die Scheibe B¹ eingelegt, während die Vorrichtung D¹ zwischen der Scheibe B¹ und dem oberen, den Anschlag in dem Zylinderkopf bildenden Boden ll^a eingeschaltet ist. Die beiden Vorrichtungen C¹ und B¹ bestehen aus ■ zwei Körpern aus plastischem AVerkstoff mit hohem logarithmischem Dekrement, z. B. Polytetrafluoräthylen, Silikonelastomer od. dgl. Der Körper der Vorrichtung C¹ weist oben eine konkave Fläche 17 auf, deren Schnittlinie längs der Ebene nach den Fig. 5 und 6 vorteilhafterweise einen Teil einer Sinuslinie bildet.

Die untere Fläche 18 des Körpers der Vorrichtung D¹ ist vorzugsweise komplementär zu der Fläche 17 gestaltet.

Die beweglichen Massen, nämlich die Massen des Verschlußstückes und der Scheibe B¹, die Federkon-

stanten der federnden Vorrichtungen C¹ und B¹, die Dicke e_t des Verschlußstückes A¹ und die geringste ..Dicke e₂ der Vorrichtung C¹ sind entsprechend den oben für das ersten Ausführungsbeispiel angegebenen Gleichungen gewählt.

Fig. 6 veranschaulicht die Offenstellung. Die beiden federnden Vorrichtungen C¹ und B¹ sind teilweise verformt, und auch die Scheibe B¹ selbst hat eine Verformung erfahren.

In diesem Zusammenhang ist besonders auf die doppelte Aufgabe der plastischen Masse der Vorrichtung C¹ hinzuweisen, die wegen ihres sehr hohen Dekrements eine sehr schnelle Dämpfung einerseits der in der schwingenden Gesamtheit gespeicherten Energie bewirkt, so daß das Verschluß stück beim Hub sehr schnell die in Fig. 6 dargestellte Gleichgewichtsstellung erreicht, und andererseits auch die Druckwelle, die in dem Metall infolge des Auftreffens des Verschlußstückes auf seinen Sitz auftritt, sehr schnell gedämpft wird.

Der Körper der Vorrichtung D¹ trägt zur schnellen Dämpfung der Schwingungen der Anordnung bei, jedoch ist seine Aufgabe nicht von ausschlaggebender Bedeutung, so daß er gegebenenfalls auch durch eine Schraubenfeder ersetzt oder gegebenenfalls sogar fortfallen kann.

In den Fig. 7 und 8 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt. Es handelt sich hier um ein ringförmiges Verschlußstück, wobei die Wand 2^b eine Reihe von Durchflußöffnungen 5⁶ aufweist, deren Achsen auf einem zu einer Achse U-U konzentrischen Zylinder liegen.

Zwischen zwei federnden Vorrichtungen ist eine frei bewegliche Hilfsmasse B² angeordnet.

Die zwischen Hilfsmasse D² und Anschlag liegende federnde Vorrichtung D² besteht aus einem auf seinem Umfang nach einer Sinuskurve gewellten Federring.

Die zwischen dem Verschlußstück A^% und der Masse B² eingeschaltete federnde Vorrichtung C² besteht aus einem Verbundkörper, nämlich einem hohlen Ring 19, z. B. aus Polytetrafluoräthylen mit sehr hohem Dekrement, und einer seinem Hohlraum vorgesehenen, nach einer Sinuskurve gewellten Ringfeder 20, die sich auf der unteren und oberen Innenfläche des Hohlraumes des Ringes 19 über zwei Verschleißplättchen 21 und 22 abstützt.

Ferner ist, um eine Änderung des Dämpfungskoefnzienten der federnden Vorrichtung C² zu ermöglichen, in der Ringfeder 20 eine gewisse Anzahl von kleinen Öffnungen 23 vorgesehen, über die die beiden Kammern, die die Ringfeder im Inneren des hohlen Ringes 19 bildet und die mit einem komprimierbaren Gas oder einer komprimierbaren Flüssigkeit (Luft, Gas, Silikone usw.) oder einer nicht komprimierbaren Flüssigkeit gefüllt sind, miteinander in Verbindung stehen.

Wie ersichtlich, ergibt sich bei Verformung der Ringfeder eine relative Veränderung der Volumina der beiden Kammern und zwangsläufig ein abgebremster Durchtritt eines Teils der Flüssigkeit durch die öffnungen 23, so daß durch entsprechende Wahl des Querschnitts dieser öffnungen und der Art des Mediums jede gewünschte Dämpfung — unter Berücksichtigung des Dämpfungskoeffizienten des plastischen Werkstoffs, aus dem der hohle Ring 19 besteht — erzielt werden kann.

Die Arbeitsweise ist hinsichtlich ihrer Einzelheiten der Regelung des Dämpfungskoeffizienten der federnden Vorrichtung D² die gleiche wie die der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung ·— insbesondere hinsichtlich der doppelten Aufgabe, für die der oben angegebene Dämpfungskoeffizient von Bedeutung ist.

In den Fig. 9 bis 11 ist eine dritte Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Wand 2^C eine Reihe von Durchtrittsöffnungen 5^C aufweist, die über die gesamte Oberfläche eines Kreises verteilt sind, wobei der Austritt des strömenden Mediums durch das Ventil in dem durch die Pfeile/² angedeuteten Sinne

ίο dadurch ermöglicht wird, daß die verschiedenen Teile des Ventils durchbohrt sind.

Dieses längs eines mittleren, die Führung bildenden Schaftes 8^C bewegliche Verschlußvorrichtung weist ein Verschlußstück A^z aus einer Metallscheibe auf, die öffnungen 24 für den Durchtritt des strömenden Mediums aufweist.

Die Hilfsmasse Β^Λ der federnden Vorrichtung besteht gleichfalls aus einer mit öffnungen 25 versehenen Scheibe.

Jede federnde Vorrichtung C³ und D³ weist hierbei eine aus einer· Metallscheibe 26 bzw. 27 bestehende Feder mit daran angebrachten Lappen 28 und 29 auf (vgl. die federnde Vorrichtung C³ in Fig. 11), die durch Sprengringe gebildet werden. Jeder dieser Lappen ist außerhalb der Ebene der Scheibe nach innen gekrümmt und bildet dadurch eine' Feder, die sich auf der einen oder anderen der Stirnflächen der Hilfsmasse 5³ abstützt.

Während hierbei also die Vorrichtung D³ einzig und allein aus der Scheibe 27 und ihren Lappen 29 besteht, ist die Vorrichtung C³ ein Verbundkörper aus der Scheibe 26 und den Lappen 28 sowie einer Hülle aus plastischem Werkstoff mit hohem Dämpfungskoeffizienten, die die Scheibe 26 und Lappen 28 wenig- stens im Bereich ihrer gegenseitigen Verbindungsstellen überdeckt.

An den Enden der Lappen 28 ist kein Überzug vorhanden, weil dieser dem durch den Kontakt mit der Scheibe der Hilfsmasse B³ bedingten \^erschleiß keinen Widerstand leisten würde.

Die beiden Vorrichtungen C³ und D³ sind bei 31 und 37 gegenüber den Löchern 24 und 25 des Verschlußstückes A³ und der Hilfsmasse -B³ durchbohrt.

Die X^orrichtung D³ stützt sich auf einer einen Anschlag bildenden Platte 33 ab, die öffnungen 34 aufweist, durch welche das vom Ventil gesteuerte strömende Medium hindurchströmt. Diese Platte 33 liegt gegenüber der Wand 2^C fest. Eine auf den teilweise mit Gewinde versehenen Führungsschaft 8^C aufgeschraubte Mutter 35 hält die Platte 33 auf einem Abstandsrohr 36, das sich seinerseits auf der Wand 2^C abstützt.

Bei der in Fig. 12 dargestellten Ausführungsform handelt es sich um eine \^erallgemeinerung der Erfindung, wie sie vorstehend an Hand der erstbeschriebenen Beispiele erläutert wurde. Bei dieser Ausführungsform ist wie bei der nach Fig. 1 die Wandung 2^d mit ihren Durchtrittsöffnungen 5^d sowie der Zylinderkopf 9^d mit der Ausnehmung 10** vorhanden, und das Ventil weist ein Verschlußstück Aⁱ auf, auf dem sich die federnde Vorrichtung konzentrisch zu dem Führungsschaft 8^d abstützt.

Längs dieses Schaftes können sich zwei Hilfsmassen Bⁱ und B⁵ frei bewegen, die federnd zwischen drei federnden Vorrichtungen C⁴, D* und E¹ gehalten werden. Die Vorrichtung C⁴ setzt sich aus einer plastischen Schicht 13^d und einer zwischen diese und die Hilfsmasse B⁴ eingeschalteten Feder 14** zusammen. Die Vorrichtung D⁴ besteht aus einer zwischen den beiden Hilfsmassen B¹ und 5⁵ angeordneten Feder und die Vorrichtung JS⁴ aus einer dritten, zwischen die

Claims (18)

Hilfsmasse B5 und den Boden lld der Ausnehmung 10d eingeschalteten Feder. In diesem Falle müssen die einzelnen Teile folgende Merkmale aufweisen: Das Verschlußstück Ai ist wie das Verschlußstück Ax des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet. Die Massen M4 und M5 der frei beweglichen Körper der Hilfsmassen 54 und B5 sind je für sich gegenüber der Masse Ma des Verschlußstückes entsprechend der oben angegebenen Ungleichung (2) bemessen. Ebenso entsprechen die Federkonstanten der Federn der Vorrichtungen /J4 und £4 derjenigen der Feder 14d gemäß der Ungleichung (3). In den Fig. 13 bis 16 schließlich sind verschiedene Ausführungsformen von Verbundfedern dargestellt, wie sie mit Vorteil bei den in den Fig. 1, 2 und 12 dargestellten oder anderen möglichen Abwandlungen entsprechenden Ventilen verwendet werden können, um die Dämpfung der Schwingungen durch innere Vernichtung der Energie beträchtlich zu beschleunigen. Gemäß dem in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Feder eine Schraubenfeder, bei der ein Draht 37 aus Stahl oder einem anderen Metall mit einem Überzug 38 aus einem Kunststoff, wie Poly-... tetrafluoräthylen, umhüllt ist. iv^irr-;y.r. va Fig. 14 veranschaulicht eine andere Schraubenfeder, jedoch mit viereckigem Querschnitt, die aus einer flachen Lamelle 39 aus Kunststoff mit beiderseits derselben angeordneten Schichten 40 und 41 aus Stahl oder einem anderen Metall besteht. In den Fig. 15 und 16 ist eine Ringfeder mit sinusförmiger Wellung (wie aus Fig. 16 ersichtlich, mit regelmäßigem und konstantem Verlauf der Wellen) dargestellt, die ähnlich wie die gemäß Fig. 14 aus einem plastischen oder Kunststoffring 42 besteht, der zwischen zwei Ringen 43 und 44 aus Stahl oder einem anderen Metall liegt. Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf die in den Figuren dargestellten und vorstehend im einzelnen beschriebenen Ausführungen beschränkt, die nur als Beispiele anzusehen sind. So könnte insbesondere die Lösung gemäß Fig. 7 und 8, bei welcher eine Metallfeder im Inneren einer Hülle aus Kunststoff od. dgl. angeordnet ist, auch unter Verwendung von Schraubenfedern ausgeführt werden, deren jede für sich in einer dichten Hülle oder die alle in ein und derselben Hülle entsprechend der Hülle 19 untergebracht sind. Gegebenenfalls können bei sämtlichen Ausführungsbeispielen, wie bereits erwähnt, die schwingende Hilfsmasse und rückwärtige Feder fortfallen. Ferner konnte die schwingende Hilfsmasse gegebenenfalls mehr oder weniger mit plastischem Stoff umhüllt sein, um den Stoß, den das Verschlußstück auf den Körper der Hilfsmasse im Falle einer starken Hubenergie ausübt, z. B. im Falle eines Flüssigkeitsschlages, abzudämpfen, falls die federnden Vorrich- tungen zwischen Verschlußstück und der Hilfsmasse sich hinreichend zusammendrücken können, um einen unmittelbaren Kontakt zwischen Verschlußstück und des Körper der Hilfsmasse zu ermöglichen. P Λ T Ii NTANSP H 0 C 11 Ii :

1. Ventil, insbesondere für Kompressoren und Pumpen, dessen Verschlußstück durch eine zwischen ihm und einem Anschlag im Ventilgehäuse angeordnete federnde Vorrichtung, z. B. eine Schraubenfeder, gegen den Ventilsitz gepreßt wird und das eine Dämpfungseinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß als Dämpfungs^ einrichtung die federnde Vorrichtung wenigstens teilweise aus einem plastischen Werk- oder Kunststoff mit hohem Dämpfungskoeffizienten besteht.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dämpfung eine Schicht aus plastischem Stoff fl3 oder 13^d) zwischen Verschlußstück (A oder A^) und die benachbarte federnde Vorrichtung (C und C⁴) eingeschaltet ist.

3. Ventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch

(β \
— der Dicke der

Schicht aus plastischem Werk- oder Kunststoff (13 . . .13^d) zu der Dicke des Verschlußstückes (A . . . A*) wenigstens gleich dem Verhältnis

—-■ — ) der Produkte der Schallgeschwindigkeiten

V₁ S₁I

(V₂ und V₁) in der Schicht bzw. in dem Verschlußstück, bezogen auf die gesamte Fläche (S) des Verschlußstüc'kes und die Fläche (S₁), welche das Verschlußstück trägt, ist. .·■...'

4. Ventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das logarithmische Dekrement des plastischen Werk- oder Kunststoffes wenigstens' annähernd 0,1 ist.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der plastische Stoff Polytetrafluoräthylen oder ein Silikonelastomer ist.

6. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verschlußstück (A, A¹. . . A⁴) und dem Anschlag (11 . . . ll'') wenigstens eine Hilfsmasse (B . . . Bⁱ, B^s) zwischen zwei voneinander unabhängigen federnden Vorrichtungen (C ... C⁴, D . . . D⁴, £⁴) vorgesehen ist, von denen sich die eine in ständigem Kontakt mit dem Verschlußstück (A . . . A⁴-) über die dämpfende Schicht (13, C¹, 19, 30, 13'') und die andere in ständigem Kontakt mit dem Anschlag (11 . . . ll^d) befindet.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der dämpfende plastische Stoff mit einer Metallfeder kombiniert ist und mit dieser die ganze oder einen Teil der federnden Vorrichtung bildet.

8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der dämpfende plastische Stoff den Überzug einer Metallfeder bildet, mit der zusammen er die federnde Vorrichtung bildet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug eine Hülle (19, 30, 38) für wenigstens eine Feder (20, 26, 37) bildet.

10. Ventil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine.Metallfeder mit einer plastischen Hülle so ausgebildet ist, daß ihr Dämpfungskoeffizient auf jeden beliebigen gewünschten Wert wenigstens im Zuge ihrer Herstellung einstellbar ist.

11. Ventil nach Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (19) aus plastischem Stoff dicht und durch die Feder (20) in zwei mit einem fließfähigen Medium gefüllte Kammern unterteilt ist, die miteinander durch eine oder mehrere bremsend wirkende, in der Feder (20) ausgesparte. OlTiiimgeii (23j in Verbindung stehen.

12. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der dämpfende plastische Stoff (39) zwischen zwei Metallamellen (40, 41) liegt, mit

(ion n \mv

denen zusammen er die federnde Vorrichtung bildet.

13. Ventil nach den Ansprüchen 1 und '6, dadurch gekennzeichnet, daß als federnde Vorrichtung zwischen dem Verschluß stück (A¹) und der Hilfsmasse (B¹) ausschließlich die Schicht aus plastischem Werkstoff dient.

14. Ventil nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dieser Hilfsmasse (S¹) und dem Anschlag (11°) eingeschaltete federnde Vorrichtung (D¹) ganz aus plastischem Werkstoff besteht.

15. A^entil nach den Ansprüchen 1, 6, 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsmasse (B¹), die zwischen zwei aus plastischen Körpern bestehende federnde Vorrichtungen (C¹ und D¹) angeordnet ist, selbst elastisch ist und mit komplementären, nach einer Sinuskurve od. dgl. geformten Flächen (17 und 18) der plastischen Körper der Vorrichtungen (C¹ und D¹) zusammen- ao wirkt.

16. Ventil nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei äußere federnde Vorrichtungen (C* und .E⁴) eine weitere federnde Vorrichtung (D*) eingeschaltet ist, zu

deren beiden Seiten je eine Hilfsmasse (Bⁱ und B⁵) angeordnet ist.

17. Ventil nach den Ansprüchen 6 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Massen (M₀ und M₆) des Verschlußstückes und der oder jeder Hilfsmasse, die einen Teil der federnden Vorrichtung bilden, zueinander so abgestimmt sind, daß die Beziehung

^M4M

erfüllt ist, wobei jedoch die Federkonstanten (k_c und kfi) der dem Verschlußstück anliegenden Feder und der einen oder mehreren anderen Federn der Beziehung

genügen. '_;

18. Ventil nach einem der Ansprüche 6 und 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsmasse (B . . . J5⁵) wenigstens teilweise mit plastischem oder Kunststoff überzogen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 809 551.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

809 5W272 5.59