DE1175507B

DE1175507B - Suction valve for high-speed piston compressors

Info

Publication number: DE1175507B
Application number: DEA34659A
Authority: DE
Original assignee: AKTIESELLSKABET THOMAS THS SAB
Current assignee: AKTIESELLSKABET THOMAS THS SAB
Priority date: 1960-05-16
Filing date: 1960-05-16
Publication date: 1964-08-06

Description

Saugventil für schnellaufende Kolbenverdichter Die Erfindung bezieht sich auf ein Saugventil für schnellaufende Kolbenverdichter mit je einem in einer Aussparung der Zylinderwand angeordneten, kreisringförmigen, den Kolben umgebenden in Schließrichtung federbelasteten Ventilverschlußstück pro Zylinder, das in einer senkrecht zur Zylinderachse stehenden Ebene liegt.Suction valve for high-speed reciprocating compressors The invention relates on a suction valve for high-speed piston compressors with one in each Recess of the cylinder wall arranged, circular ring-shaped, surrounding the piston in the closing direction spring-loaded valve closure piece per cylinder, which is in one is perpendicular to the cylinder axis plane.

An sich sind Saugventile für schnellaufende Kolbenverdichter bekannt. Diese Ventile bestanden aber nicht aus zwei Ventilverschlußstücken, sondern besaßen an jedem Zylinderende nur einen einzelnen Ring oder mehrere konzentrische, in derselben Ebene liegende Ringe, so daß das Ansaugen durch den unteren Ring bzw. Ringe geschah, wenn sich der Kolben in Richtung es unteren Totpunktes bewegte.Suction valves for high-speed piston compressors are known per se. However, these valves did not consist of two valve plugs, but rather possessed at each end of the cylinder only a single ring or several concentric rings in the same Rings lying flat so that the suction took place through the lower ring or rings, when the piston moved towards bottom dead center.

Bei den sonst bekannten Saugventilen bestand außerdem der Nachteil, daß der schädliche Raum verhältnismäßig groß war. Dies ergab sich daraus, daß die verwendeten Ventilringe konzentrisch und nicht in Ebenen, welche senkrecht auf der Zylinderachse stehen, liegen und die Strömungswege zu den verschiedenen Ventilringen nicht gleich lang waren. Man hat auch schon Saugventile verwendet, bei denen ein Zwischenring zwischen zwei Ventiifiachringen angeordnet war, dieser Zwischenring war aber nicht verschiebbar. Außerdem lagen die Ventilfedern nicht gegen den Zwischenring an.The otherwise known suction valves also had the disadvantage that the harmful space was comparatively large. This resulted from the fact that the valve rings used concentrically and not in planes which are perpendicular to the The cylinder axis stand, lie and the flow paths to the various valve rings were not the same length. Suction valves have also been used where a Intermediate ring was arranged between two valve rings, this intermediate ring but could not be moved. In addition, the valve springs were not against the intermediate ring at.

Der Anmeldung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei Saugventilen der genannten Art die Zylinderfüllung und damit die Verdichterleistung durch Vergrößerung des Ventilquerschnittes zu erhöhen, ohne dadurch ungleich lange Strömungswege zu den einzelnen Ventilverschlußstücken, größere Radialabmessungen des Kompressors als bei nur einem Ventilverschlußstück und einen zu großen schädlichen Raum zu erhalten. Gleichzeitig soll eine vorteilhafte Entlastung des Saugventils ermöglicht werden, die keine wesentliche Erhöhung des Strömungswiderstandes und damit auch keine Erwärmung hervorruft.The application is therefore based on the task of the suction valves named type the cylinder filling and thus the compressor performance through enlargement to increase the valve cross-section without thereby unevenly long flow paths the individual valve closing pieces, larger radial dimensions of the compressor than with just one valve plug and too much damaging space. At the same time, an advantageous relief of the suction valve should be made possible, which does not significantly increase the flow resistance and thus also no warming evokes.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß pro Zylinder zwei in Richtung der Zylinderachse mit Abstand voneinander angeordnete Ventilverschlußstücke vorgesehen sind und daß zwischen den Verschlußstücken als gemeinsames Widerlager für die Schließfedern ein in Zylinderachsrichtung in der Aussparung der Zylinderwand verschieblicher Zwischenring sowie eine selbsttätig wirkende Rasthaltung zur leicht lösbaren Fixierung des Zwischenringes in seiner Mittelstellung vorgesehen sind.This object is achieved according to the invention in that per cylinder two valve closing pieces arranged at a distance from one another in the direction of the cylinder axis are provided and that between the locking pieces as a common abutment for the closing springs one in the cylinder axis direction in the recess of the cylinder wall Slidable intermediate ring and an automatically acting locking position for easy releasable fixation of the intermediate ring are provided in its central position.

Hierdurch ergibt sich für das Ventil nach der Erfindung der weitere Vorteil, daß bei Entlastung des doppelten Saugventils lediglich eine Hubstange benötigt wird, um nur das eine Ventilverschlußstück anzuheben. Dabei verschiebt sich erfindungsgemäß der Zwischenring zu doppelter Höhe, so daß der Widerstand des doppelten Querschnitts kleiner ist als derjenige zweier kleinerer Querschnitte. Durch die Anwendung von zwei in Richtung der Zylinderachse mit Abstand voneinander angeordneten Ventilverschlußstücke pro Zylinder ergibt sich also keine unzweckmäßige Vergrößerung der Abmessungen des Kompressors oder des schädlichen Raumes. Dabei liegen die Ventilfedern dieser Verschlußstücke gegen einen zwischen diesen eingeschalteten und axial verschiebbaren Zwischenring. Da der zu den Sitzen der Verschlußstücke führende Kanal vom Innern des Zylinders her gemeinsam sein kann, wird auf die Verschlußstücke immer der gleiche Druck ausgeübt. Es herrschen daher stets gleiche Strömungsbedingungen für die Verschlußstücke.This results in the further for the valve according to the invention Advantage that when the double suction valve is relieved, only one lifting rod is required to lift only one valve plug. According to the invention, this shifts the intermediate ring to double the height, so that the resistance of double the cross-section is smaller than that of two smaller cross-sections. Using two valve closing pieces arranged at a distance from one another in the direction of the cylinder axis per cylinder so there is no inexpedient enlargement of the dimensions of the Compressor or the harmful space. The valve springs of these locking pieces are located here against an axially displaceable intermediate ring connected between them. Since the channel leading to the seats of the locking pieces comes from the inside of the cylinder can be common ago, the same pressure is always exerted on the locking pieces. There are therefore always the same flow conditions for the closure pieces.

In der Praxis können die zwischenliegenden Federn etwas unterschiedlicher Stärke sein. Der Wirkung eines solchen Unterschiedes wirkt die Trägheit des axial verschiebbaren Zwischenringes entgegen. Über den Ausgleich des eventuellen Federkraftunterschiedes hinaus füllt der Zwischenring einen Teil des Raumes zwischen den Ventilverschlußstücken aus, so daß der schädliche Raum verringert und die Saug-Wirkung vergrößert wird.In practice, the springs between them can be slightly different Be strength. The effect of such a difference is the inertia of the axial displaceable intermediate ring opposite. About the compensation of the possible spring force difference in addition, the intermediate ring fills part of the space between the valve closing pieces off so that the harmful space is reduced and the suction effect is increased.

Falls der Kompressor zur Entlastung während der Inbetriebnahme eingerichtet ist dadurch, daß das Saugventil von seinem Sitz weggehalten wird, ist der Zwischenring besonders vorteilhaft, wenn nur das eine Ventilverschlußstück im Hebungssinne beeinflußt wird. Hierdurch wird der Zwischenring im Laufe des Zusammendrückens der Federn zu beiden Seiten des Ringes doppelt so weit von dem einen Ventilsitz entfernt werden als während der Arbeit des Kompressors, wodurch während des Leerlaufs das Durchströmareal so groß wird, daß der Widerstand und damit die Erwärmung stark herabgesetzt wird. Wird die Entlastung nun aufgehoben, um den Kompressor normal arbeiten zu lassen, kann es vorkommen, daß der Zwischenring recht lange schwingt, bevor er seine richtige Zwischenstellung zwischen den Verschlußstücken des Ventils einnimmt.If the compressor is set up for relief during commissioning is in that the suction valve is held away from its seat, is the intermediate ring particularly advantageous if only one valve closure piece affects the lifting direction will. This closes the intermediate ring as the springs are compressed be removed twice as far from one valve seat on both sides of the ring than while the compressor is working, which reduces the flow rate during idling becomes so great that the resistance and with it the warming strong is reduced. If the discharge is now removed, the compressor is normal to let work, it can happen that the intermediate ring vibrates for a long time, before he finds his correct intermediate position between the closing pieces of the valve occupies.

Die Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel zeigt, näher beschrieben.The invention is described below with reference to the drawing, which shows an embodiment, described in more detail.

In der Zeichnung ist das Saugventil in Verbindung mit einem Kompressor angewendet, von welchem lediglich ein Kolben 10 gezeigt ist, der auf normale Weise mit Kolbenringen 11 versehen und in einem Zylinder 12 hin- und herbeweglich ist. Im Kopf des Zylinders ist ein Druckventil mit einem Ventilring 13 angebracht, der durch eine Anzahl Federn 14 gegen seinen Sitz gehalten wird. Dieses Druckventil soll indessen nicht näher beschrieben werden.In the drawing the suction valve is in connection with a compressor applied, of which only one piston 10 is shown, which in the normal way provided with piston rings 11 and reciprocable in a cylinder 12. In the head of the cylinder a pressure valve with a valve ring 13 is attached, the is held against its seat by a number of springs 14. This pressure valve however, should not be described in more detail.

In der Nähe des Zylinderkopfes ist ein erfindungsgemäß ausgebildetes Saugventil angebracht. Sofern der Kompressor doppeltwirkend ist, kann ein gleiches Ventil am anderen, nicht gezeigten Ende des Zylinders angebracht sein. Das Saugventil besteht aus zwei Ventilverschlußstücken 15 und 16 - in der Zeichnung als Flachringe gezeigt -, deren Ebenen sich senkrecht zur Zylinderachse erstrecken, und die axial versetzt einander gegenüber angebracht sind. Die Ventilverschlußstücke haben vorzugsweise gleichen Innen- und Außendurchmesser, so daß sie jederzeit mit gleichem Impuls vom Druck über dem Kolben im Zylinder beaufschlagt werden. Die Ventilverschlußstücke werden durch Schließfedern 19 bzw. 20 gegen ihre Sitze 17 und 18 gehalten, wobei die Federn gegen einen im Zwischenraum zwischen den Ventilverschlußstücken angebrachten Zwischenring 21 anliegen, so daß die Federn die Ventilverschlußstücke voneinander im Sinne eines Schließens des Ventils drücken.A suction valve designed according to the invention is attached in the vicinity of the cylinder head. If the compressor is double-acting, an identical valve can be attached to the other end of the cylinder, not shown. The suction valve consists of two valve closure pieces 15 and 16 - shown as flat rings in the drawing - whose planes extend perpendicular to the cylinder axis and which are axially offset opposite one another. The valve closing pieces preferably have the same inside and outside diameter, so that the same impulse from the pressure above the piston in the cylinder is applied to them at all times. The valve closing pieces are held by closing springs 19 and 20 against their seats 17 and 18, the springs resting against an intermediate ring 21 placed in the space between the valve closing pieces so that the springs press the valve closing pieces from one another in the sense of closing the valve.

Der Zwischenring 21 füllt einen großen Teil des Zwischenraumes zwischen den beiden Verschlußstücken des Ventils aus, und die Schließfedern 19 und 20 haben im wesentlichen gleiche Stärke, so daß sie dazu beitragen, den Zwischenring in einer Mittelstellung zwischen den Sitzen 17 und 18 der Verschlußstücke zu halten. Zur lösbaren Festhaltung des Zwischenringes in der Mittelstellung können wie gezeigt im Außenrand des Zwischenringes eine oder mehrere Rasthaltungen, z. B. Kugeln 22 eingesetzt sein, die durch eine Feder 23 nach außen, zwecks Eingriffs in eine Rille 24 in der zylindrischen Innenseite des Raumes zwischen den Ventilverschlußstücken, gedrückt werden. An Stelle der Kugeln können auch andere Organe, wie z. B. ein Bolzen mit abgerundetem Ende verwendet werden, oder auch kann im Zwischenring eine Vertiefung oder Rille ausgebildet sein zur Aufnahme eines Sperrorgans, das in das Material der Zylinderwand eingesetzt ist.The intermediate ring 21 fills a large part of the space between the two closing pieces of the valve, and the closing springs 19 and 20 have essentially equal strength so that they help keep the intermediate ring in one To hold the middle position between the seats 17 and 18 of the locking pieces. To the releasable retention of the intermediate ring in the middle position can as shown in the outer edge of the intermediate ring one or more locking positions, z. B. Balls 22 be inserted, which by a spring 23 to the outside, for the purpose of engagement in a groove 24 in the cylindrical inside of the space between the valve closing pieces, be pressed. Instead of the balls, other organs, such as. B. a bolt with a rounded end can be used, or a recess can be made in the intermediate ring or a groove can be designed to receive a locking member which is inserted into the material the cylinder wall is inserted.

Wenn sich der Kolben 10 in Richtung gegen den Zylinderkopf bewegt, wird das Druckventil 13 geöffnet, während die Ventilverschlußstücke 15 und 16 des i Saugventils während des Druckhubs gegen ihre Sitze 17 und 18 gehalten werden. Wenn sich der Kolben vom Zylinderkopf entfernt, hält der Sog das Druckventil geschlossen und hebt die Verschlußstücke 15 und 16 gegen die Wirkung der Schließfedern 19 und 20, so daß Arbeitsmedium in den Zylinder eingezogen wird. Das Arbeitsmedium strömt durch einen Zufuh:-kanal 25 zu und wird durch Verbindungskanäle 26 und 27 gleichmäßig auf die Ventilverschlußstücke verteilt.When the piston 10 moves towards the cylinder head, the pressure valve 13 is opened, while the valve closing pieces 15 and 16 of the suction valve are held against their seats 17 and 18 during the pressure stroke. When the piston moves away from the cylinder head, the suction keeps the pressure valve closed and lifts the locking pieces 15 and 16 against the action of the closing springs 19 and 20, so that working medium is drawn into the cylinder. The working medium flows through a supply duct 25 and is evenly distributed over the valve closing pieces through connecting ducts 26 and 27.

Bei Inbetriebnahme oder während des Betriebes des Kompressors kann dieser dadurch entlastet werden, daß man das Saugventil über seinen Sitz gehoben hält. Die Entlastung kann automatisch in Abhängigkeit von dem vom Kompressor entwickelten Druck erfolgen, der auf geeignete Weise ein Organ, z. B. eine Hubstange 28, zur Bewegung gegen den Zylinderkopf parallel mit der Zylinderachse beeinflußt und das untere Ventilverschlußstück 15, der auf gleiche Weise wie in bekannten Kompressorkonstruktionen ausgebildet ist, hebt. Eine so gestaltete Entlastung ist bekannt. Beim erfindungsgemäßen Saugventil wird hierdurch indessen ein weiterer Vorteil erreicht, da die Resthaltung 22, 23 und 24 durch den einseitigen Druck von der Hubstange 28 ausgelöst wird und den Zwischenring 21 freigibt, so daß dieser in Richtung auf den Zylinderkopf zu bewegt wird. Die Schließfedern 19 und 20 werden gleichviel zusammengedrückt, und wenn das untere Ventilverschlußstück 15 zur Anlage gegen die Unterseite des Zwischenringes gekommen ist, liegt die Oberseite desselben gegen das obere Ventilverschlußstück 16 an. Hierdurch ist der Abstand zwischen dem Zwischenring 21 und dem unteren Ventilsitz 17 doppelt so groß wie während der normalen Arbeit geworden, und im entlasteten Zustand des Kompressors kann das Arbeitsmedium dann ohne wesentlichen Widerstand durch das Ventil hin und her strömen, d. h. daß die Entlastung besonders wirksam ist, so daß der Kompressor für den Anlauf oder Betrieb weniger Kraft fordert als wenn die bisher bekannten Saugventile verwendet würden.When starting up or during operation of the compressor, this can be relieved by holding the suction valve raised above its seat. The discharge can take place automatically as a function of the pressure developed by the compressor, which an organ, e.g. B. a lifting rod 28, influenced to move against the cylinder head parallel to the cylinder axis and the lower valve closure piece 15, which is formed in the same way as in known compressor designs, lifts. A relief designed in this way is known. In the case of the suction valve according to the invention, a further advantage is achieved because the remaining position 22, 23 and 24 is triggered by the one-sided pressure from the lifting rod 28 and releases the intermediate ring 21 so that it is moved in the direction of the cylinder head. The closing springs 19 and 20 are compressed equally, and when the lower valve closure piece 15 has come to rest against the underside of the intermediate ring, the upper side of the latter rests against the upper valve closure piece 16. As a result, the distance between the intermediate ring 21 and the lower valve seat 17 has become twice as large as during normal work, and when the compressor is unloaded, the working medium can then flow back and forth through the valve without significant resistance, ie the unloading is particularly effective is, so that the compressor requires less power for start-up or operation than if the previously known suction valves were used.

Claims

Claim: Suction valve for high-speed piston compressors, each with a circular ring-shaped valve closure piece per cylinder, which is arranged in a recess in the cylinder wall, is spring-loaded in the closing direction and surrounds the piston and which lies in a plane perpendicular to the cylinder axis Valve closing pieces (15, 16) arranged at a distance from one another are provided and that between the closing pieces, as a common abutment for the closing springs (19, 20), an intermediate ring (21), which can be displaced in the cylinder axis direction in the recess in the cylinder wall, and an automatically acting latching device (22, 23, 24) are provided for easily detachable fixation of the intermediate ring in its central position. Documents considered: German Patent No. 485 466; French patent specification No. 874 195.