DE1450542C - Selbsttätiges Ringplattenventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf selbsttätige Ringplattenventile, insbesondere für schnellaufende Kolbenverdichter, mit einer zwischen Ventilsitz und Fänger angeordneten, federbelasteten Ventilplatte, die aus durch Radialstege verbundenen konzentrischen Ringen besteht.

Die bei den bekannten Ventilen dieser Bauart verwendeten Ventilplatten sind verhältnismäßig steif und durch Federplatten, Schraubenfedern u. dgl. gleichmäßig über ihre Fläche belastet. Sie heben sich daher beim öffnen des Ventils mit ihrer ganzen Fläche gleichzeitig vom Sitz ab und prallen nach Überwindung der Federkräfte mit ihrer ganzen Fläche gegen den Fänger bzw. die dazwischenliegenden, flachgedrückten Federplatten od. dgl. In gleicher Weise treffen die Ventilplatten beim Schließen des Ventils mit voller Fläche auf den Sitz auf. Durch die ständigen harten Aufschläge unterliegen, insbesondere bei schnellaufenden Verdichtern, die Ventilplatten einer erhöhten Bruchgefahr, da mit steigender Drehzahl nicht nur die Anzahl der Aufschläge, sondern auch deren Stärke zunimmt. Die Laufzeiten der beweglichen Verschlußorgane dieser Ventile sind daher oft unbefriedigend. Außerdem verursachen die harten Aufschläge der Ventilplatte starke Geräusche. Schließlich wird durch die Federvorspannung das öffnen der Ventile etwas verzögert und damit die Durchsatzmenge des geförderten Mediums gedrosselt.

Es ist auch schon bekannt, die Ventilplatte durch eine zylindrisch gewölbte Federplatte nur entlang eines einzigen Durchmessers zu belasten. Bei kleineren Ventilen kann dadurch zwar ein vorteilhaftes elastisches Arbeiten der Ventilplatte erzielt werden; insbesonder bei größeren Ventilen führt eine derartige Belastung jedoch leicht zu einem erhöhten Schlagen der unbelasteten Randbereiche der Ventilplatte während des Arbeitens und dadurch zu einem nachteiligen Spätschluß sowie zu erhöhtem Verschleiß. Außerdem ist dabei die Führung der Ventilplatte labil, so daß diese während des Betriebes, z. B. bei einseitiger Anströmung durch das Medium, kippen kann und ein einwandfreies Arbeiten des Ventils daher nicht gewährleistet ist.

Die Erfindung geht nun einen anderen Weg und beseitigt die Nachteile der bekannten Ausführungen dadurch, daß die Ventilplatte durch Federelemente, z. B. Schraubenfedern, die auf mehr als einem Durchmesser der Ventilplatte vorgesehen sind, über ihre Fläche ungleichmäßig belastet ist und die Federelemente symmetrisch zu einer Belastungsachse angeordnet sind, welche von einem vorzugsweise durch Radialstege hindurchgehenden Durchmesser der Ventilplatte gebildet ist. Durch eine derartige Befederung der normalen, mit vollen Ringen ausgeführten Ventilplatte wird nicht nur ein elastisches Arbeiten der Ventilplatte, sondern auch eine einwandfreie Führung derselben während des Arbeitens erzielt. Je nach der Wahl und Anordnung der über die Fläche der Ventilplatte ungleichmäßig verteilten Befederung kann dabei das elastische Verhalten der Ventilplatte den Anforderungen entsprechend angepaßt werden, so daß auch bei größeren Ventilen die Ventilplatte genau geführt werden kann und die schwächer oder stärker belasteten Randbereiche derselben seitlich der Belastungsachse nicht zu stark schlagen können. Ein Kippen der Ventilplatte wird auch bei verhältnismäßig starker einseitiger Anströmung durch das Medium vermieden.

Die ungleichmäßige Belastung der Ventilplatte kann beispielsweise durch ungleiche Verteilung der Federelemente über die Fläche der Ventilplatte oder

durch Verwendung von Federelementen mit verschiedener Federkraft erfolgen, wobei im letzteren Fall die Federelemente über die Fläche der Ventilplatte räumlich gleichmäßig verteilt sein können. In jedem Fall ist es jedoch wesentlich, daß die Ventilplatte nicht nur entlang eines einzigen Durchmessers, sondern auch in ihren Randbereichen symmetrisch zu der Belastungsachse belastet wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die ungleichmäßige Belastung der Ventilplatte durch Schraubenfedern gleicher Stärke und gleichen Durchmessers erfolgen, die in verschiedener Verteilung in der Belastungsachse der Ventilplatte und symmetrisch zu beiden Seiten derselben angeord- · net sind. Gemäß der Erfindung kann aber auch die ungleichmäßige Belastung der Ventilplatte durch Schraubenfedern gleicher Stärke und gleichen Durchmessers erfolgen, die am Fänger in verschiedener Höhe abgestützt sind, vorzugsweise in Federnestern mit verschiedener Tiefe sitzen. Durch diese Ausführungen wird der Vorteil erzielt, daß für das Ventil nur eine Ausführung von Federn erforderlich ist und auch die Federnester im Fänger mit gleichem Durchmesser ausgebildet sein können. Bei der zuletzt genannten Variante können die Schraubenfedern auch gleichmäßig über die Fläche der Ventilplatte verteilt angeordnet sein, wobei die ungleichmäßige Belastung durch die unterschiedliche Federkraft der in verschiedener Höhe abgestützten Schraubenfedern erzielt wird. Diese Ausführungsform ermöglicht auch einen einfachen Umbau bereits vorhandener Ventile, zu welchem Zweck lediglich ein Teil der Federnester der Schraubenfedern vertieft oder ihre Tiefe mittels einer Beilage od. dgl. verringert werden muß.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Ventilplatte durch Schraubenfedern verschiedener Stärke belastet sein, die verschiedenen Durchmesser besitzen und von denen die stärkeren in der Belastungsachse angeordnet sind. Durch den ungleichen Durchmesser der verschiedenen Federn wird vermieden, daß die Federn beim Einbau in das Ventil verwechselt werden können.

Beim erfindungsgemäßen Ventil können erforderlichenfalls in üblicher Weise zwischen Ventilplatte und Fänger angeordnete Dämpferplatten, Lenkerplatten u. dgl. verwendet werden. Falls wenigstens eine Dämpferplatte vorgesehen ist, kann diese in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ungefähr zylindrisch gewölbt sein und mit einer Erzeugenden entlang der Belastungsachse auf der Ventilplatte aufliegen, wobei die in der Belastungsachse liegenden Federelemente auf der Dämpferplatte aufsitzen und die seitlich der Belastungsachse vorgesehenen Federelemente durch Aussparungen der Dämpfer- · platte hindurchgreifen. Auch bei durch eine Lenker- /55 platte geführter Ventilplatte kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Lenkerplatte ungefähr zylindrisch gewölbt sein und mit einer Erzeugenden entlang der Belastungsachse auf der Ventilplatte aufliegen, wobei in der BeIa-•stungsachse und/oder zu beiden Seiten derselben die Ventilplatte zusätzlich belastende Federelemente vorgesehen sind. In beiden Fällen wird das elastische Arbeiten des Ventils durch die zylindrische Wölbung der auf der Ventilplatte aufliegenden Platten noch weiter verbessert. Außerdem wird die Ventilplatte, insbesondere an jenen Stellen, an welchen die Federn nicht unmittelbar auf ihr aufliegen, geschont.

Das vorteilhafte elastische Arbeiten des Ventils kann schließlich auch noch durch möglichst elastische Ausbildung der Ventilplatte begünstigt werden, z. B. durch Verringerung der Stegzahl zwischen ihren Ringen, durch Angleichung ihrer Stärke an jene der allenfalls vorgesehenen Lenker- oder Dämpferplatten oder durch geeignete Anordnung von Lenkerarmen.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Ringplattenventils dargestellt.

F i g. 1 zeigt einen axialen Mittelschnitt durch eine Ausfüh rungsform,

F i g. 2 dazu den Grundriß der Ventilplatte und

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie HI-III in Fig. 1;

ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in den F i g. 4 und 5 dargestellt, in

Fig.4 im Axialschnitt nach der Linie IV-IV in F i g. 5 und in

Fig. 5 im Querschnitt nach der Linie V-V in Fig.4;

F i g. 6 veranschaulicht schließlich eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei lediglich die Ventilplatte samt Befederung im Grundriß gezeigt ist.

Die dargestellten Ventile bestehen aus einem Sitz 1 und einem im Abstand davon gehaltenen Fänger 2, ■welche Teile durch eine Schraube 3 mit der Mutter 4 fest verbunden sind. Zwischen Sitz und Fänger befindet sich die Ventilplatte 5, die aus konzentrischen Ringen 6 und Radialstegen 7 zur Verbindung der Ringe gebildet ist. Die Durchströmkanäle im Sitz 1 sind mit 8 und jene im Fänger 2 sind mit 9 bezeichnet.

Beim Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 bis 3 ist die Ventilplatte 5 mittels eines Führungsringes 10, der zwischen Sitz 1 und Fänger 2 eingelegt ist und den Abstand derselben bestimmt, gleitend geführt. Zur Belastung der Ventilplatte 5 sind Schraubenfedern 11 vorgesehen, die in Federnestern 12 im Fänger 2 sitzen. Die Schraubenfedern 11 besitzen gleiche Stärke und gleichen Durchmesser, sie sind jedoch ungleichmäßig über die Fläche der Ventilplatte 5 verteilt. Außerdem sind die Schraubenfedern 11, wie insbesondere aus F i g. 3 ersichtlich ist, symmetrisch zu einer Belastungsachse A angeordnet, die in diesem Ausführungsbeispiel mit einem durch Radialstege 7 hindurchgehenden Durchmesser der Ventilplatte 5 zusammenfällt. Entlang der Belastungsachse A selbst sind sechs Schraubenfedern 11 —je drei auf beiden Seiten der Ventilachse— vorgesehen, während die seitlich der Belastungsachse A liegenden Bereiche der Ventilplatte 5 nur durch je eine Schraubenfeder 11 belastet sind.

Zufolge dieser ungleichmäßigen Belastung der Ventilplatte 5 heben sich beim öffnen des Ventils die seitlich der Belastungsachse liegenden, schwächer belasteten Bereiche früher vom Ventilsitz 1 ab, wobei sich die Ventilplatte 5 ungefähr nach einer Zylinderfläche elastisch verformt. Die Ventilplatte 5 prallt daher nicht mit ihrer ganzen Fläche gleichzeitig am Fänger 2 auf. Beim Schließen des Ventils verformt sich die Ventilplatte 5 unter dem Einfluß der ungleichen Befederung ebenfalls, jedoch eilt dabei der stärker belastete Bereich der Belastungsachse A gegenüber den seitlichen Bereichen der Ventilplatte 5 vor. Durch diese Arbeitsweise werden die Aufschläge der Ventilplatte 5 gedämpft, so daß die Arbeitsgeräusche vermindert werden und die Lebensdauer des Ventils erhöht wird. Das elastische Verhalten der Ventilplatte 5 kann durch Wahl der Anzahl, der Stärke und der Verteilung der Federn 11 in einfacher Weise verändert

bzw. den Erfordernissen angepaßt werden. Durch die Anordnung von Federn 11 nicht nur in der Belastungsachse/i, sondern auch seitlich derselben ergibt sich eine stets einwandfreie Führung der Ventilplatte, so daß diese auch bei seitlicher Anströmung durch das Medium nicht kippen kann.

Das Ausführungsbeispiel nach den F i g. 4 und 5 unterscheidet sich von jenem nach den F i g. 1 bis 3 in erster Linie dadurch, daß die zur Belastung der Ventilplatte 5 verwendeten Schraubenfedern verschiedene Stärke und verschiedenen Durchmesser besitzen. Die in der Belastungsachse A liegenden Schraubenfedern 13, die in den Federnestern 14 im Fänger 2 sitzen, sind stärker und größer als die seitlich der Belastungsachse A angeordneten Schraubenfedern 15, deren Federnester mit 16 bezeichnet sind. Dadurch können die Federn 13 und 15 beim Einbau in das Ventil nicht verwechselt werden. Die Ventilplatte 5 ist hier in bekannter Weise durch Lenkerarme reibungsfrei geführt und mittels ihrer Nabe zwischen dem Sitz 1 und einer Hubbeilage 17 eingespannt. Außerdem ist zwischen der Ventilplatte 5 und dem Fänger 2 eine Dämpferplatte 18 angeordnet, die durch Lenkerarme 19 ebenfalls reibungsfrei geführt und mit ihrer Nabe 20 zwischen der Hubbeilage 17 und einer weiteren Hubbeilage 21 eingespannt ist.

Die Dämpferplatte 18 ist —wie aus der linken Hälfte der F i g. 4 hervorgeht — ungefähr zylindrisch gewölbt und liegt mit einer Erzeugenden der Zylinderfläche entlang der Belastungsachse A auf der Ventilplatte 5 auf. Die in der Belastungsachse A angeordneten Schraübenfedern 13 sitzen dabei auf der Dämpferplatte 18 auf, so daß sie sich nicht in die Ventilplatte 5 einreiben können, wogegen die seitlich vorgesehenen Schraubenfedern 15 durch Aussparungen 22 der Dämpferplatte 18 hindurchgreifen und unmittelbar auf die Ventilplatte 5 wirken. Die Dämpferplatte 18 unterstützt dabei die Federn 13 und bewirkt eine weitere Verminderung der Intensität des Aufschiagens der Ventilplatte 5 auf dem Fänger 2. An Stelle oder zusätzlich zu der Dämpferplatte 18 kann auch eine Lenkerplatte vorgesehen sein, die zur reibungsfreien Führung der Ventilplatte 5 dient und zweckmäßig ebenfalls zylindrisch gewölbt sein kann. Bei entsprechender Vorspannung der zylindrisch gewölbten Dämpferplatte 18 oder einer allenfalls vorgesehenen, zylindrisch gewölbten Lenkerplatte können die entlang der Belastungsachse A liegenden Schraubenfedern 13 entfallen und lediglich die Schraubenfedern 15 seitlich der Belastungsachse angeordnet sein.
Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 ist die allein dargestellte Ventilplatte 5 mit lappenartigen Ansätzen 23 versehen, die zur Verbindung mit einer allenfalls vorgesehenen Lenkerplatte dienen. Die Verbindung erfolgt zweckmäßig in üblicher Weise durch Nieten.

ίο Außerdem verläuft in F i g. 6 die Belastungsachse A nicht durch einen durchweg Radialstege 7 aufweisenden Durchmesser der Ventilplatte 5. Die Radialstege? zwischen den einzelnen Ringen 6 der Ventilplatte 5 sind dabei stellenweise gegeneinander versetzt, um die Elastizität der Ventilplatte 5 zu erhöhen. Die Belastung der Ventilplatte 5 erfolgt hier durch zwei starke Schraubenfedern 24 mit größerem Durchmesser, die in der Belastungsachse A liegen, und durch zwei schwächere Schraubenfedern 25 mit etwas kleinerem Durchmesser, die zu beiden Seiten der Belastungsachse A symmetrisch zu dieser angeordnet sind. Die Wirkungsweise der in den F i g. 4 und 5 und in F i g. 6 dargestellten Ausführungsbeispiele entspricht im wesentlichen der des Ventils nach den F i g. 1 bis 3.

as In allen Fällen wird ein vorteilhaftes elastisches Arbeiten der Ventilplatte 5 erzielt.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die ungleichmäßige Belastung der Ventilplatte kann beispielsweise auch durch Schraubenfedern gleicher Stärke und gleichen Durchmessers erfolgen, die über die Fläche der Ventilplatte räumlich gleichmäßig verteilt angeordnet sein können und am Fänger in verschiedener Höhe abgestützt sind. Zu diesem Zweck können die Federnester verschiedene Tiefe aufweisen oder in einzelne Federnester Beilagen eingelegt sein. An Stelle der in den Zeichnungen vorgesehenen Schraubenfedern können auch andere Federelemente zur Belastung der Ventilplatte verwendet werden. Beispielsweise ist.die Ver- wendung von an sich bekannten Zungenfedern oder von Federplatten mit aus der Ebene derselben herausgebogenen Federzungen möglich, wobei die Zungenfedern bzw. die Federzungen ungleichmäßig über die Fläche der Ventilplatte verteilt symmetrisch zu einer Belastungsachse — in dieser und zu beiden Seiten derselben — angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Selbsttätiges Ringplattenventil, insbesondere für schnellaufende Kolbenverdichter, mit einer zwischen Ventilsitz und Fänger angeordneten, federbelasteten Ventilplatte, die aus durch Radialstege verbundenen konzentrischen Ringen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte (5) durch Federelemente, z. B. Schraubenfedern (11, 13, 15, 24,25), die auf mehr als einem Durchmesser der Ventilplatte vorgesehen sind, über ihre Fläche ungleichmäßig belastet ist und die Federelemente symmetrisch zu einer Belastungsachse (A) angeordnet sind, welche von einem vorzugsweise durch Radialstege (7) hindurchgehenden Durchmesser der Ventilplatte (5) gebildet ist.

2. Selbsttätiges Ringplattenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ungleichmäßige Belastung der Ventilplatte (5) durch Schraubenfedern (U) gleicher Stärke und gleichen Durchmessers erfolgt, die in verschiedener Verteilung in der Belastungsachse (A) der Ventilplatte (5) und symmetrisch zu beiden Seiten derselben angeordnet sind (F i g. Γ bis 3).

3. Selbsttätiges Ringplattenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ungleichmäßige Belastung der Ventilplatte (5) durch Schraubenfedern (U) gleicher Stärke und gleichen Durchmessers erfolgt, die am Fänger (2) in verschiedener Höhe abgestützt sind, vorzugsweise in Federnestern (12) mit verschiedener Tiefe sitzen.

4. Selbsttätiges Ringplattenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte (5) durch Schraubenfedern (13, 15; 24, 25) verschiedener Stärke belastet ist, die verschiedenen Durchmesser besitzen und von denen die stärkeren (13, 24) vorzugsweise in der Belastungsachse (A) angeordnet sind (F i g. 4, 5 und 6).

5. Selbsttätiges Ringplattenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit wenigstens einer zwischen Ventilplatte und Fänger vorgesehenen Dämpferplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferplatte (18) ungefähr zylindrisch gewölbt ist und mit einer Erzeugenden entlang der Belastungsachse (A) auf der Ventilplatte (5) aufliegt, wobei die in der Belastungsachse (A) liegenden Federelemente (13) auf der Dämpferplatte (18) aufsitzen und die seitlich der Belastungsachse (A) vorgesehenen Federelemente (15) durch Aussparungen (22) der Dämpferplatte (18) hindurchgreifen (F i g. 4 und 5).

5. Selbsttätiges Ringplattenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit durch eine Lenkerplatte geführter Ventilplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkerplatte ungefähr zylindrisch gewölbt ist und mit einer Erzeugenden entlang der Belastungsachse (A) auf der Ventilplatte (5) aufliegt, wobei in der Belastungsachse (A) und/ oder zu beiden Seiten derselben die Ventilplatte (5) zusätzlich belastende Federelemente (24, 25) vorgesehen sind (F i g. 6).