DE1450606B1

DE1450606B1 - Konzentrisches Saug- und Druckventil

Info

Publication number: DE1450606B1
Application number: DE1964M0062358
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Maschinenfabrik Burckhardt AG
Current assignee: Burckhardt Compression AG
Priority date: 1964-08-03
Filing date: 1964-09-07
Publication date: 1970-03-19
Also published as: NL6510061A; FR1441372A; CH424402A; US3309013A; GB1119665A

Description

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Die Erfindung geht aus von einem konzentrischen eines angeschlossenen Rohrstückes, während die ein-

Saug- und Druckventil für Hochdruckkompressoren zelnen Druckkanäle des Ventilkörpers in einen Ring-

und -pumpen mit in einem in das Ventilgehäuse ein- kanal zwischen dem Ventilkörper und dem anschlie-

gesetzten, mittleren Ventilkörper schräg verlaufenden ßenden Rohrstück einerseits und den Wänden der

Einströmkanälen und einem mittleren Abströmkanal, 5 Bohrung des Verdichterzylinders andererseits mün-

wobei das Saugventilverschlußteil und das Druck- den. Die Saugleitung ist axial an den Ventilkörper

ventilverschlußteil dichtend an den beiden Enden des angeschlossen und von dem an den Ventilkörper sich

mittleren Ventilkörpers anliegen. anschließenden Raum der Druckleitung umgeben.

Es ist bereits eine Brennstoffeinspritzpumpe für Der Hubfänger der Saugventilverschlußplatte ist mit

Brennkraftmaschinen bekannt, bei der in eine Boh- io einer zentrisch angeordneten Schraube am Ventil-

rung des Pumpenkörpers 1 ein mittlerer Ventilkörper körper befestigt, so daß der Ventilkörper mit der

eingesetzt ist, an dessen beiden Enden das Saug- Saugventilverschlußplatte und ihrem Hubfänger eine

ventilverschlußteil und das Druckventilverschlußteil leicht herausziehbare Einheit bildet. Die Nachrech-

dichtend anliegen. In dem Ventilkörper verlaufen die nung ergibt hohe Wechselbeanspruchungen im Ge-

Saugkanäle schräg von außen zum Saugventil, wäh- 15 windekernquerschnitt, so daß auch diese bekannte

rend sich der Druckkanal axial erstreckt. konzentrische Ventilanordnung für extrem hohe

Die Ventilverschlußteile haben einen T-förmigen Drücke nicht brauchbar ist. Ferner weist die Nach-

Axialschnitt und sind axial durchbohrt. Die durch- rechnung sehr hohe Druckverluste des strömenden

bohrten Schäfte beider Ventilverschlußteile liegen Gases auf, die einem wirtschaftlichen Betrieb bei

dichtend und gleitbar in einer zentralen Bohrung des 20 extrem hohen Drücken entgegenstehen,

mittleren Ventilkörpers. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

Diese Gestalt und Anordnung der Ventilverschluß- ein schnell ein- und ausbaubares konzentrisches Saugteile hat zur Folge, daß die dem ringförmigen Saug- und Druckventil für Hochdruckkompressoren und raum zugekehrte Außenseite des Führungsschaftes -pumpen zu schaffen, bei dem die im hohen Druckdes Saugventilverschlußteils kurz vor dem Übergang 25 bereich von z. B. mehreren 1000 Atmosphären beim in die tellerförmige Abschlußplatte auch während des Ansaugen und Verdichten in den Konstruktions-Druckhubes des Kolbens unter der Einwirkung des elementen auftretenden Wechselbeanspruchungen in Ansaugdruckes steht. Bei geschlossenem Saugventil für die Werkstoffe unschädlichen Grenzen gehalten übernimmt der Führungsschaft des Saugventil- werden.

verschlußteils die Abdichtung zwischen der unter 30 Zur Lösung der Erfindungsaufgabe schlägt die

Verdichtungsdruck stehenden Führungsbohrung des Erfindung vor, daß bei einem solchen konzentrischen

Ventilkörpers und dem unter Saugdruck stehenden Saug- und Druckventil in die den mittleren Abström-

Ringraum innerhalb des Ventilkörpers. Dies erfor- kanal bildende Bohrung des mittleren Ventilkörpers

dert, daß der Führungsschaft des Saugventilverschluß- ein mit mindestens einer Durchlaßbohrung für das

teils wie ein Steuerschieber unter Wahrung der Längs- 35 unter Druck stehende Medium versehenes Verbin-

beweglichkeit in die zentrale Führungsbohrung des dungselement eingesetzt ist, das mit dem Hubfänger

Ventilkörpers abdichtend eingesetzt werden muß, des Saugventils unlösbar verbunden ist.

was an die Fertigungsgenauigkeit sehr hohe Anforde- Bei dem Saug- und Druckventil nach der Erfin-

rungen stellt. dung sind Spannungserhöhende Querschnittswechsel

Wie eine rechnerische Untersuchung ergibt, treten 4° an dem den wechsehiden Drücken ausgesetzten Teil

im Führungsschaft des Saugventilverschlußteils hohe des Ventilkörpers vermieden. Außerdem kann das

Wechselbeanspruchungen auf, die die Verwendung Ventil nach Lösen eines am Zylinderkopf angebrach-

der Brennstoffeinspritzpumpe für extrem hohe Druck- ten Deckels oder einer Verschlußschraube ohne wei-

unterschiede ausschließen. Eine entsprechende rech- tere Demontagearbeiten in kürzester Zeit in den

nerische Untersuchung zeigt, daß bei dem Saug- und 45 Kompressor oder Pumpe ein- bzw. ausgebaut werden.

Druckventil nach der Erfindung auch bei den hoch- Nachstehend sind die in der Zeichnung dargestell-

sten Drücken und Druckdifferenzen keine Gefähr- ten Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes

dung durch Wechselbeanspruchungen besteht, da beschrieben.

sämtliche der Saugventilführung und der Hubfänger- In der Zeichnung zeigen in schematischen Längsbefestigung dienenden Teile am zentral eingesetzten 50 schnitten

Verbindungselement so angebracht sind, daß diese F i g. 1 ein konzentrisches Saug- und Druckventil

sowohl beim Ansaugen als auch beim Verdichten all- gemäß der Erfindung mit einer ersten Ausführungs-

seitig unter dem jeweiligen Druck stehen, wodurch form des Verbindungselementes, bei der dieses als

das Auftreten von Wechselbeanspruchungen an diesen Schraubhülse ausgebildet ist,

Teilen gänzlich ausgeschaltet ist. Auch dürfte bei 55 F i g. 2 eine gegenüber F i g. 1 etwas abgeänderte

extrem hohen Druckunterschieden die Dichtwirkung Schraubhülse,

des Führungsschaftes des Saugventilverschlußteils der F i g. 3 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung bekannten Einspritzpumpe nicht mehr ausreichend mit als Schaftglied ausgebildetem Verbindungssein, element,

Bei einem bekannten, konzentrisch angeordneten 60 F i g. 4 ein Verbindungselement mit kreuzförmigem

Saug- und Druckventil für Hochdruckkolbenverdich- Querschnitt und

ter liegen die Saugventilverschlußplatte mit ihrem F i g. 5 das konzentrische Saug- und Druckventil

Hubfänger und die Druckventilverschlußplatte mit mit einer gegenüber Fig. 1 etwas geänderten Aus-

ihrem Hubfänger in verschiedenen Höhen auf der führungsform eines als Schraubhülse ausgebildeten

gleichen Seite des in einer Bohrung des Verdichter- 65 Verbindungselementes.

Zylinders untergebrachten Ventilkörpers an diesem Gemäß Fig. 1, 3 und 5 weist das konzentrische

an. Die einzelnen Saugkanäle des Ventilkörpers ver- Saug- und Druckventil ein Ventilgehäuse 9 mit einer

einigen sich zu einem zentral gelegenen Saugkanal zylindrischen Bohrung 11 auf, in die der mittlere

Claims

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Ventilkörper 2 eingesetzt ist. Das Ventilgehäuse 9 lassen. Diese kann entsprechend F i g. 2 in Form kann durch den Zylinderkopf der Hochdruckpumpe eines Diffusors 18 ausgebildet sein, der vor dem oder des Kompressors gebildet sein. Der mittlere plattenförmigen Druckventil-Verschlußstück 16 in die Ventilkörper 2 ist mit von seinem Umfang ausgehen- Abrundung 12 der Austrittsöffnung übergeht,
den Einströmkanälen 30 versehen, die zu der dem 5 Fig. 5 zeigt eine weitere Möglichkeit der Ausbilringförmigen Verschlußstück 5 des Saugventils gegen- dung des Verbindungselementes 1 als Schraubhülse, überliegenden Stirnfläche des Ventilkörpers hin Hierbei ist am äußeren Umfang der Schraubhülse schräg verlaufen und um eine mittlere Bohrung 31 zwischen der im mittleren Ventilkörper 2 angebrachherum angeordnet sind, die zum Durchlaß des ab- ten Auflagefläche des Bundes 13 und dem saugströmenden Mediums beim Druckhub dient. Im io seitigen Ende durch Eindrehung ein Ringraum 24 Bereich der Ausgangsstellen der Schrägkanäle 30 am zwischen der Schraubhülse 1 und der Bohrung des Umfang des mittleren Ventilkörpers 2 ist zwischen Ventilkörpers 2 gebildet, wodurch der Übergang der diesem und dem Gehäuse 2 ein ringförmiger Raum 7 im strömenden Medium enthaltenen Verdichtungsfür den Zulaß des Mediums angeordnet. Die mittlere wärme auf den Ventilkörper 2 mit den schrägen Boh-Bohrung 31 des Ventilkörpers führt zu dem Ver- 15 rungen verringert und die Aufheizung des zuströmenschlußstück 16 des Druckventils, dessen Ventilraum den Gases verhindert wird, was die Förderleistung über radiale Bohrungen 17 mit einem Ringraum 8 des Kompressors günstig beeinflußt,
verbunden ist, aus dem das Medium abströmt. Zwi- In Fig. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei sehen den Ringräumen 7 und 8, die unter Saug- bzw. der das Verbindungsglied 1 einen Mittelschaft 19 auf-Verdichtungsdruck stehen, ist der mittlere Ventil- 20 weist. Hierbei sind an beiden Enden des Schaftes 19 körper 2 gegenüber dem Gehäuse 9 durch eine Ring- Zentrierbunde 20 und 21 angeordnet, von denen der dichtung 10 an sich bekannter Art abgedichtet. Die dem Druckventil zugewendete Bund 21 einen etwas zylindrische Bohrung 11 zwischen den ringförmigen größeren Durchmesser erhält als der Bund 20 an der Räumen 7, 8 dient dabei zur Zentrierung des mitt- Seite des Saugventils und somit ebenso als Haltebund leren Ventilkörpers in seiner richtigen Mittellage. An 25 für die zusammengesetzte Einheit dienen kann wie dem Saugventil ist ein Hubfänger 3 angeordnet. der Bund 13 der Ausführungsform nach F i g. 1 und 3. Gemäß der Erfindung ist in die mittlere Bohrung Der Bund 20 am Saugventil ist mit einem Gewinde

31 des Ventilkörpers 2 ein das Durchströmen des 14 zur Aufnahme des Hubfängers 3 versehen. Wenn Mediums zulassendes Element 1 eingesetzt, das bei dieser auf das Gewinde 14 aufgeschraubt wird, nachder Ausführungsform nach Fig. 1 als hohl gebohrte 30 dem der Führungsring 4 und das ringförmige Ver-Schraubhülse ausgebildet ist. Die Hülse ist mit einer schlußstück 5 des Saugventils auf den Bund 20 aufglatten Innenfläche versehen und am druckseitigen geschoben worden sind, so wird wiederum aus dem Ende 12 zur Erzielung günstiger Strömungsverhält- Ventilkörper 2, dem Saugventil und dessen Hubnisse gut ausgerundet. An diesem Ende weist die fänger 3 eine Einheit gebildet, die bei abgenomme-Schraubhülse ferner einen äußeren Bund 13 auf, der 35 nem Deckel 6 und herausgenommenem Druckventil in eine entsprechende Bohrung des mittleren Ventil- gemeinsam aus dem Gehäuse 9 durch die zylindrisch! körpers 2 eingreift und sich mit seiner Anschlagfläche Bohrung des Gehäuses hindurch herausgenommer.

32 an den Ventilkörper anlegt. An der Seite des ring- bzw. eingesetzt werden kann. In den Bunden 20 unc förmigen Saugventilverschlußstückes, dessen Dicht- 21 sind dabei gerade oder schräge Bohrungen 22 an· fläche in der Ebene der durch die Stirnfläche des 40 geordnet, durch die das verdichtete Medium vom Ventilkörpers gebildeten Auflagefläche liegt, steht die Zylinderraum über den ringförmigen Raum 23 um Schraubhülse 1 um die Länge des Hubfängers 3 ein- den Schaft 19 des Verbindungselementes 1 herum in schließlich des Führungsringes 4 vor. Am äußersten das Druckventil einströmen kann.

Ende ist sie mit einem Außengewinde 14 versehen, Schließlich ist in Fig. 4 eine weitere Möglichkeit auf das der Hubfänger 3 beim Überstreifen des Füh- 45 gezeigt, bei der das Verbindungselement 1 einen rungsringes 4 und Einsetzen des ringförmigen Saug- kreuz- oder sternförmigen Querschnitt mit auf ganzer ventil-Verschlußstückes 5 fest aufgeschraubt wird. Länge durchgehenden Nuten 26 aufweist, durch die Hierdurch werden der mittlere Ventilkörper 2 sowie das Medium strömt. Hierbei ist das Verbindungsdas Saugventil einschließlich Hubfänger 3 zu einer element 1 ebenso wie bei der Ausführungsform nach gemeinsam ein- und ausbaufähigen Einheit zusam- 50 F i g. 1, 2 und 5 mit einem Haltebund 13 sowie mit mengefaßt. Die Eintrittsöffnung 15 der Schraub- dem Außengewinde 14 versehen,
hülse 1 ist am gewindeseitigen Ende ebenfalls zur
Erzielung günstiger Strömungsverhältnisse gut ausgerundet. Die Schraubhülse 1 dient somit zugleich als Patentansprüche:
zentral angeordnetes Verbindungselement und als 55

Durchlaßkanal vom Hubraum zu dem über dem 1. Konzentrisches Saug- und Druckventil für Druckventil-Versehlußstück 16 liegenden, unter dem Hochdruckkompressoren und -pumpen mit in Verdichtungsdruck stehenden Ventilraum im mitt- einem in das Ventilgehäuse eingesetzten, mittleren Ventilkörper, von dem aus das Medium durch leren Ventilkörper schräg verlaufenden Einströmdie radial angeordneten, schräg oder gerade verlau- 60 kanälen und einem mittleren Abströmkanal, wofenden Bohrungen 17 in den ringförmigen Druck- bei das Saugventilverschlußteil und das Druckraum 8 strömt. Das Gehäuse 9 bzw. der dieses bil- ventilverschlußteil dichtend an den beiden Enden dende Zylinderkopf ist an der Seite des Druckventils des mittleren Ventilkörpers anliegen, dadurch durch einen Deckel 6 abgeschlossen. gekennzeichnet, daß in die den mittleren Im Sinne der Erfindung liegt es auch, am druck- 65 Abströmkanal bildende Bohrung (31) des mittventilseitigen Ende der Schraubhülse 1 zur Ver- leren Ventilkörpers (2) ein mit mindestens einer besserung der Strömungsverhältnisse eine allmähliche Durchlaßbohrung für das unter Druck stehende Erweiterung des Austrittsquerschnittes erfolgen zu Medium versehenes Verbindungselement (1) ein-

gesetzt ist, das mit dem Hubfänger (3) des Saugventils unlösbar verbunden ist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (1) an seinem dem Verschlußteil (16) des Druckventils zugewendeten Ende mit einem Außenbund (13, 21) versehen ist und an seinem anderen Ende ein Außengewinde (14) aufweist, auf das der Hubfänger (3) des Saugventils unter Zwischenlage eines Führungsringes (4) zwischen dem mittleren Ventilkörper (2) und dem Hubfänger (3) derart aufgeschraubt ist, daß sich der Außenbund (13, 21) des Verbindungselements (1) fest gegen eine entsprechende Anschlagfläche (32) der mittleren Bohrung (31) des mittleren Ventilkörpers (2) anlegt.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (1) als eine durch Bohren aus Vollmaterial oder aus einem Rohr hergestellte Schraubhülse ausgebildet ist, die an ihrem dem Verschlußteil (16) des Druckventils zugewendeten Ende eine abgerundete Austrittsöffnung (12) und an ihrem anderen Ende mit einer abgerundeten Zuströmöffnung

(15) versehen ist.
4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das Verbindungselement (1) bildende Schraubhülse an ihrem dem Verschlußteil

(16) des Druckventils zugewendeten Ende eine Erweiterung (18) in Form eines Diffusors aufweist, der in die abgerundete Austrittsöffnung (12) übergeht.
5. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (1) einen vollen Mittelschaft (19) aufweist, der an

__ seinem dem Verschlußteil (16) des Druckventils zugewendeten Ende mit dem Außenbund (21) als Zentrierung und Anschlag und an seinem dem ringförmigen Verschlußteil (5) des Saugventils zugewendeten Ende mit einem Bund (20) für die Zentrierung in der Mittelbohrung (31) des mittleren Ventilkörpers (2) und zur Aufnahme des Führungsteils (4) des Verschlußstücks (5) sowie mit dem Gewinde (14) zum Aufschrauben des Hubfängers (3) versehen ist, wobei in dem Bund (20) und in dem Bund (21) zum Durchlaß des Mediums über den zwischen dem Schaft (19) und der Mittelbohrung des mittleren Ventilkörpers (2) gebildeten Ringraum (23) Durchlaßkanäle (22) angeordnet sind (F i g. 3).
6. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (1) einen kreuz- oder sternförmigen Querschnitt aufweist und hierdurch an ihm Längsnuten (26) zum Durchlaß des Mediums beim Druckhub ausgebildet sind (F i g. 4).
7. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Umfang der das Verbindungselement (1) bildenden Schraubhülse zwischen dem Auflagebund (13) und dem Außengewinde (14) ein Ringraum (24) durch Verkleinerung des Außendurchmessers der Hülse angeordnet ist (Fig. 5).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen