DE1650510B2

DE1650510B2 - Automatic valve for reciprocating compressors

Info

Publication number: DE1650510B2
Application number: DE19671650510
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 5630 Remscheid Ibach
Original assignee: Remscheider Werkzeugfabrik A Ibach & Co 5630 Remscheid
Current assignee: Remscheider Werkzeugfabrik A Ibach & Co 5630 Remscheid
Priority date: 1967-07-13
Filing date: 1967-07-13
Publication date: 1975-08-21
Also published as: DE1650510A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbsttätig arbeilendes Ventil für Kolbenverdichter, das eine zwischen einem Ventilsitz und einer Offenlage bewegliche Ventilplatte und eine mit einer Umgrenzungsfläche derselben zusammenwirkende Führung aufweist. In mannigfaltigen Anwendungsgebieten von Kolbenverdichtern ist es nicht zulässig bzw. möglich, die gleitend gegeneinander liegenden Flächen der Ventilanordnung, nämlich die Führungsfläche und die gegen sie anliegenden Bereiche einer Umgrenzungsfläche der Ventilplatte, mit öl bzw. Fett zu schmieren, um zu günstigen Reibungsverhältnissen zu kommen und insbesondere den Verschleiß zu beschränken. In solchen Fällen werden an den Ventilanordnungen bereits nach kurzen Gebrauchszeiten Überholungsarbeiten notwendig. Schon bekannte Versuche, statt metallischer Führungen für die metallischen Ventilplatten aus nichtmetallischen Werkstoffen wie Kunststoffen bestehende Führungen zu verwenden, sind im wesentlichen erfolglos geblieben, weil die verhältnismäßig geringe Härte solcher Werkstoffe den durch die nicht vermeidbaren hohen spezifischen Reibungsdrücke bedingten Anforderungen nicht genügt, so daß auch dabei schnell ein unzulässig großer Verschleiß auftritt. Zur Vermeidung ungünstiger Reibungsbeanspruchungen ist es übrigens auch bekannt, Ventilschließglieder mit Schwingarmen zu führen. Solche Anordnungen sind stets aufwendig und oftmais aus Raumgründen nicht zu verwirklichen.The invention relates to an automatically operated Valve for reciprocating compressors, the valve plate movable between a valve seat and an open position and has a guide cooperating with a boundary surface thereof. In manifold Areas of application of reciprocating compressors, it is not permitted or possible to slide against each other lying surfaces of the valve arrangement, namely the guide surface and those lying against it Lubricate areas of a boundary surface of the valve plate with oil or grease in order to achieve favorable friction conditions to come and in particular to limit wear and tear. In such cases it will be Overhaul work is necessary on the valve arrangements after only a short period of use. Nice known attempts, instead of metallic guides for the metallic valve plates made of non-metallic Using existing guides from materials such as plastics has essentially remained unsuccessful, because the relatively low hardness of such materials is due to the unavoidable high Specific frictional pressures related requirements does not meet, so that even then quickly an inadmissible great wear and tear occurs. In order to avoid unfavorable frictional loads, it is also known, by the way, To guide valve closing members with swing arms. Such arrangements are always complex and often difficult not possible for reasons of space.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Kolbenverdichter ein selbsttätig arbeitendes Ventil der eingangs umschriebenen Art zu schaffen, das auch ohne Schmiermittelzuführung, d. h. bei einem sogenannten ölfreien Betrieb langdauernd betriebssicher arbeitet.The invention is based on the object of providing an automatically operating valve of the type mentioned at the beginning for reciprocating compressors to create the circumscribed type, which also without lubricant supply, d. H. with a so-called Oil-free operation works reliably for a long time.

Dies wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß der der Ventilplatte zugeordneten metallischen Führungsfläche wenigstens ein Einsatz aus im wesentlichen nichtmetallischem Werkstoff mit gegenüber dem Metall besseren Trockenlaufeigenschaften, z.B. auf der Basis von Polytetrafluorethylen (PTFE), eingefügt ist. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß nichtmetallische Werkstoffe mit gegenüber Metall besseren Trockenlaufeigenschaften, beispielsweise der vorgenannten Gruppe, ihre Wirkung nicht auf die bei der Konstruktion von ihnen unmittelbar erfaßte Gleitflächenzone beschränken, sondern in Form kleinster Teilchen über die sich anschließenden me«allischen Gleitflächen gewissermaßen verschleppi werden, so daß schon nach kurzzeitigem Geb-auch auch in denjenigen Bereichen der Führungsanordnung.According to the invention, this is essentially achieved in that the metallic Guide surface at least one insert made of essentially non-metallic material with opposite the metal has better dry-running properties, e.g. on the basis of polytetrafluoroethylene (PTFE), is inserted. This embodiment is based on the knowledge that non-metallic materials with opposite Metal better dry-running properties, for example the aforementioned group, their effect do not limit it to the sliding surface zone directly captured by you during construction, but rather in The shape of the smallest particles is, as it were, carried over the adjoining mechanical sliding surfaces so that after a short period of time also in those areas of the guide arrangement.

ίο in denen der führenden metallischen Umgrenzungsfläche der Ventilplatte metallische Führungsflächen gegenüberliegen, die günstigen Laufeigenschaften des im wesentlichen nichtmetallischen Werkstoffes wirksam werden, ohne jedoch dessen typische Mängel, nämlich die zumindest im vorliegenden Fall im Verhältnis zu den hohen spezifischen Flächenpressungen zu geringe Härte aufzuweisen. Das mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ermöglichte Verschleppen von Teilchen des im Vergleich zu Metall bessere Trockenlaufeigenschäften aufweisenden, im wesentlichen nichtmetallischen Werkstoffes über die metallischen Flächen der aneinander geführten Glieder kombiniert demnach die günstigen Eigenschaften beider Werkstoff gruppen im Sinn einer maßgeblichen Verbesserung der Verschleißfestigkeit. Dabei schließen die harten und in der Regel großflächig mit der Ventilplatte zusammenwirkenden metallischen Führungsflächenbereiche einen schädli chen Verschleiß der nichtmetallischen Werkstoffteiie durch unmittelbare Abstützung der Ventilplatte aus, während die nichtmetallischen Bereiche der Führung Werkstoffteile abgeben, die den Verschleiß an den metallischen Bereichen zumindest wesentlich einschrän ken. Eingehende Untersuchungen haben im übrigen bestätigt, daß mit der erfindungsgemäßen Eingliederung von im wesentlichen nichtmetallischen, gegenüber dem Metall bessere Trockenlaufeigenschaften aufweisenden Einlagen in die metallischen Führungsflächen ein lang dauernder Schutz der metallischen Führungselemente gegen einen schädlichen Verschleiß herbeigeführt wird.ίο in those of the leading metallic boundary surface metal guide surfaces are opposite the valve plate, the favorable running properties of the im essential non-metallic material are effective, but without its typical defects, namely which, at least in the present case, is too low in relation to the high specific surface pressures To show hardness. The entrainment of particles made possible with the configuration according to the invention essentially non-metallic, which has better dry-running properties compared to metal Material over the metallic surfaces of the mutually attached links therefore combines the favorable properties of both material groups in terms of a significant improvement in wear resistance. The hard ones, which usually interact over a large area with the valve plate, close metallic guide surface areas a damaging wear of the non-metallic material parts by directly supporting the valve plate, while the non-metallic areas of the guide Release material parts that at least substantially limit the wear and tear on the metallic areas ken. In-depth investigations have also confirmed that with the incorporation according to the invention of essentially non-metallic, compared to the metal having better dry-running properties Inserts in the metallic guide surfaces provide long-lasting protection for the metallic guide elements is brought about against harmful wear.

Dies mag damit zu erklären sein, daß schon Spuren des nichtmetallischen Werkstoffes ausreichen, um langdauernd einen Verschleiß der metallischen Elemente weit gehend zu unterdrücken.This may be explained by the fact that even traces of the non-metallic material are sufficient to last a long time largely suppress wear of the metallic elements.

Für die Einlagen können verschiedenartige, im wesentlichen nichtmetallische Werkstoffe verwandt werden. Besonders gute Ergebnisse sind mit den schon erwähnten Kunststoffen auf der Basis von Polytetrafluorethylen gemacht worden. Dieser Kunststoff kann überdies noch Beimengungen beispielsweise Blei bzw. Bleiverbindungen. Kohlenstoff, Bronze, Glas oder Molybdänverbindungen enthalten, um die von ihm ausgehende Dauerschmierwirkung weiterhin zu verbessern.Various, essentially non-metallic materials can be used for the inserts. Particularly good results are obtained with the plastics already mentioned based on polytetrafluoroethylene been made. This plastic can also contain admixtures, for example lead or lead compounds. Carbon, bronze, glass or molybdenum compounds contain it to the extent that it emanates Continuing to improve permanent lubrication.

Die Erfindung läßt sich verschiedenartig verwirklichen. Bei einer bevorzugten Ausführung sind die Einsätze als Zapfen in führungsflächenseitig offenen Ausnehmungen eines den Öffnungsweg der Ventilplatte begrenzenden und die Führung bildenden Fanggliedes eingesetzt. Die Größe der unmittelbar mit dem bzw. den Einsätzen zusammenwirkenden Gleitflächen der Ventilplatte kann maßgeblich kleiner sein als die mit metallischen Bereichen der Führung zusammenwirkende Fläche. Das Größenverhältnis dieser Flächen mag beispielsweise bei ί : 3 bis 1 :10 liegen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung werden demnach die an den metallischen Führungsbereichen anfallenden Flächenpressungen nur relativ unwesentlich vergrößert. Es wäre im übrigen möglich, die Einsätze statt in Form von Zapfen beispielsweise als abweichend geformteThe invention can be implemented in various ways. In a preferred embodiment the inserts are as a pin in recesses open on the guide surface side of the opening path of the valve plate limiting and the guide-forming catch member used. The size of the the sliding surfaces of the valve plate interacting with the inserts can be significantly smaller than that with metallic areas of the guide interacting surface. The size ratio of these areas may be for example ί: 3 to 1:10. By the invention The surface pressures occurring on the metallic guide areas are accordingly designed enlarged only relatively insignificantly. It would also be possible to shape the stakes instead of cones, for example, as differently shaped

Elemente in Ausnehmungen der Führungsflächen einzubringen, wie einzukleben oder formschlüssig einzulagern. Die Art und Form der Platten der erfindungsgemäBen Ventile kann mannigfaltig abgewandelt werden. Wenn auch die erfindungsgemäße Ausgestaltung vornehmücb für kreisringförmige Ventilplatten geeignet ist, so können doch auch Ventile mit abweichende Umrißform aufweisenden Platten erfinc'ungsgemäß ausgestaltet werden.Bringing elements into recesses in the guide surfaces, how to glue in or to store in a form-fitting manner. The type and shape of the plates of the invention Valves can be modified in many ways. Even if the embodiment according to the invention is carried out is suitable for circular valve plates, valves with a different outline can also be used having plates are designed according to the invention.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Ls üeigtThe subject matter of the invention is shown in an exemplary embodiment in the drawing. Ls ave

F i g. 1 den Kopfbereich eines Kolbenverdichter-Zylinders im Längsschnitt,F i g. 1 the head area of a reciprocating compressor cylinder in longitudinal section,

F i g. 2 als Vertikalschnitt das Saugventil des Zylinders nach F i g. 1 in größerem Maßstab,F i g. 2 shows the suction valve of the cylinder according to FIG. 2 as a vertical section. 1 on a larger scale,

F i g. 3 das F^ngglied des Ventils nach F i g. 2 als Draufsicht.F i g. 3 the spring member of the valve according to FIG. 2 as Top view.

In der Zylinderbohrung 10 eines kühlbaren Zylinders Il ist gemäß Fig. 1 ein Kolben 12 beweglich. Der Zylinder 11 trägt oberendig einen die Bohrung 10 ab· schließenden Zylinderdeckel 13, dem eine Saugventilanordnung 14 und eine Druckventilanordnung 15 eingefügt sind, die unter Vermittlung von Wanddurchbrüche aufweisenden Zylinderkörpern 16 und 17, sogenannten Laternen, durch Deckel 18 und 19 in der Gebrauchslage gehalten werden. Das Arbeitsmedium wird durch den Zylinder in Richtung der eingezeichneten Pfeile gefördert.According to FIG. 1, a piston 12 is movable in the cylinder bore 10 of a coolable cylinder II. The cylinder 11 carries at the top a cylinder cover 13 which closes off the bore 10 and which has a suction valve arrangement 14 and a pressure valve assembly 15 are inserted, which through the mediation of wall openings having cylinder bodies 16 and 17, so-called lanterns, through covers 18 and 19 in the position of use being held. The working medium is drawn through the cylinder in the direction of Arrows promoted.

Das in den F i g. 2 und 3 dargestellte Saugventil 14 nach F i g. 1 umfaßt eine ringförmige Ventilsitzplatte 20 mit über den Umfang verteilten Durchbrüchen 21, die zwischen zwei geschlossen durchlaufenden Ring'ionen angeordnet sind, in denen im Schließzustand eine ringförmige Ventilplatte 22 unter Wirkung einer Feder 23 bzw. des in dem Zylinder 10 enthaltenen Überdruckes anliegt. Die die Ventilplatte 22 belastende Feder 23 mag ringförmig gestaltet und über ihre Länge gewellt sein. Sie stützt sich gegen einen Flansch 24 eines Fanggliedes 23, das mit dem Durchtritt des Arbeitsmediums dienenden Durchbrüchen 26 versehen ist und metallische Führungsflächen 27 für die Ventiiplatte 22 bildet, welche sich zwischen den einander zugekehrten Enden der Durchbrüche 26 erstrecken. Die Führungsflächen 27 sind wiederum durch Aussparungen unterbrochen, in denen in Zapfenform Einsätze 28 aus einem im wesentlichen nichtmetallischen, gegenüber dem Metail der Führung bessere Trockenlaufeigenschaften aufweisenden Werkstoff beispielsweise auf der Basis von Polytetrafluoräthylen angeordnet sind. Bei der dargestellten Ausführung sitzen die Zapfen 27 in in dem Fangglied 25 angeordneten Bohrungen. Die zu der Ventilplatte 22 hin frei liegenden Bereiche der Einsätze 28 fügen sich dem Verlauf der metallischen Führungsflächen 27 passend ein.The in the F i g. 2 and 3 illustrated suction valve 14 according to FIG. 1 includes an annular valve seat plate 20 with breakthroughs 21 distributed over the circumference between two closed ring ions are arranged in which, in the closed state, an annular valve plate 22 under the action of a spring 23 or the overpressure contained in the cylinder 10 is applied. The spring 23 loading the valve plate 22 may be ring-shaped and wavy along its length. It is supported against a flange 24 of a catch member 23, which is provided with the passage of the working medium serving openings 26 and metallic Forms guide surfaces 27 for the valve plate 22, which are located between the mutually facing ends the openings 26 extend. The guide surfaces 27 are in turn interrupted by recesses, in those in the pin shape inserts 28 made of a substantially non-metallic, compared to the Metail of Leading better dry-running properties exhibiting material, for example based on polytetrafluoroethylene are arranged. In the embodiment shown, the pins 27 are seated in the catch member 25 arranged holes. The areas of the inserts 28 that are exposed towards the valve plate 22 fit together the course of the metallic guide surfaces 27 to match.

Beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Ventils werden von der der Führung zugewandten Umgrenzungsfläche der Ventilplatte 22, d. h. der ihren Durchbruch eingrenzenden Zylinderfläche kleinste Teile des Werkstoffes der Einsätze 28 übernommen und teilweise an die metallischen Führungsflächen 27 übertragen. Damit wird der Verschleiß an den im wesentlichen allein tragenden metallischen Führungsflächen 27 und der Ventilplatte 22 gegenüber einem Trockenlauf metallischer Elemente entscheidend herabgesetzt. Ein ungünstig starker Verschleiß der Einsätze 28 tritt nicht ein, da dem die gegenüber den Einsätzen 28 härteren metallischen Führungsflächen 27 entgegenwirken.When the valve is used as intended, the boundary surface facing the guide the valve plate 22, d. H. the smallest parts of the cylinder area delimiting their breakthrough Material of the inserts 28 taken over and partially transferred to the metallic guide surfaces 27. So that the wear on the essentially single supporting metallic guide surfaces 27 and the valve plate 22 significantly reduced compared to a dry run of metallic elements. An inconvenient The inserts 28 are not subjected to severe wear, since the inserts 28 are harder than those counteract metallic guide surfaces 27.

Die Einsätze 28 könnten als eingeklebte bzw. formschlüssig gehalterte Einsätze in von den metallischen Führungsflächen ausgehenden Aussparungen angebracht sein. Die Venlilplatte 22 könnte statt an der ihren Durchbruch umgrenzenden Fläche an ihrer Außenfläche, fallweise auch innen- und außenseitig geführt sein.The inserts 28 could be glued or positively retained inserts in from the metallic Guide surfaces outgoing recesses be attached. The valve plate 22 could instead of their Breakthrough bordering surface on its outer surface, occasionally also inside and outside be.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Automatically working valve for reciprocating compressors, the one movable between a valve seat and an open position valve plate and one having a guide cooperating with a boundary surface of the same, characterized in that that the metallic guide surface (27) assigned to the valve plate (22) is at least an insert (28) made of essentially non-metallic material with better than the metal Dry running properties, vorzugsw äise based on polytetrafluoroethylene is inserted.

2. Valve according to claim 1, characterized in that several inserts (28) the metallic Guide surfaces (27) are inserted approximately evenly distributed.

3. Valve according to claim 1 or 2, characterized ge indicates that the inserts (28) as pins in a guide surface-side open recesses the opening path of the valve plate limiting and the guide forming catch member (25) is used are.