DE174861C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Ventil, das namentlich für Gasverdichter verwendet werden soll, dessen Anwendung für andere Zwecke, beispielsweise Pumpmaschinen, aber auch nichts im Wege steht. Die Erfindung gehört zu denjenigen Ventilen, die der Gewichtsverminderung und der dadurch besonders bei Gasverdichtungsmaschinen erzielten Vorteile wegen plattenförmig gehalten und seitlieh frei beweglich sind. Ihr Wesen besteht darin, daß die Ventilplatte durchweg nach Art einer reinen Kugeloberfläche gekrümmt ist. Die Kugeloberfläche soll also vollkommen glatt verlaufen und nicht etwa zuckerhutförmig in die Ventilöffnung hineinragen. Nur kleine Randaufbördelungen, welche eine Randbegrenzung der reinen Kugeloberfläche bilden, sind zulässig. Wichtig ist neben diesen Eigenschaften die freie seitliche Bewegbarkeit.

Ventile mit reiner Kugeloberfläche sind zwar schon bekannt geworden, aber nur als schwere massige Körper oder als in sich geschlossene Hohlkugeln. Ferner sind aus blechartigem Material bestehende Ventile bekannt, deren als schmaler Rand ausgebildete Sitzfläche auf einem nach einer Kugeloberfläche gestalteten Sitz aufruht; der innere Teil dieser Ventile ist aber kegelförmig ausgebildet und ragt weit in die Ventilsitzöffnung hinein.

Ventile der ersten Art zeigen die bekannten Nachteile der Massenbeschleunigungen; solche der zweiten Art sind für größere Ventilöffnungen nicht verwendbar, da der Ventilkasten ganz unzulässige Dimensionen annehmen würde. Die

der dritten Art endlich zeigen Nachteile bezüglich der Durchtrittsquerschnitte und der seitlichen Bewegbarkeit, weil der kegelförmige Ansatz zu Reibungen an der Ventilöffnungswandung Anlaß gibt und dadurch das freie Ventilspiel hindert.

Durch die neue Kombination: Seitliche Bewegbarkeit des plattenförmigen Ventils und Krümmung durchweg nach Art einer reinen Kugeloberfläche werden folgende Vorteile erreicht: - .

Gegenüber den auch bekannten ebenen Plattenventilen besteht zunächst der Vorteil, daß ein viel größerer Widerstand gegen Durchbiegen vorhanden ist, so daß, gleiche Festigkeitsbeanspruchung vorausgesetzt, das Gewicht be- deutend vermindert werden kann. Dies bedeutet eine Verminderung des schädlichen Widerstandes oder einen Arbeitsgewinn im Verdichter. Infolge der seitlichen fre'en Bewegbarkeit und der blattartigen Gestaltung, durch welche der Rauminhalt des Ventils auf den denkbar kleinsten Wert zurückgeführt ist, verhält sich das Ventil gewissermaßen wie eine gewichtslose Membrane, die allen Druckunterschieden bereitwillig nachgibt und ihnen auszuweichen sucht, wodurch die Gleichmäßigkeit der Durchströmung gefördert wird. Die Krümmung der Oberfläche bewirkt dabei, daß das durchströmende Mittel nicht heftig anprallt und zu Wirbelungen Anlaß gibt, sondern gleichmäßig entlang strömt.

Das neue Ventil kann sich durchbiegen, ohne daß die parallel zur Ventilsitzebene geführten

Schnitte die richtige Kreisgestaltung verlieren. Die Abdichtung bleibt also auch bei bedeutenderem Durchbiegen eine vorzügliche; die Anschmiegung an die Sitzfläche läßt nichts zu wünschen übrig. Da die nach einer Kugeloberfläche gekrümmten Abdichtungsflächen glatt verlaufen, so ist es ausgeschlossen, daß eine Verschiebung der einzelnen Ventilteile zueinander in wagerechter Ebene, also ein

ίο Scheuern auf dem Ventilsitz stattfindet. Durch die oben beschriebene Durchbiegung entstehen Spannungen im Ventil, die es, wenn die Belastung auf seinen beiden Seiten ungefähr gleich groß wird, vom Sitz reißen. Das Ventil beschleunigt sich im Beginn des Hubes also selbst. Dies kann so weit gehen, daß es nicht nur die durch Feuchtigkeit, ölrückstände usw. unter Umständen recht beträchtlichen Anhaftungskräfte, welche es auf dem Sitz zurückzuhalten suchen, selbsttätig überwindet, sondern daß es außer seinem Eigengewicht auch noch Federbelastungen überwinden kann. Schon bei Durchbiegungen, welche Bruchteile von Millimetern betragen, können diese Kräfte je nach dem für den Ventilkörper verwendeten Stoff beträchtlich sein. Die beim Anheben von Ventilen zu leistenden Beschleunigungsarbeiten werden auf diese Weise durch das Ventil selbst geleistet, und es entsteht somit ein weiterer Arbeitsgewinn und eine günstigere Beanspruchung des Triebwerkes. Mit ebenen Plattenventilen lassen sich diese Vorteile nicht erreichen, da ein solches sich zu Durchbiegungen schon deshalb nicht eignet, weil ein plötzlicher Ubergang von einem unendlich großen Krümmungshalbmesser zu einem endlichen stattfinden muß. Die Dichtung würde sich nicht einhalten lassen, und das Ventil' würde schädliche Veränderungen seiner Oberfläche erleiden.

Von Wichtigkeit ist es, das Ventil so zu bauen, daß seine Beanspruchung in den einzelnen Teilen keine zu ungleichmäßige ist. Da der mittlere Teil die größte Beanspruchung erfährt, so tut man gut, ihn, besonders bei großen Ventilen, herauszuschneiden. Ferner hat man es in der Hand, durch Aufbördelungen an bestimmten Stellen das Durchbiegungsvermögen des Ventils in bestimmter Weise zu beeinflussen. Verwendet man die hohle Seite des Ventils als Dichtungsfläche, so wird die Elastizität erhöht und die Biegungsbeanspruchung vermindert. Stellt man die Ventile als flach elliptische Hohlkörper her, so ergeben sich Ausführungen von hoher Elastizität.

In den beiliegenden Zeichnungen ist das neue Ventil in verschiedenen Ausführungsformen in den Fig. 1 bis 12 zur Darstellung gebracht.

In Fig. ι liegt die dünne kugelhaubenartige Platte α auf dem entsprechend gestalteten Ventilsitz auf, und zwar ist der mittlere, die größte Beanspruchung erfahrende Teil ausgeschnitten.

Der äußere Rand besitzt eine Aufbördelung, wodurch erreicht wird, daß der innere Teil größere Elastizität besitzt, so daß die Durchbiegung innen leichter stattfindet als außen. In kurzer Höhe oberhalb des Sitzes b ist die Fangvorrichtung c angeordnet. Die Aufbördelung dient gleichzeitig als Begrenzung für die seitlichen Ausschläge. Es ist ersichtlich, daß das Ventil sich frei bewegt und innerhalb der durch die Fangvorrichtung gegebenen Grenzen willkürlich jede Lage einnehmen kann.

In Fig. 2 ist dasselbe Ventil unter dem Druck einer leichten Feder β dargestellt. Der Fänger c ist im unteren Teile der Form der Ventilplatte angepaßt, um auch bei heftigen Schlägen keine Verbiegung eintreten zu lassen. '

Bei dem Ventil der Fig. 3 ist der innere Rand versteift, so daß der äußere Teil elastischer ist und demnach das Durchbiegen mehr von innen nach außen stattfinden kann.

Bei Fig. 4 dient die hohle Fläche als Dichtungsfläche. Hierbei erfährt der äußere Rand, welcher durch Aufbördelungen verstärkt ist, fast reine Zugspannungen, und die Biegungs-Spannungen des inneren Teiles sind bedeutend geringer als die bei den Formen nach Fig. 1 bis 3 auftretenden Biegungsbeanspruchungen. Für diese Ventile kann man demnach Material von hoher Zug- und geringer Biegungsfestigkeit wählen.

In den Fig. 5 und 6 sind Hohlventile dargestellt, deren Oberfläche a, a¹ ganz oder zum Teil kugelhaubenartig gestaltet ist. Sie zeichnen sich durch besondere Elastizität aus, können große Durchbiegung erleiden, springen aber nach Aufhebung des Drucks stets wieder in ihre Anfangsform zurück.

In den Fig. 7 und 8 sind einfache Kugelhaubenplatten dargestellt, die nur am äußeren Rande eine Unterstützung finden, so daß der ganze innere Teil sich durchbiegen kann. Es ist ersichtlich, welche verschiedenen Lagen die Ventile einnehmen können.

In den Fig. 10, 11 und 12 (Fig. 12 ist der Grundriß zu Fig. 10) sind federbelastete Kugelhaubenventile dargestellt, die sich besonders für wagerechte Anordnungen eignen, indem die Federn gleichzeitig einen Einfluß auf die Stellung des Ventils ausüben.

Die Vorteile der neuen Ventile gehen aus der Einleitung hervor. Besonders ist noch hervorzuheben, daß bei dem Fehlen des mittleren Teiles, also ringförmiger Gestaltung, die Beanspruchungen bedeutend heruntergehen, so daß man solche Ventile nach Fig. 2 oder 9 für bedeutend höhere Pressungen verwenden kann als volle Platten. Ein weiterer Vorteil gegenüber den bekannten Plattenventilen besteht darin, daß die Luft oder die Flüssigkeit nicht unter rechtem Winkel auf das Ventil trifft, sondern sich beim Durchströmen der

Oberfläche zwanglos anschmiegt. Hierdurch werden die Widerstände vermindert. Während die heutigen Ventile für Preßpumpen und Gebläse viele bewegte Teile oder doch viele Einzelteile an sich hatten (Lenker- oder Blattfedern, Nieten, Schrauben und desgl), die sich bei hohen Temperaturen und bei angestrengtem Dauerbetrieb lösten, und in das Innere der Maschine gelangten, und die Ventile am rechten Arbeiten hinderten, sind Einzelteile bei diesen Ventilen größter freier Beweglichkeit überhaupt nicht vorhanden. Infolge der Möglichkeit, die Dicke und somit das Ventilgewicht aufs äußerste zu vermindern, ohne zu viel den freien Durchgangsquerschnitt beengende Auflagepunkte zu schaffen, ergibt sich eine weitere Arbeitsersparnis beim Gaspresser. Ebenso ergibt sich eine Arbeitsersparnis und eine günstigere Beanspruchung des Gestänges der Maschine daraus, daß die Elastizitat des Ventils zur eigenen Beschleunigung im Beginne seines Hubs benutzt werden kann.

Claims (2)

Pate nt-Ansprüche:

1. Aus Blech bestehendes, seitlich frei bewegliches plattenförmiges Ventil, besonders für Gaspreßpumpen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte durchweg bis auf etwaige kleine Randaufbördelungen nach Art einer reinen Kugeloberfläche gekrümmt ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der dünnen, den Ventilsitz mit ihrer gekrümmten Oberfläche abschließenden Platten zu einem flach elliptischen Hohlkörper vereint sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.