DE1903891C3 - Federplatte für Mehrringventile - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Federplatte für Mehrringventile, mit konzentrischen Plattenringen, die durch radiale Stege miteinander verbunden sind, wobei alle Stege auf demselben Durchmesser der Federplatte liegen und die Federplatte ungefähr nach einer Zylinderfläche gewölbt ist.

Für die Befederung der Verschlußplatten von Mehrringventilen, die vor allem in Kolbenverdichtern als Saug- und Druckventile verwendet werden, sind verschiedene Federplatten bekannt, insbesondere Platten mit aus der Plattenebene herausgebogenen federnden Zungen, solche mit tellerförmiger Wölbung und Platten mit zylindrischer Wölbung. Die mit ausgebogenen Zungen versehenen Federplatten haben den Nachteil, daß sie auf die Verschlußplatte ein Drehmoment ausüben, weil sich die freien Enden der Zungen entlang von Kreisbögen bewegen. Sie können sich deshalb in die Oberfläche der Verschlußplatte einscheuern. Außerdem brechen die Zungen leicht, insbesondere in ihrem aus der Platte herauswachsenden Bereich.

Die tellerförmig gewölbten Federplatten sind verhältnismäßig steif, weshalb sie meist nur als Ein/.elringe verwendet werden. Aus der DE-PS 9 28 860 sind aber auch schon tellerförmige Federplatten für Mehrring ventile bekannt. Um die Steifigkeit zu verringern, sind dort die konzentrischen Plattenringe durch radial

verlaufende Schlitze aufgetrennt. Es bleiben jedoch vom Außenrand bis zum inneren Plattenrand durchgehende radiale Verbindungsstege, die eine ausreichende Verkleinerung der Federsteifigkeit verhindern. Diese verhältnismäßig komplizierten und durch viele Schlitze geschwächten Federplatten sind überdies stellenweise hoch beansprucht und brechen leicht.

Die weiterhin bekannten zylindrisch gewölbten Federplatten sind gleichfalls verhältnismäßig steif, wenn sie mehrere, über die Platte verteilte radiale Verbindungsstege aufweisen. In der DE-AS 12 59158 sind Verschlußplatten und auch Federplatten für Mehrringventile beschrieben, wobei alle radialen Verbindungsstege auf demselben Plattendurchmesser liegen. Die Federplatten sind so nach eine Zylinderfläche gewölbt, daß die Wölbungsachse parallel zu dem durch die Stege gehenden Plattendurchmesser verläuft. Dadurch wird die Federplatte weicher, weil die radialen Verbindungsstege unverwölbt bleiben und nur die zwischen diesen liegenden freien Ringabschnitte an der Federung beteiligt sind. Es hat sich jedoch gezeigt, daß auch bei diesen Federplatten unter bestimmten, meist erschwerten Betriebsverhältnissen Brüche auftreten können. Die Brüche wurden vorwiegend an den die sogenannten Federwurzeln bildenden Übergangsstellen zwischen den Stegen und den federnden Ringteilen festgestellt, wo die maximalen Biegebeanspruchungen auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese bekannten Federplatte^ so zu verbessern, daß Plattenbrüche im Bereich der Stege vermieden werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Federplatte für Mehrringventile der eingangs angeführten Art dadurch gelöst, daß die Wölbungsachse der ungefähr zylindrischen Wölbung senkrecht zu dem durch die Stege gehenden Durchmesser der Federplatte vorgesehen ist und die Stege wenigstens teilweise durch Trennschnitte aufgetrennt sind, welche die Radialverbindung zwischen den Plattenringen unterbrechen. Bei dieser Ausbildung sind nicht mehr die Stegbereiche sondern die freien Ringabschnitte zwischen den Stegen am meisten auf Biegung beansprucht. Es treten aber keine so ungünstige Querschnittsänderungen auf, die Brüche verursachen würden, und es sind die größten Beanspruchungen auch über größere Ringabschnitte verteilt. Die Trennschnitte in den Stegen verhindern eine Vergrößerung der Steifigkeit durch die Stegverbindungen und verringern gleichzeitig auch die Belastung und damit die Bruchgefahr in diesem Bereich. Die erfindungsgemäße Federplatte weist daher praktisch keine kritisch beanspruchten Stellen auf, ist aber dennoch bei genügender Plattendicke ausreichend weich. Die einzelnen Plattenringe können sich weitgehend unabhängig voneinander bewegen, so daß praktisch alle Plattenringe unmittelbar auf den Abstützflächen der Federplatte aufliegen können. Dies ergibt eine weitgehend symmetrische Verteilung der Federkräfte über die Plattenfläche. Die erfindungsgemäße Federplatte vereinigt im wesentlichen alle Vorteile der bekannten Federplatten und vermeidet deren Nachteile.

Aus der DE-AS 12 59 158 ist es zwar schon bekannt, die Verschlußplatte eines Mehrringventils nach einer Zylinderfläche zu wölben, wobei die Wölbungsachse wahlweise parallel oder senkrecht zum einzigen Plattendurchmesser, auf dem Verbindungsstege liegen, vorgesehen sein kann. Diese gewölbte Verschlußplatte kann durch eine eigene Federplatte belastet sein, sie kann aber auch entweder längs des Durchmessers, auf dem die Verbindungsstege liegen, oder — bei nur auf

einer Seite des Plattenmittels befindlichen Stegen — im Bereich dieser Stege auf dem Ventilsitz festgespannt sein, wobei sich die freien Ringabschnitte unter Ausnutzung ihrer Eigenelastizität beim öffnen des Ventils vom Ventilsitz abheben. Dort handelt es sich jedoch in allen Fällen um die Verschlußplatte, die grundlegend andere Aufgaben zu erfüllen hat, als eine Federplatte. Im einzigen Ausführungsbeispiel, in welchem die parallel zum Stegdurchmesser verlaufende Wölbung und die dazu senkrechte Wölbung als in gleicher Weise möglich angeführt sind, ist die Verschlußplatte durch eine eigene Federplatte belastet und deshalb nur verhältnismäßig geringfügig gewölbt. Da sie die Hubbewegung nicht durch eigene Verformung sondern durch parallele Verschiebung durchführt und hierbei noch durch die Federplatte unterstützt ist, kann sie verhältnismäßig steif sein, was auch nicht zu verhindern ist, weil die Stege über die ganze Plattenbreite durchgehen. Jedenfalls treten dort die eine Bruchgefahr hervorrufenden Belastungen im Stegbereich, welche gemäß der Erfindung vermieden werden sollen, überhaupt nicht auf. Das gleiche gilt für die im Stegbereich fest eingespannten Verschlußplatten, weil dort nur die freien Ringabschnitte federn, die Übergangsstellen zwischen diesen und den Stegen hingegen am zylindrisch gebogenen Fänger weitgehend abge stützt sind. Im übrigen sind bei keiner der bekannten Ausführungen durch Trennschnitte aufgetrennte Stege vorhanden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß von der Plattenmitte ausgehend jeder zweite der in radialer Richtung aufeinanderfolgenden Stege zwischen den Plattenringen mit einem zum Stegdurchmesser senkrecht verlaufenden Trennschnitt versehen ist, wobei die Trennschnitte auf den beiden Seiten der Plattenmitte zwischen verschiedenen Plattenringen liegen. Diese Ausbildung gewährleistet den erforderlichen Zusammenhang zwischen den einzelnen Plattenringen bei gleichzeitig ausreichend kleiner Steifigkeit.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann wenigstens einer der konzentrischen Plattenringe an einer in Umfangsrichtung zwischen den Stegen liegenden Stelle, vorzugsweise in der Wölbungsachse der zylindrischen Wölbung, durch einen Radialschnitt durchtrennt sein. Auf diese Weise wird die Steifigkeit der Federplatte noch weiter verringert. Um den Zusammenhang zwischen den einzelnen Plattenringen zu wahren, ist vorzugsweise jeder Plattenring nur durch einen einzigen Radialschnitt durchtrennt und sind die Radialschnitte in den aufeinanderfolgenden Ringen abwechselnd auf verschiedenen Seiten der Plattenmitte diametral gegenüberliegend vorgesehen.

Die erfindungsgemäße Federplatte kann gleitend geführt sein oder aber auch elastische Lenkerarme zur reibungsfreien Führung aufweisen. Wenn der zentrale Bereich der Platte durch Trennschnitte genügend aufgelockert ist, kann auch der innerste Plattenring selbst fest eingespannt werden, wobei eigene Lenkerarme nicht notwendig sind. Die gemäß der Erfindung ausgebildeten Federplatten können in allen üblichen Ventiltypen zur Belastung der Verschlußplatten mit Vorteil verwendet werden. Sie zeichnen sich durch große Bruchsicherheit aus, weil sie bei gegebener Steifigkeit verhältnismäßig dick sein können und kritisch beanspruchte Stellen praktisch zur Gänze fehlen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der

Erfindung dargestellt. Es zeigen die

Fig. 1 bis4 je eine erfindungsgemäße Federplatte im Grundriß, wobei zur Vereinfachung der Darstellung die Wölbung der Platten unberücksichtigt geblieben ist.

Die Federplatte ist in allen Ausführungsbeispielen mit

1 bezeichnet und besteht aus mehreren konzentrischen Ringen 2, die durch radiale Stege 3 miteinander verbunden sind. Alle Stege 3 liegen auf demselben Durchmesser der Federplatte 1, welcher strichpunktiert eingezeichnet und mit 4 bezeichnet ist. Zwischen den Ringen 2 befinden sich die Durchgangsschlitze 5 für den Durchtritt des gesteuerten Mediums durch die Federplatte 1. Alle dargestellten Federplatten 1 sind nach einer Zylinderfläche gewölbt, wobei die gestrichelt eingezeichnete Wölbungsachse 6 quer zu dem durch die Stege 3 gehenden Durchmesser 4 verläuft. Dadurch werden kritische Biegebeanspruchungen der Federplatte t im Bereich der Stege 3 vermieden.

Ein Teil der Stege 3 ist durch Trennschnitte 7 aufgetrennt. In den Fig. 1, 3 und 4 verlaufen die Trennschnitte 7 senkrecht zum Stegdurchmesser 4. Von der Plattenmitte ausgehend ist jeder zweite der in radialer Richtung aufeinanderfolgenden Stege 3 durchtrennt, wobei die Trennschnitte 7 auf den beiden Seiten der Plattenmitte zwischen verschiedenen Plattenringen

2 liegen, so daß der Zusammenhang zwischen allen Ringen 2 der Federplatte 1 gewahrt bleibt. Die benachbarten Ringe 2 sind dadurch jeweils durch einen einzigen Steg 3 miteinander verbunden. Gemäß Fig. 2 verlaufen die Trennschnitte 7 schräg zum Stegdurchmesser 4 und durchsetzen die Plattenringe 2, die dadurch in Ringhälften aufgeteilt sind. Zwischen den Trennschnitten 7 verbleiben zum Stegdurchmesser 4 schräg verlaufende Brücken 8, durch welche die Ringhälften benachbarter Ringe miteinander in Verbindung stehen, so daß auch bei dieser Ausführungsform der Zusammenhang zwischen den einzelnen Plattenringen 2 gewahrt bleibt. Die am inneren und äußeren Rand der Federplatte 1 liegenden Ringe 2 sind zweckmäßig nicht aufgetrennt.

Durch diese weitgehende Auflockerung der Platte mittels der Trennschnitte 7, wobei lediglich die für den Zusammenhalt der Platte unbedingt notwendigen Stegverbindungen zwischen den Ringen 2 erhalten bleiben, werden kritische Biegebeanspruchungen im Bereich der Stege 3 praktisch zur Gänze vermieden und wird außerdem die Steifigkeit der Federplatte 1 verringert. Um die Platte noch weicher zu machen, sind gemäß Fig.3 zusätzlich zu den Trennschnitten 7 Radialschnitte 9 vorgesehen, die einen Teil der Plattenringe 2 durchtrennen. Die Radialschnitte 9 liegen in Umfangsrichtung zwischen den Stegen 3 in der Wölbungsachse 6 der zylindrischen Wölbung der Federplatte 1. Jeder Plattenring 2 ist nur durch einen einzigen Radialschnitt 9 aufgetrennt, wobei die Radialschnitte in den aufeinanderfolgenden Ringen 2 abwechselnd auf verschiedenen Seiten der Plattenmitte liegen, so daß nicht nur der Zusammenhang zwischen den Plattenringen 2 gewahrt bleibt sondern auch eine einseitige Federwirkung möglichst vermieden wird.

Die in Fig.4 gezeigte Federplatte 1 ist für reibungsfreie Führung ausgebildet. Sie besitzt für diesen Zweck in der Plattenmitte eine Nabe 10, von der elastische Lenkerarme 11 ausgehen, die zum innersten Pla'tenring 2 führen. Mit Hilfe der Nabe 10 kann die Federplatte 1 im Ventil fest eingespannt werden. Aufgrund der weitgehenden Auflockerung der erfindungsgemäßen Federplatte durch die Trennschnitte 7

können aber auch die anderen dargestellten Platlenformen im Ventil fest eingespannt werden, insbesondere die in F i g. 2 gezeigte Ausführungsform, wobei der innerste l'lattenring eingespannt wird und keine besonderen Lenkerarme notwendig sind. Aus F i g. 4 ist ferner zu erkennen, daß zur Herstellung dieses Alisführungsbeispiels von einer Plattenform mit auf zwei Plattendurdimessern liegenden Steg gen wurde. Die in der Wölbungsachse 6 vorhandenen Stege sind jedoch alle durch \ Big breite Trennschnitte 12 aufgctrcn praktisch die gleiche Plattenform erhall' beim Ausfühiungsbeispiel nach I' i g. 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Federplatte für Mehrringventile, mit konzentrischen Plattenringen, die durch radiale Stege miteinander verbunden sind, wobei alle Stege auf demselben Durchmesser der Federplatte liegen und die Federplatte ungefähr nach einer Zylinderfläche gewölbt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbungsachse (6) der ungefähr zylindrischen Wölbung senkrecht zu dem durch die Stege (3) gehenden Durchmesser (4) der Federplatte (1) vorgesehen ist und die Stege (3) wenigstens teilweise durch Trennschnitte (7) aufgetrennt sind, welche die Radialverbindung zwischen den Plattenringen (2) unterbrechen.

2. Federplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Plattenmitte ausgehend jeder zweite der in radialer Richtung aufeinanderfolgende Stege (3) zwischen den Plattenringen (2) mit einem zum Stegdurchmesser (4) senkrecht verlaufenden Trennschnitt (7) versehen ist, wobei die Trennschnitte (7) auf den beiden Seiten der Plattenmitte zwischen verschiedenen Plattenringen (2) liegen.

3. Federplatte nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der konzentrischen Plattenringe (2) an einer in Umfangsrichtung zwischen den Stegen (3) liegenden Stelle, vorzugsweise in der Wölbungsachse (6) der zylindrischen Wölbung, durch einen Radialschnitt (9) durchtrennt ist.

4. Federplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Plattenring (2) nur durch einen einzigen Radialschnitt (9) durchtrennt ist und die Radialschnitte in den aufeinanderfolgenden Ringen (2) abwechselnd auf verschiedenen Seiten der Plattenmitte diametral gegenüberliegend vorgesehen sind.