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Die Erfindung betrifft ein Lamellenventil mit einstellbarer Steifigkeit und Schließkraft, welches durch den Druckgradienten des geförderten Mediums gesteuert wird. Verwendung findet das erfindungsgemäße Lammellenventil als Einlass- und/oder Auslassventil für einen Verdichter, insbesondere Membranverdichter, aber auch als Einlass- und/oder Auslassventil in Verbrennungskraftmaschinen.
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Lamellenventile, ebenso Zungenventile, als Ein- und Auslassventile für den Einsatz in Verdichtern sind zahlreich bekannt und werden unter anderem in
DE 2642658 ,
DE 3507831 ,
EP 1002951 ,
EP 0834654 ,
EP 0699837 ,
EP 959246 und
CA 1126614 ausführlich beschrieben. In den meisten bekannten Ausführungsformen ist die elastische, länglich gestaltete Ventillamelle (Ventilzunge) an einem Ende fest eingespannt und am anderen Ende frei beweglich. Das freie Ende kann Verbreiterungen aufweisen und dient als Dichtelement für das Ventil. Die Betätigung der Ventillamelle (Ventilzunge) erfolgt durch Druckdifferenzen des durchströmenden Mediums auf das frei bewegliche Ende der Ventillamelle. Dadurch wird die flexible Ventillamelle derart gebogen, dass das frei bewegliche Ende von einem Ventilsitz abhebt und somit eine Strömung des Mediums ermöglicht wird. Allen Ventilen der eingangs benannten Bauart ist gemein, dass durch die Biegung der Ventilzunge der Bereich nahe der Biegekante nur kleine Verformungen erfährt und somit die, durch die Öffnungsspalte entstehenden Strömungsquerschnitte für das Medium klein sind. Je nach Breite des im Betrieb gebogenen Abschnittes (Steges) der Ventilzunge entstehen weitere Strömungswiderstände, die den Gasstrom weiter drosseln. Damit wird besonders bei kleinen Druckdifferenzen die Leistung des Verdichters herabgesetzt. Eine Erhöhung des maximalen Ventilhubes vergrößert zwar die Strömungsquerschnitte, führt aber infolge der großen Biegespannungen an der Einspannstelle zu einer reduzierten Lebensdauer des Ventils (
DD 120 245 ).
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Zur Erhöhung der Lebensdauer ist nach
DE 2642658 ein Zungenventil der eingangs genannten Art bekannt, bei dem die Ventilzunge während der Bewegung in Richtung der offenen Stellung die bogenförmig gestaltete Abstützung fortlaufend berührt. Ein ähnliches Prinzip ist nach
DE 4118652 bekannt, wobei die Krümmung der Abstützung an die Biegefläche der zugehörigen Ventillamelle angepasst ist. Ebenso wird die Lebensdauer der Ventile durch die Schlagbeanspruchungen der Ventillamelle beim Auftreffen auf den Ventilsitz, die meist die Biegebeanspruchung übersteigen, vermindert. Bei hohen Drehzahlen des Verdichters ist dieser Effekt besonders zu beobachten, da nicht nur die Anzahl der Schläge, sondern auch deren Stärke mit steigender Drehzahl zunimmt. In
DE 1259158 wird ein Ventil mit erhöhter Nachgiebigkeit vorgeschlagen, um die Lebensdauer zu erhöhen und Betriebsgeräusche zu vermindern. Auch bei den hier beschriebenen Ventilen sind die durchströmten Querschnitte infolge der Biegung der Ventillamelle unzureichend groß, wodurch große Strömungswiderstände aufgebaut werden und Leistungsverluste entstehen.
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Herkömmliche Ventillamellen sind, bedingt durch den Steg, nicht rotationssymmetrisch aufgebaut. Durch diese Asymmetrie der Ventillamelle erfährt die Strömung eine entsprechende Ablenkung, wodurch es zu negativen Auswirkungen auf den weiteren Strömungsverlauf und infolge dessen zu Leistungsverlusten kommen kann.
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Weiterhin treten bei den herkömmlichen Lamellenventilen, insbesondere Zungenventilen der benannten Bauart, besonders bei hohen Drehzahlen des Verdichters, Verluste durch das verzögerte Öffnen des Ausstoßventils und die Öffnungsträgheit des Einlassventils auf, was zur Verringerung des energetischen und volumetrischen Wirkungsgrades des Verdichters führt, wie in
DE 4117644 und
DE 4119731 ausgeführt wird. Ein hoher Wirkungsgrad kann demnach dann erzielt werden, wenn das Ventil unverzüglich und vollständig öffnet, sobald der erforderliche Druck erreicht ist und Ventilflattern mit großer Amplitude vermieden wird. Weiterhin sollte Hafteffekten durch viskose Schmiermittel entgegengewirkt werden. Dazu wird in
DE 4117644 vorgeschlagen, ein Ventil mit geringer Steifigkeit und Massenträgheit sowie hoher Eigenfrequenz zu realisieren. Eine Verringerung der Steifigkeit der Ventillamelle kann gemäß
AT 213425 durch Aussparungen der Lamelle erreicht werden, die schmale Stege formen. In
EP 1429060 wird ein Auslassventil beschrieben, bei dem die Stege der Ventillamelle als Doppellenker ausgeführt sind, so dass das Dichtelement eine zum Ventilsitz nahezu parallele Hubbewegung gewährleistet. Nachteilig ist hier, dass für eine parallele Bewegung des Dichtelementes die Steifigkeit der Lenker aufeinander abgestimmt sein muss. Außerdem wird das strömende Medium durch die Lenker abgelenkt.
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Um den aufgeführten Nachteilen entgegen zu wirken bzw. zur Verbesserung der Eigenschaften des Ventils, wie z. B. angepasste Schließkraft, unverzügliches Öffnen, Reduzierung der Schlagwirkung und veränderliche Steifigkeit, werden teilweise zusätzliche elastische bzw. federnde Elemente eingesetzt. Derartige Ventile sind in
AT 330538 ,
DE 1259158 ,
DE 10302303 und
EP 346285 aufgeführt. Allerdings wird durch die zusätzlichen Elemente die Komplexität des Systems erhöht.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden und ein Lamellenventil mit verbesserten Eigenschaften und Parametern bereitzustellen, welches in schnelllaufenden Verdichtern mit hoher Drehzahl, insbesondere Membranverdichtern, sowohl für kleine als auch für große Betätigungsdrücke (Druckdifferenzen) einsetzbar ist. Dabei soll das erfindungsgemäße Ventil insbesondere eine einstellbare Steifigkeit und Schließkraft sowie eine geringe Massenträgheit aufweisen und möglichst große Flächen für die Durchströmung des Mediums gewährleisten. Außerdem soll die zu verwendende Ventillamelle keine Einbau-Vorzugsrichtung erfordern und eine hohe Lebensdauer sowie ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des ersten Schutzanspruches gelöst. Bevorzugte weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Lamellenventils sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem nachfolgenden Beschreibungsteil zu entnehmen, in dem die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigt:
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1 – ein Ausführungsbeispiel einer Ventillamelle des erfindungsgemäßen Lamellenventils im nicht eingebauten Zustand, insbesondere die Gestalt der Aufhängungselemente
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2 – eine Ventillamelle mit veränderter Steifigkeit und einer definierten Schließkraft im eingebauten Zustand
- a – durch Neigung der Anformungen zur Ventilklappe um einen Neigungswinkel θ
- b – durch Rotation der Anformungen mit einem Verdrillwinkel φ um eine radial verlaufende Linie
- c – durch radiale Verschiebung Δs dieser Anformungen längs der radial verlaufenden Linie
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3 – ein zweites Ausführungsbeispiel einer Ventillamelle mit erhöhter Steifigkeit mit vier kreissymmetrisch angeordneten, speziell s-förmig ausgebildeten und verbreiterten Aufhängungselementen
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4 – ein drittes Ausführungsbeispiel einer Ventillamelle mit mehrfach s-förmig gekrümmten Aufhängungselementen, bei dem die Anformungen untereinander stoffschlüssig verbunden sein können
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5 – ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lamellenventils (mit ausgelenkter Ventillamelle)
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6 – ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lamellenventils (mit ausgelenkter Ventillamelle)
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7 – ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lamellenventils (mit ausgelenkter Ventillamelle)
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Im Betrieb eines Verdichters hebt ein scheibenförmiger Dichtkörper, im Folgenden Ventilklappe genannt, unverzüglich nach dem Erreichen eines bestimmten Druckes von seinem Ventilsitz ab. Die Ventilklappe ist zentraler Bestandteil einer Ventillamelle, die wiederum Bestandteil eines erfindungsgemäßen Lamellenventils ist. Aufgrund ihrer geringen Massenträgheit erreicht die Ventilklappe rasch die maximale Auslenkung. Mit einer geeigneten Auslegung der monolithischen Ventillamelle kann gewährleistet werden, dass die Ventilklappe bis zur maximalen Auslenkung und in allen Bertriebszuständen stets parallel zu ihrem Ventilsitz bewegt wird, wobei für die Parallelität keine geometrischen Zwangsbedingungen eingehalten werden müssen. Damit wird auch für kleine Öffnungsspalte zwischen Ventilklappe und Ventilsitz eine möglichst große durchströmbare Fläche gewährleistet, so dass das Medium ungehindert durch das Ventil strömen kann. Erfindungsgemäß können die Steifigkeit der Ventillamelle und eine definierte Schließkraft durch Variation ihrer Einspannbedingungen (Neigungswinkel θ, Verdrillwinkel φ, radiale Verschiebung Δs) eingestellt werden, wobei die Variationen getrennt oder kombiniert auftreten und sich jeweils in Richtung und Betrag unterscheiden können.
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Die in 1 dargestellte, monolithische Ventillamelle (7) ist aus einem elastischen Material, wie z. B. Federstahlblech oder Kunststoff (PEEK, FKM, FFKM, ...) und im nicht eingebauten Zustand eben und nicht vorgespannt. Sie umfasst erfindungsgemäß eine Ventilklappe (10), die über mindestens drei kreissymmetrisch angeordnete einfach oder mehrfach gekrümmte, mit gleichen oder unterschiedlichen Krümmungen, um einen Winkel von 180° rotationssymmetrische Aufhängungselemente (9a, 9b, 9c) mit zugehörigen Anformungen (8a, 8b, 8c) verbunden ist, wobei je Aufhängungselement senkrecht in die Ventilklappe (10) und die Anformungen (8a, 8b, 8c) mündende Absätze (11a, 11b) vorhanden sind, so dass der Flächenschwerpunkt (24) der Ventilklappe (10), die Endpunkte (22) eines gekrümmten Aufhängungselementes sowie deren Symmetriepunkt (23) auf einer radial verlaufenden geraden Linie (12) liegen und der Symmetriepunkt (23) die Bogenlänge des einfach oder mehrfach gekrümmten Aufhängungselementes zwischen den beiden Endpunkten (22) halbiert. Die Steifigkeit einer Ventillamelle (7) wird bei der Fertigung durch das elastische Material, die Materialdicke, die Anzahl der einfach oder mehrfach gekrümmten Aufhängungselemente (9a...9n) sowie durch ihre Gestalt festgelegt. Beim Einbau der ebenen Ventillamelle (7) in den Ventilkopf (5) wird deren Steifigkeit und die Schließkraft der Ventilklappe (10) durch die Neigung der Anformungen (8a, 8b, 8c) zur Ventilklappe (10) um eine in der Ebene liegende Orthogonale zur radial verlaufenden geraden Linie (12) d. h. durch einen Neigungswinkel θ, durch die Rotation der Anformungen (8a, 8b, 8c) zur Ventilklappe (10) um die radial verlaufende Linie (12) d. h. durch einen Verdrillwinkel φ und durch eine radiale Verschiebung Δs der Anformungen (8a, 8b, 8c) längs der radial verlaufenden Linie (12) eingestellt. Der Betrag und die Richtung der Neigung, der Rotation und der radialen Verschiebung können für jedes Aufhängungselement verschieden sein.
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Damit ein trägheitsarmes Ventil realisiert werden kann, sollen die bewegten Massen und somit auch die Materialdicke klein gehalten werden. Dementsprechend wird die Steifigkeit der Ventillamelle (7) vorteilhaft über die Anzahl und die Gestalt der einfach oder mehrfach gekrümmten Aufhängungselemente (9a...9n) und insbesondere durch den Neigungswinkel θ, den Verdrillwinkel φ und die radiale Verschiebung Δs eingestellt.
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Durch den kreissymmetrischen Aufbau des erfindungsgemäßen Lamellenventils (1) ist eine bevorzugte Einbaulage für die Ventillamelle (7) hinfällig, so dass zu deren exakten Lagedefinition beim Einbau in das Lamellenventil (1) keine zusätzlichen Maßnahmen getroffen werden müssen und ein beliebiger Winkel für den Einbau in Bezug zu den Einlass- und Auslassöffnungen zulässig ist. Im Gegensatz zu den herkömmlichen, länglich ausgebildeten Ventillamellen von Zungenventilen, bei denen Rückstellkräfte nur einseitig wirken, sind bei der erfindungsgemäßen Ventillamelle (7) die Rückstellkräfte kreissymmetrisch verteilt. Dies wird ebenfalls durch die kreissymmetrische Gestalt der Ventillamelle (7) gewährleistet, so dass das Lamellenventil (1) beliebig im Raum orientiert sein kann.
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In 2 sind jeweils die verformten Strukturen infolge der Neigung der Anformungen (8a, 8b, 8c) zur Ventilklappe (10) durch einen Neigungswinkel θ, der Rotation der Anformungen (8a, 8b, 8c) zur Ventilklappe (10) mit einem Verdrillwinkel φ und durch eine radiale Verschiebung Δs der Anformungen (8a, 8b, 8c) dargestellt. Diese Möglichkeiten zur Einstellung der Steifigkeit und der Schließkraft können getrennt voneinander und für jedes Aufhängungselement einzeln durchgeführt werden.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ventillamelle (7) für das erfindungsgemäße Lamellenventil. Hierbei sind vier kreissymmetrisch angeordnete Aufhängungselemente derart s-förmig ausgebildet, dass die alle drei Schenkel parallel und in gleichem Abstand zueinander angeordnet sowie durch gleiche Rundungsradien miteinander verbunden sind, wobei tangential an den Enden der s-Form Absätze (11a, 11b) vorhanden sind, die jeweils auf radial verlaufenden Linien (12) an den Anformungen (8a, 8b, 8c, 8d) und der Ventilklappe (10) senkrecht angebunden sind. Durch die Vergrößerung der Anzahl der Aufhängungselemente (9a...9d) und eine Verbreiterung der s-förmigen Stege wird die Steifigkeit der Ventillamelle erhöht.
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4 zeigt ein nächstes Ausführungsbeispiel der Ventillamelle (7) für das erfindungsgemäße Lamellenventil (1) mit mehrfach s-förmig gekrümmten Aufhängungselementen (9a, 9b, 9c), bei dem die Anformungen (8a, 8b, 8c) stoffschlüssig verbunden sein können. In diesem Fall kann die Steifigkeit und die Schließkraft nicht durch die Veränderung von Neigungswinkel θ, Verdrillwinkel φ und radialer Verschiebung Δs eingestellt werden.
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5 zeigt die Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Lamellenventils (1) mit durch einen Druck p ausgelenkter Ventillamelle (7). Die Ventillamelle (7) mit drei Aufhängungselementen ist im eingebauten Zustand im Lamellenventil (1) an ihren Anformungen (8a, 8b, 8c) zwischen der Ventilplatte (2) und dem Ventilkopf (5) unter einem Neigungswinkel θ fest eingespannt, so dass die Ventilklappe (10) konzentrisch zur Ventilöffnung (4) angeordnet ist und diese im drucklosen Zustand (p = 0) verschließt. Dabei sind die Ausnehmung (13) im Ventilkopf (5) und die Ausnehmung (14) in der Ventilplatte (2) so bemessen, dass unter Berücksichtigung eines möglichst geringen Schadraumes ein ausreichend großer Bewegungsraum (15) für die Auslenkung der Ventilklappe (10) und der gekrümmten Aufhängungselemente (9a, 9b, 9c) verbleibt. Eine definierte Schließkraft, die die Ventilklappe (10) auf den Ventilsitz (3) drückt oder eine Kraft, die die Ventilklappe (10) vom Ventilsitz (3) abhebt, wird erfindungsgemäß durch Veränderung des Neigungswinkels θ und des Verdrillwinkels φ realisiert.
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Im Betrieb des Verdichters werden erfindungsgemäß lediglich die gekrümmten Aufhängungselemente (9a, 9b, 9c) verformt, so dass aufgrund der Gestaltung der Ventillamelle (7) die Ventilklappe (10) nicht gewölbt wird, also stets eben bleibt, und stets parallel zum Ventilsitz (3) bewegt wird, wobei die Bewegung der Ventilklappe (10) aufgrund der elastischen Verformung der Aufhängungselemente (9a, 9b, 9c) durch den Druckgradienten zwischen den auf beiden Seiten der Ventilklappe (10) anliegenden Drücken verursacht wird. Die Gestalt der Ventillamelle (7) ermöglicht für kleine Öffnungsspalte zwischen Ventilklappe (10) und Ventilsitz (3) infolge kleiner Druckgradienten eine relativ große zylindermantelförmige Fläche, die für die Abströmung des Mediums zur Verfügung steht. Infolge des Nichtvorhandenseins eines länglich ausgebildeten, bei herkömmlichen Zungenventilen üblichen Steges entfällt eine Hauptströmungsrichtung. Stattdessen erfolgt erfindungsgemäß eine, bezogen auf die Ventilklappe (10), allseitige Abströmung des Mediums.
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Wegen der stets parallelen Bewegung der Ventilklappe (10) und deren Ebenheit im Betrieb sind der Ventilsitz (3) und der Boden der Ausnehmung (13) im Ventilkopf (5) (Hubbegrenzer (17)) eben, d. h. planar ausgeführt und somit kann auf aufwendige krummlinige Konturen dieser Anlageflächen für die Ventilklappe (10) verzichtet werden. Der Ventilsitz (3) ist vorteilhaft ringförmig ausgeführt, d. h. Bereiche, die nicht zur Abdichtung des Ventils beitragen sind gegenüber der Ventilsitzfläche (16) vertieft. Damit für große Druckgradienten die zulässigen mechanischen Spannungen in den Aufhängungselementen (9a, 9b, 9c) nicht überschritten werden, ist entweder die Ausnehmung (13) im Ventilkopf (5) so bemessen, dass die Ausnehmungstiefe der maximalen Auslenkung der Ventilklappe (10) entspricht und die innenseitige Begrenzungsfläche des Ventilkopfes (5) als Hubbegrenzer (17) fungiert oder die Hubbegrenzung erfolgt durch die Einstellung der Steifigkeit, d. h. durch eine definierte Schließkraft infolge einer Neigung mit dem Neigungswinkel θ bzw. einer Rotation mit dem Verdrillwinkel φ bzw. einer radialen Verschiebung Δs. Bei kleinen Druckgradienten wird der Hub der Ventilklappe (10) ausschließlich durch die Steifigkeit der Aufhängungselemente (9a, 9b, 9c) begrenzt. Im günstigsten Fall kann die Ventilklappe (10) für alle Druckgradienten bis in ihre maximal mögliche Stellung ausgelenkt werden.
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Die Lebensdauer des Lamellenventils (1) wird erfindungsgemäß dadurch erhöht, dass im Einspannbereich (19) der Anformungen (8a, 8b, 8c) der elastischen Ventillamelle (7) keine Biegung um eine Biegekante stattfindet. Weiterhin werden dank der Ausnehmungen (13) und (14), deren Tiefe etwa der maximalen Auslenkung der Ventilklappe (10) entsprechen, Schlagbeanspruchungen reduziert. Eine weitere Reduzierung von Schlagbeanspruchungen und Prellerscheinungen kann durch eine Anbringung von elastischen und/oder dämpfenden Elementen (Federn) jeweils am Ventilsitz (3) und/oder dem Hubbegrenzer (17) erreicht werden.
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Das erfindungsgemäße Lamellenventil (1) eignet sich, bedingt durch die geringe Steifigkeit der Aufhängungselemente (9a, 9b, 9c), besonders gut für den Einsatz in schmiermittelfreien bzw. trockenlaufenden Verdichtern, insbesondere Membranverdichtern. Dabei werden störende Klebeeffekte (sog. Ventilkleben), die den Wirkungsgrad des Verdichters vermindern, ausgeschlossen, da die Verwendung von viskosen Schmiermitteln entfällt.
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Zur weiteren Verbesserung der dynamischen Eigenschaften der Ventillamelle (7) kann zusätzlich eine Änderung der Steifigkeit in Abhängigkeit der Drehzahl der Pumpe während des Arbeitsprozesses erfolgen. Dazu kann der Ventilsitz (3) mit einer Spule mit ferromagnetischem Kern ausgestattet werden. Die Ventilklappe (10), die in diesem Fall magnetische Eigenschaften aufweist, wird durch eine Spannung in der Spule ihr Verhalten so ändern, dass die Steifigkeit der Lamelle beeinflusst wird. Abhängig von der Drehzahl der Pumpe kann also mit Hilfe der Änderung der Spulenspannung die Steifigkeit der Ventillamelle (7) so eingestellt werden, dass die Eigenkreisfrequenz der Spule und die Drehzahl der Pumpe übereinstimmen. Auf diese Weise kann die Eigenkreisfrequenz (und auch die Steifigkeit) der Ventillamelle (7) auch während der Arbeit der Pumpe an die Drehzahl des Pumpenmotors angepasst werden. Dadurch ist es möglich, eine höchste Effizienz des Ventils für eine gegebene Drehzahl zu erreichen. Eine ähnliche Anpassung der Steifigkeit in Abhängigkeit der Drehzahl der Pumpe kann durch die drehzahlabhängige Veränderung von Neigungswinkel θ, Verdrillwinkel φ und radialer Verschiebung Δs erreicht werden. Die vorliegende Erfindung ist sowohl für ein Einlassventil als auch für ein Auslassventil geeignet, wobei die Verwendung des erfindungsgemäßen Lamellenventils weitgehend unabhängig von der Drehzahl des Verdichters und der Einsatz sowohl für niedrige als auch für hohe Druckgradienten möglich sind.
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6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Lamellenventils (1) mit dem Sonderfall einer ohne Neigungswinkel θ, ohne Verdrillwinkel φ und ohne radiale Verschiebung Δs eingebauten Ventillamelle (7), bei der die Anformungen (8a...8n) stoffschlüssig sind. Zur Verbesserung der Strömungseigenschaften, etwa zur Verkleinerung von Strömungswiderständen, können die Durchtrittsöffnungen (6a...6n) im Ventilkopf (5) unter einem Winkel (vorzugsweise zwischen 5° und 20°) zur Senkrechten angeordnet werden.
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In 7 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des Lamellenventils (1) mit dem Sonderfall einer ohne Neigungswinkel θ und ohne Verdrillwinkel φ eingebauten Ventillamelle (7) für Anwendungen in Verdichtern mit sehr hohen Drehzahlen und kleinen Druckgradienten dargestellt. Die resultierenden Betätigungskräfte reichen in diesen Anwendungen oft nicht aus, um die Ventilklappe (10) möglichst weit auszulenken und damit eine entsprechend große Öffnung für das Abströmen des Mediums zu schaffen. Deshalb wird vorgeschlagen die Ventillamelle (7) hinsichtlich ihrer Steifigkeit so auszulegen, dass deren Eigenfrequenz und die Erregerfrequenz (Verdichterdrehzahl) aufeinander abgestimmt sind. Das wird vorzugsweise durch eine radiale Verschiebung Δs der Anformungen (8a, 8b, 8c) erreicht. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Tiefe der Ausnehmung (13) im Ventilkopf (5) und der Ausnehmung (14) in der Ventilplatte (2) jeweils dem maximalen Hub der Ventilklappe (10) entsprechen. Die Anformungen (8a...8n) der Ventillamelle (7) sind dabei so eingespannt, dass die Ventilklappe (10) im drucklosen Zustand etwa mittig zwischen Ventilsitz (3) und Hubbegrenzer (17) angeordnet ist. Somit ist gewährleistet, dass sich die Ventilklappe (10) im Betrieb sowohl in Richtung Ventilsitz (3) als auch in Richtung Hubbegrenzer (17) jeweils mit der maximalen Auslenkung bewegen kann und damit ungehinderte Schwingbewegungen der Ventilklappe (10) mit maximalem Hub möglich sind sowie Prellerscheinungen minimiert werden.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird ein trägheitsarmes Lamellenventil mit großem Wirkungsgrad bereitgestellt werden, welches durch die Gestaltung seiner Ventillamelle aus einem elastischen Material, bei der eine Ventilklappe über mindestens drei gekrümmte elastische Aufhängungselemente mit Anformungen versehen ist, in schnelllaufenden Verdichtern, insbesondere Membranverdichtern, sowohl für kleine als auch für große Betätigungsdrücke (Druckdifferenzen) einsetzbar ist. Folgende Vorteile sind dabei besonders hervorzuheben: Anwendung in Membranverdichtern sowohl für kleine als auch für große Betätigungsdrücke, parallele Bewegung der Ventilklappe ohne Verwölbung, geringe Trägheit der Ventilklappe und hohe Dynamik, große durchströmbare Fläche und allseitige Abströmung ohne Hauptströmungsrichtung, keine Einbau-Vorzugsrichtung der Ventillamelle, hohe Lebensdauer der Ventillamelle, hoher Wirkungsgrad des Verdichters.
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Die Gestalt der Ventillamelle ermöglicht eine vorteilhafte Verwendung als Membran in einem taktilen Messsystem.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lamellenventil
- 2
- Ventilplatte
- 3
- Ventilsitz
- 4
- Ventilöffnung
- 5
- Ventilkopf
- 6a...6n
- Durchtrittsöffnung
- 7
- Ventillamelle
- 8a...8n
- Anformung
- 9a...9n
- einfach oder mehrfach gekrümmtes Aufhängungselement
- 10
- Ventilklappe
- 11a, 11b
- Absatz
- 12
- radial verlaufende gerade Linie
- 13
- Ausnehmung im Ventilkopf
- 14
- Ausnehmung in der Ventilplatte
- 15
- Bewegungsraum
- 16
- Ventilsitzfläche
- 17
- Hubbegrenzer
- 19
- Einspannbereich, Einspannung
- 20
- Symmetrieachse
- 21
- kreisförmige Aussparung
- 22
- Endpunkt des gekrümmten Aufhängungselementes
- 23
- Symmetriepunkt des gekrümmten Aufhängungselementes
- 24
- Flächenschwerpunkt der Ventilklappe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2642658 [0002, 0003]
- DE 3507831 [0002]
- EP 1002951 [0002]
- EP 0834654 [0002]
- EP 0699837 [0002]
- EP 959246 [0002]
- EP 1126614 [0002]
- DD 120245 [0002]
- DE 4118652 [0003]
- DE 1259158 [0003, 0006]
- DE 4117644 [0005, 0005]
- DE 4119731 [0005]
- AT 213425 [0005]
- EP 1429060 [0005]
- AT 330538 [0006]
- DE 10302303 [0006]
- EP 346285 [0006]
