DE2158693C3

DE2158693C3 - Druck- oder Saugventil, insbesondere für Kolbenverdichter

Info

Publication number: DE2158693C3
Application number: DE19712158693
Authority: DE
Inventors: Mark Isaakovitsch Leningrad Frenkel (Sowjetunion)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-11-26
Filing date: 1971-11-26
Publication date: 1980-04-30
Also published as: DE2158693A1; DE2158693B2

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Druckoder Saugventil, insbesondere für Kolbenverdichter, bestehend aus einer Mehrzahl von zusammen mit den zwischen ihnen liegenden, als federnde Lamellen ausgebildeten Ventilverschlußstücke zu einem Paket fest und dicht zusammengepreßten, prismatischen Ventilsitzplatten, die in ihren einander zugewandten Flächen eine Vielzahl geradlinig durchströmter Eintrittskanäle sowie je einen nahezu über die ganze Plattenlänge verlaufenden Austrittsschlitz aufweisen, wobei die Ränder der Eintrittskanäle als Ventilsitze und die Austrittsschlitze als Hubbegrenzungsanschläge für die Verschlußstücke dienen. Ein solches Druck- oder ^b5 Saugventil ist aus der DE-PS 19 18 553 bekannt.

Ventile der vorstehend beschriebenen Bauart haben kein optimales Widerstandsverhalten, weil dem durch strömenden Medium große Austrittsquerschnitte nur dann zur Verfugung stehen, wenn die Verschlußstück-Lamelle sich weit öffnet, d. h. entgegen ihrer Federwirkung einen großen Öffnungshub ausführt Im Zusammenhang hiermit steht ein nicht unwesentlicher Drosseleffekt beim Oberströmen des Mediums aus den Eintrittskanälen in den Austrittsschlitz.

Hinzu kommt wegen der Notwendigkeit größerer Öffnungshübe der Verschlußstück-Lamellen -jine Begrenzung der Lebensdauer derselben und damit eine in Frage stehende Zuverlässigkeit

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung eines Druck- oder Saugventils der vorstehend betrachteten Art in Richtung der Verringerung des Durchströmungswiderstandes und der Erhöhung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die beweglichen Enden der Verschlußstücke in zumindest die Endabschnitte der Einlaßkanäle überdeckende Zungen aufgegliedert und in den Ventilsitzplatten sind Austrittskanäle angeordnet die den Lücken zwischen den Zungen jedes Verschlußstückes gegenüberliegen.

An sich sind Ventilverschlußstücke in Form von federnden Lamellen, die in einzelne Kanäle überdeckende Zungen aufgegliedert sind, bekannt z. B. aus GB-PS 1 37 654, US-PS 33 12 388, DE-PS 15 00 159 oder US-PS 24 17 246. Hier handelt es sich jedoch nicht um Ventile der gatttungsmäßig vorausgesetzten Bauart sondern um solche, bei denen nur eine Lamelle vorhanden ist deren Zungen quer oder unter einem beträchtlichen Winkel zur Strömungsrichtung angeordnet sind. Solche Ventile werden von vornherein nicht geradlinig durchströmt und eignen sich auch nicht zum paketartigen Aufbau unter Verwirklichung einer Vielzahl von Strömungskanälen. Sie haben wegen Wirbelbildung und schroffen Umlenkungen relativ hohe Strömungsverluste.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung stehen dem Strömungsmedium schon bei verhältnismäßig geringem Öffnungshub der Verschlußstückzungen große Austrittsquerschnitte zur Verfügung, wobei die nur mit geringem Umlenkungen verbundene Strömungsrichtung im wesentlichen aufrechterhalten bleibt. Beides wirkt im Sinne geringen Strömungswiderstandes.

Der unter den Rändern der Verschlußstückzungen auf der ganzen Kontur derselben übertretende Mediumstrom hat eine im Vergleich zu den bekannten Ausbildungen wesentlich größere Strömungsquerschnittsfläche und kann sofort die Austrittskanäle füllen, weshalb auch die Geschwindigkeit des Mediums beim Austritts aus dem Ventil geringer sein kann. Dies wiederum bedeutet, daß ein größerer Anteil der kinetischen Energie in Druckrückgewinn umgesetzt werden kann und weniger kinetische Energie durch Verwirbelung verlorengeht und nicht mehr nutzbringend zurückgewonnen werden kann.

Zwar muß beim erfindungsgemäßen Ventil dort, wo sich die Austrittskanälc befinden, eine entsprechende Anzahl von Eintrittskanälen bzw. eine entsprechende Eintrittskanal-Querschnittsfläche wegfallen, was jedoch den erzielten Erfolg deshalb nicht in Frage stellt, weil die engste 'Jtrömungsstelle nicht der Eintrittsquerschnitt ist, sondern der Überströmschlitz, der beim Abheben der VerschlußstUckzungen freigegeben wird. Da also der summare Strömungsquerschnitt der Eintrittskanäle nicht kritisch ist, ist auch eine gewisse Verringerung desselben nicht schädlich. Die Verbesserung der Strömungsverhältnisse an der kritischen Stelle,

nämlich der Stelle der Überströmung von den Eintrittskanälen in die Austrittskanäle, bleibt entscheidend und es gelingt insgesamt eine nicht unbeträchtliche Verbesserung der Strömungseigenschaften des Ventils.

Zur Erzielung optimaler Strömungsverhältnisse über- s deckt zweckmäßigerweise jede Zunge eines Ventilverschlußstückes einen Einlaßkanal; jedoch sind die Vorteile auch bereits erzielbar, wenn jede Zunge eines Verschlußstückes mehrere Einlaßkanäle überdeckt, wobei dann die Dichtigkeit des Ventils etwas besser ist

Auch eine Kombination dieser Möglichkeiten ist in der Weise möglich, dpJJ ein Teil der Zungen jeweils einen Einlaßkanal und die anderen Zungen mehrere Einlaßkanäle überdecke.i. Diese Ausbildungsmöglichkeit empfiehlt sich bei einem runden Ventil, dessen Ventilsitzplatten die Gestalt runder Scheiben haben, wobei die Länge der Verschlußstückzungen unterschiedlich ist

Die Austrittskanäle können in der Vorderseite der Ventilsitzplatte, an der bei geschlossenem Ventil das Ventilverschlußstück anliegt, ausgearbeitet sein; es kann aber auch zweckmäßig sein, wenn die Austrinskanäie in der bei geöffnetem Ventil die Bewegung des Verschlußstückes begrenzenden Rückseite der Ventilsitzplatte ausgearbeitet sind oder wenn sie sowohl in der Vorderseite als auch in der Rückseite ausgearbeitet sind.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen weiter erläutert Es zeigt

F i g. 1 den Schnitt durch zwei benachbarte Ventilsitzplatten mit Verschlußstücken im Bereich der Eintrittskanäle;

F i g. 2 einen entsprechenden Schnitt im Bereich der Austrittskanäle;

F i g. 3 die Draufsicht auf die Fläche einer Ventilsitzplatte mit zum Teil weggebrochenem Verschlußstück, wobei jede Zunge des Verschlußstücks einen Eintrittskanal überdeckt;

F i g. 4 den Schnitt durch eine Ventilsitzplatte, in der die Austriftskanäle in der die Hubbewegung des Verschlußstücks begrenzenden Rückseitenfläche ausgearbeitet sind;

F i g. 5 die Draufsicht auf die Fläche einer Ventilsitzplatte mit zum Teil weggebrochenem Verschlußstück, wobei jede Zunge des Verschlußstücks zwei Eintrittska- *5 näle des Strömungsmediums überdeckt;

F i g. 6 die Draufsicht auf die Fläche einer Ventilsitzplatte mit zum Teil weggebrochenem Verschlußstück, bei der die Ein- und die Austrittskanäle des Strömungsmediums sowie die Zunfsn eine in Strömungsrichtung so konstant bleibende Breite aufweisen.

Das vorlegende Druck- oder Saugventil, insbesondere für Kolbenverdichter, besteht aus aneinander anliegenden und miteinander abwechselnden Verschlußstücken 1 in Form elastischer Lamellen und Ventilsitzplatten 2 mit Kanälen 3 und 4 für den Eintritt bzw. Austritt des Strömungsmediums, welche paketartig geschichtet und miteinander verspannt sind.

Jedes Verschlußstück 1 ist längs eines (in den Zeichnungen des unteren) Randes S zwischen benach- *>" harten Ventilsitzplatten 2 eingespannt und deshalb feststehend. Der übrige Bereich 6 der Verschlußstücke 1 behält seine Freiheit und bitfgt sich unter der Druckwirkung des in das Ventil in Richtung der Pfeile A längs der Oberfläche der Verschl'ißstücke 1 eintreten- <rf den Strömungsmediums, wie dies in F i g. 1 und 2 für das rechte Verschlußstück ^strichelt ge/eigt ist, und hebt von seinem Ventilsitz ab, wobei <Jin Spalt 7 zum Übertritt des Strömungsmediums freigegeben wird.

Die Länge und dadurch die Durchgangsfläche des Übertrittsspaltes 71st dadurch erheblich vergrößert, so daß zum freien Rand hin die Verschlußstücke 1 mit Zungen 8 ausgebildet sind, die die Eintrittskanäle 3 längs deren Kontur 9 überdecken.

Die Austrittskanäle 4 zum Austritt (in Richtung der Pfeile B) des Strömungsmediums sind in den Ventilsitzplatten 2, sind im Bereich der Lücken zwischen den Zungen 8 sowie vor der ersten und hinter der letzten Zunge 8 des Verschlußstücks 1 ausgeführt

Jede Ventilsitzplatte 2 hat eine vordere Fläche 10, an der die Verschlußstücke im geschlossenen Zustand anliegen und in der die Eintrittskanäle 3 ausgearbeitet sind, und eine zurückweichende Rückseitenfläche 11, die die Hubbewegung der Verschlußstücke bei geöffnetem Ventil begrenzt

Die Austrittskanäle können entweder ebenfalls in der vorderen Fläche 10 ausgearbeitet sein, oder, wie in F i g. 4 gezeigt, können die Austrittskanäle 12 auch in der Rückseitenfläche 14 einer Ventilsitzplatte 13 ausgearbeitet sein.

Die Anzahl, Abmessungen und Form der Zungen werden in Abhängigkeit von der Länge und Breite der Ventilsitzplatten, vom zulässigen Lamellenhub und von den Ventilbetriebsverhältnissen gewählt und können ebenfalls verschieden sein. Je schmaler und länger die Zungen ausgeführt werden, desto mehr übersteigt die Erstreckung des Überströmspaltes die Länge der Ventilsitzplatte.

Wegen der günstigen Strömungsverhältnisse infolge Verlängerung des Überströmspaltes und dadurch Vergrößerung des Überströmquerschnittes wird es möglich, bei Bedarf auch ziemlich dicke Ventilsitzplatten zu verwenden, die deshalb recht starr sind. Dies wirkt sich besonders günstig bei Ventilen runder Form aus, in welchen es beim Aufsetzen der Schrumpfring zu einer Verkrümmung der Ventilsitzplatten und dadurch zu einer Beeinträchtigung der Dichtheit des Ventils kommen kann. Die Tiefe der Ein- und Austrittskanäle kann entsprechend der Dicke der Ventilsitzplatten größer werden, so daß hier kein Strömungsquerschnitt verlorengeht und im Gegenteil wegen der Vergrößerung des hydraulischen Durchmessers der Kanäle günstigere Widerstandswerte erzielt werden.

Durch die mögliche Verringerung der Anzahl der Ventilsitzplatten und der Verschlußstücke des Ventils wird die Herstellung des Ventils im Vergleich zu den Ventilen bekannter Ausführung einfacher und billiger und bezüglich des zur Herstellung der Verschlußstücke notwendigen Bandes aus SpezialStahl weniger materialaufwendig.

Je nach dem an der Verschlußstücklamelle angreifenden Druckunterschied, der Dicke derselben und der Breite ihrer Zungen wird der unter jeder Zunge verdeckte Eintrittskanal als Einfachkanal (F i g. 3) oder Mehrfachkanal ausgebildet. In F i g. 5 ist die Ausbildung eines breiteren Zwillingskanals 17 gezeigt, dessen Einzelkanäle durch einen Steg 18 getrennt sind, wobei dieser Steg eine Durchbiegung der breiten Zunge 19 in den Kanal hinein verhindert. Die Stege können als ein Ganzes hergestellt werden oder Unterbrechungen über die Länge haben und müssen nicht bis an das Ende des Eintrittskanals 17 reichen.

Die Tiefe und Breite der Eintrittskanäle nehmen bei der Ausbildung gemäß Fig. 1, 3 und 5 nach Maßgabe der Überströmung durch den Ventilspalt in Strömungsrichtung ab. Entsprechend vergrößern sich die Tiefe und

Breite der Austrittskanäle in Strömungsrichtung.

Durch die Ausbildung der Zungen an den Verschlußstücken wird zwar keine ungestörte Strömung durchs Ventil verwirklicht und die auf die Durchgangsfläche des Überströmungsspaltes bezogene Ausflußzahl nicht vermindert, jedoch ist die Vergrößerung des Durchgangsquerschnitts des Überströmungsspaltes beträchtlich wirksamer im Vergleich mit der Verkleinerung der Ausflußzahl. Die sich aus dem Produkt der Ausflußzahl und Durchgangsfläche ergebende äquivalente Ventildurchgangsfläche vergrößert sich dabei beträchtlich, was eben die Verringerung der Strömungsverluste ausmacht.

F i g. 6 zeigt eine sehr einfach und herstellungsmäßig sehr günstige Ausführung von Verschlußstücken 20 mit Zungen 21 rechteckiger Form sowie von Ventilsitzplatten 22 mit Eintrittskanälen 23 und Austrittskanälen 24 gleichbleibender Breite. Bei dieser Ausführung überdeckt jede Zunge 2i nur einen Eintriitskanai 23. Auch eine Ausführung des Ventils mit rechteckigen Zungen, deren jede zwei oder mehr Eintrittskanäle überdeckt, wäre durchaus möglich.

Die in F i g. 6 gezeigte Ausführung der Verschlußstükke mit rechteckigen Zungen bietet im Vergleich zu zum freien Ende schmaler werdenden Zungen den Vorteil, daß an den Zungenenden infolge deren größerer Breite eine vergrößerte Druckkraft des Strömungsmedium angreift, so daß es auch bei geringen Druckdifferenze

zu einem verhältnismig großen Öffnungshub komm

Andererseits haben sich verjüngende Zungen gemä F i g. 3 und 5 eine geringere Mass*, und damit geringer Trägheit des freien Endes, so daß sich kurze Offnungs

und Schließzeiten ergeben, was für die Anwendung be hochtourigen Verdichtern vorteilhaft ist.

Die größeren Beanspruchungen in den Verschluß

to stücken treten in der Regel beim Ventilichließen au wenn das VerschluBslück gegen seinen Ventilsitz au der Ventilsitzplatte stößt, md zwar am freien Ende welches mit der höchsten Geschwindigkeit aufschläg Im vorliegenden Ventil ist das freie Ende nur durch di< schmalen Spitzen der Zungen gegeben, so daß di< Beanspruchungen kleiner und die Betriebssicherheit de Ventils höher sind.

Im Betrieb des vorliegenden Ventils heben die freiei Enden der VerschiuBsiücke mit den Zungen unter de Wirkung des Druckgefälles von ihrem Ventilsitz ab unc das Strömungsmedium strömt durch den zickzackförmi gen Spalt unter den Rändern der Verschlußstücke vor den Eintrittskanälen in die Austrittskanäle über bzw. de an der Spitze jeder Zunge durchströmende Teil de

Strömungsmediums verläßt das Ventil unmittelbar. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druck- oder Saugventil insbesondere für Kolbenverdichter, bestehend aus einer Mehrzahl von zusammen mit den zwischen ihnen liegenden, als federnde Lamellen ausgebildeten Ventilverschlußstücken zu einem Paket fest und dicht zusammengepreßten, prismatischen Ventilsitzplatten, die in ihren einander zugewandten Rächen eine Vielzahl geradlinig durchströmter Eintrittskanäle sowie je einen nahezu über die ganze Plattenlänge verlaufenden Austrittsschlitz aufweisen, wpbei die Ränder der Eintrittskanäle als Ventilsitze und die Austrittsschlitze als Hubbegrenzungsanschläge für die Verschlußstücke dienen, dadurch gekennzeichnet, '5 daß die beweglichen Enden der Verschlußstücke (1; 15; 20) in zumindest die Endabschnitte der Einlaßkanäle (3; 17; 23) überdeckende Zungen (8; 19; 21) aufgegliedert sind und daß in den VentilsitzpMtten (2; 13; 22) Austrittskanäle (4; 12; 24) angeordnet sind, die den Lücken zwischen den Zungen jedes Verschlußstückes gegenüberliegen.

2. Druck- und Saugventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß jede Zunge (8) eines Ventilverschlußstückes (1) einen Einlaßkanal (3) überdeckt

3. Druck- und Saugventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß jede Zunge (19) eines Verschlußstückes (16) mehrere Einlaßkanäle (17) überdeckt Jo

4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß ein Teil der Zungen jeweils einen Einlaßkanal (3) und die anderen Zungen mehrere Einlaßkanäle (17) überdecken.

5. Ventil nach Anspruch 1, d durch gekennzeich- ^J5 net daß die Austrittskanäle (4) in der Vorderseite (10) der Ventilsitzplatte (2), an der bei geschlossenem Ventil das Ventilverschlußstück (1) anliegt, ausgearbeitet sind.

6. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittskanäle (12) in der bei geöffnetem Ventil die Bewegung des Verschlußstükkes (15) begrenzenden Rückseite (14) der Ventilsitzplatte (13) ausgearbeitet sind.

7. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittskanäle (4) sowohl in der Vorderseite (10) als auch in der Rückseite (14) der Ventilsitzplatte ausgeführt sind.