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Selbsttätiges Ventil Die Erfindung bezieht sich auf ein selbsttätiges
Ventil, insbesondere für mit variabler Drehzahl laufende Kolbenverdichter, mit einem
Ventilsitz, dessen Durchgangskanäle durch ring-, platten- oder zungenförmige Verschlußstücke
gesteuert sind, zu deren Hubbegrenzung anschläge vorgesehen sind.
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Bei der Auslegung der Ventile von Kolbenverdichtern muß bekanntlich
die Drehzahl, mit welcher der Verdichter arbeitet, berücksichtigt werden, da insbesondere
die erforderliche Befedeiung und der Hub des Verschluß stückes in erheblichem Ausmaß
von der Drehzahl abhängen. Eine optimale Auslegung der Befederung und des iIubes
ist daher bei Verwendung von bisher gebräuchlichen Ventilen, z.B. von Platten- oder
Lamellenventilen, nur für einen eng begrenzten Drehzahlbereich möglich. FUr mit
konstanter Drehzahl angetriebene Verdichter ergeben sich daraus keine Probleme.
Denen hingegen der Verdichter mit varianz bler Drehzahl angetrieben wird, wie dies
z.B. bei Bremskompressoren
von Kraftfahrzeugen der Fall ist, können
die Ventile nur für eine mittlere Drehzahl ausgelegt werden. Dabei kommt es bei
niedrigeren Drehzahlen zu einem Flattern des Verschlußstückes und tritt bei höheren
Drehzahlen Spätschluß auf.
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Beides wirkt sich auf die Lebensdauer der beweglichen Ventilteile
und auch auf die örderle1stung des Verdichters nachteilig aus.
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Die Erfindung bezweckt nun die Schaffung eines Ventils, das in einem
verhältnismäßig großen Drehzahlbereich flatterfrei und ohne Spatscillu3 arbeitet,
so daß es vor allem für mit variabler Drehzahl angetriebene Kolbenverdichter vorteilhaft
geeignet ist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß wenigstens zwei Verschlußstücke
übereinander angeordnet sind, von denen das auf dem Ventilsitz unmittelbar aufliegende
Verschluß stück im 3ereich der Durchgangskanäle Durchbrüche aufweist, die das darüberliegende
Verschlußstück überdeckt, und daß den einzelnen Verschlußstücken eigene Anschläge
zur tiubbegrenzung zugeordnet sind, die in verschieden großen Abständen vom Ventilsitz
liegen. Ein derart ausgebildetes Ventil kann sic:h der Jeweiligen Drehzahl anpassen.
Beieniedriger Drehzahl heben sich die beiden Verschlußstücke nicht voneinander ab,
so daß das erfindungsgemäße Ventil wie ein Ventil mit einem einzigen Verschlußstück
arbeitet. Bei höheren Drehzahlen löst sich hingegen das oben liegende Verschlußstück
von dem mit den Durchbrüchen versehenen Verschlußstück, sobald dieses an seine Hubbergrenzung
anschlägt, wodurch bei voll geöffnetem Ventil zusätzliche, durch die Durchbrüche
führende Durchgangswege und damit zusätzliche Durchgangsquerschnitte freigegeben
werden.
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Beim Schließen des Ventils trifft zuerst das oben liegende Verschlußstück
auf das darunterliegende Verschlußstück auf und bewirkt so ein rechtzeitiges Schließen
desselben, so daß Spätschlüsse vermieden werden.
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Durch Wahl der Größe der Durchbrüche, insbesondere des Flächenverhältnisses
zwischen den Durchbrüchen und den Durchgangskanälen, die von dem unmittelbar auf
den Ventilsitz aufliegenden
Verschlußstück abgedeckt werden, kann
eine Anpassung des erfindungsgemäßen Ventils an die jeweils herrschenden Betriebsverhältnisse,
insbesondere an den Drehzahlbereich und an das Druckverhältnis, erfolgen. Es können
zwei übereinanderliegende Verschlußstücke verwendet werden, wobei lediglich das
unterste Verschlußstück Durchbrüche aufweist; es sind aber auch Ausführungen mit
mihreren übereinanderliegenden Verschlußstücken möglich, wobei nur das oberste Verschlußstück
keine Durchbrüche aufweist und die Durchbrüche in den darunterlieenden Verschlußstücken
zweckmäßig verschiedene Größen besitzen. Das auf den Ventilsitz unmittelbar aufliegende
Verschlußstück weist die größten Durchbrüche auf. Das erfindungsgemaße Ventil 1
eignet sich sowohl als Arbeitsventil für Kolbenverdichter als auch als Rückschlagventil
für den Einbau in eine Rohrleitung.
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Wenn Schließfedern für die Verschlußstücke vorgesehen odei diese
mit elastischer Vorspannung auf dem Ventilsitz festgespannt sind, kann erfindungsgemäß
jedes Verschlußstück, welches Durchbrüche eines darunterliegenden Verschlußstückes
abdec.t, c ?t, durch größere, auf die druckbeaufschlagte Fläche, die es bei geschlossenen
Ventil unmittelbar abdeckt, bezogene spezifische Federkräfte belastet sein als das
darunterliegende Verschlußstück, so dalJ beizen Öffnen des Ventils alle Verschlußstücke
gleichzeitig vom Ventilsitz abheben. Dadurch wird ein richtiges Arbeiten des erfindunzrs^emäßen
Ventils sicher--estellt. Vorzugsveise ist nur das oberste Versclilußstück unmittelbar
durch Schließfedern belastet oder elastisch gegen den Ventilsitz vorgespannt. Die
auf das oberste Verschlußstück wirkenden Federkräfte halten dabei auch das oder
die darunterliegenden Verschlußstücke in der Schließstellung des Ventils ui deLi
Ventllsitz.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das auf dem Ventilsitz
unmittelbar aufliegende Verschlußstück im Bereich zwei Durchbrüche durch kippen
zusätzlich abgestützt sein, die in den Durchgangskanälen des Ventilsitzes vorgesehen
sind und vorzugsweise die Durchbrüche umgrenzen. Diese Maßnahme hat den
Zweck,
die Verschlußstücke bei geschlossenem Ventil ausreichend abzustützen, damit sie
der auf sie einwirkenden Druckdifferenz standhalten können, ohne nachteilig massiv
ausgebildet zu sein.
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Der liub des auf dem Ventilsitz unmittelbar aufliegenden Verschlußstückes
ist zweckmäßig durch mehrere, im seitlichen Abstand voneinander liegende anschläge
begrenzt, zwischen denen Ausnehmungen für den Durchtritt des durch die Durchbrüche
hindurch ausströmenden Mediums vorgesehen sind. Dadurch wird eine nennenswerte 3ehinderung
der durch die Durchbrüche gehenden Strömung durch die Anschläge vermieden und ein
Abströmen des Mediums an beiden Rändern des obersten Verschlußstückes ermöglicht.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der ErfinduW dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Ventilsatz im axialen Mittelschnitt, der
zwischen Zylinder und Zylinderkopf eines Kolbenverdichters ei eingespannt ist, Fig.
2 dazu eine Ansicht des Ventils von unten, Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Ringplattenventil
im axialen Mittelschnitt, u. ZX. in der linien Hälfte geschlossen und in der rechten
Hälfte geöffnet, und die Fig. 4 und 5 die Verschlußstücke des Ventils nach Fig.
3 im Grundriß.
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Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ventilsitz besteht aus einen Saugventil
1 und einer£ Druckventil 2, die beide als sogenannte Lamellenvcntile ausgebildet
sind. Sie besitzen einen gemeinsamen Ventilsitz 3, der zwischen dem Zylinder 4 und
dem Zylinderkopf 5 eines Kolbenverdichters eingespannt ist. Im Ventilsitz 3 sind
Durchgangskanäle 6 für das Saugventil und ein Durchgangskanal 7 für das Druckventil
angeordnet. Die Durchgangskanäle des Saugventils 1 sind durch zwei Verschlußstücke
8 und 9 gesteuert, von denen das Verschlußstück 8 unmittel Dar auf den Ventilsitz
3 aufliegt und das Verschlußstück 9 über dem Verschlußstück a angeordnet ist. Im
Versclllui3stück 8 befinden sicli Durchbrüche 10, die durch das Verschlußstücl 9
abgedecl;t sind.
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Die Verschlußstücke ,9 des Saugventils 1 bestehen gemäß Fig. 2 aus
etwa ringförmigen Lamellen, die an dem mit 11 bezeichneten Ende zwischen dem Ventilsitz
3 und dem Zylinder 4 eingespannt sind, an ihrem anderen Ende Zungen 12,13 aufweisen,
denen Anschläge 14 und 15 im Zylinder 4 zur Hubbegrenzung zugeordnet sind. Die beiden
Anschläge 14,15 zur Hubbegrenzung liegen in verschieden großen Abständen vom Ventilsitz
3, so d&f3 sich die beiden Verschlußstücke 8,9 bei gänzlich geöffnetem Ventil
voneinander abheben, wobei des außenliegende Verschlußstück 9 die Durchbrüche 10
im Verschlurjstück 8 freigibt.
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Das Druckventil 2 ist ebenfalls mit zwei übereinanderliegenden Verschlußstücken
16,17 versehen, die als streifenförmige Lamellen ausgebildet sind und von denen
das unmittelbar auf dem Ventilsitz 3 aufliegende Verschlußstück 16 mit einem vom
Verschlußstück 17 abgedeckten Durchbruch 18 versehen ist. Über dieseli beiden Verschlußstücken
1G,17 befindet sich ein Fänger 18, der gemeinsam mit den Verchlußstücken 16,17 durch
Bolzen 20 am Ventilsitz 3 befestigt ist. Der Fänger 19 weist in seinem mittleren
Teil zwei gegen den Ventilsitz 3 vorspringende Anschläge 21 auf, die zur Hubbegrenzung
des Verschlußstückes 16 dienen, welches etwas breiter als das Verschlußstück 17
ist, das an der Fängerfläche selbst anschlägt.
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Das in Fi. 3 gezeigte Ringplattenventil besitzt einen Ventilsitz
22 und einen Fänger 23, die unter Zischenschaltung eines Führungsringes 24 durch
eine Mittelschraube 25 miteinander verbunden sind. Im Ventilsitz 22 sind DurchgangR-kanäle
kG vorgesehen, die durch zusätzliche Rippen 27 unterteilt sind, und im Fänger 23
befinden sic Kanäle 28. Die Verschlußstücke 29 und 30 bestehen bei diesem Ventil
aus Schlitzplatten, die am Führungsring 24 gleitend geführt sind. Das in Fig. 4
gezeigte Verschlußstück 29 liegt unmittelbar auf dem Ventilsitz 22 auf und besitzt
in Bereich der Durchgangskanäle # ringsegmentförmige Durchbrüche 31, die vom zweiten
Verschlußstück 30, welches in Fig. 5 im Grundriß dargestellt ist, abgedeckt sind.
Die Rippen 27 in den Durchgangskanälen 26 umgeben
die Durchbrüche
31, so daß das plattenförmige Verschlußstück 29 an diesen Stellen zusätzlich abgestützt
ist. Ferner ist im Ventil nach Fig. 3 eine Federplatte 32 vorgesehen, die.
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mit Federarmen 33 auf das obere Verschlußstück 30 wirt. Das untere
Verschlußstück (, ist durch keine eigenen Federn belastet. Der Fänger 23 weist an
seinem Außenumfang eigene Anschläge 34 zur Hubbegrenzung des Verschlußstückes 29
auf, die sich in kleinerem Abstand vom Ventilsitz 22 befinden als die dem oberen
Verschlußstück 30 zugeordnete Anschlafläche des Fängers 23 bzw. der vor diesen liegenden
Federplatte 32.
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Zwischen den Anschlägen 34 befinden sich Ausnehmungen für den Durchtritt
des durch die Durchbrüche 31 bei geöffnetem Ventil austretenden Mediums.
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Wie aus den Zeichnungen zu erkennen ist, liegen in allen Ausführungsbeispielen
die beiden Verschlußstücke 8,9; 16,17; 29,30 bei geschlossenum Ventil spielfrei
aufeinander, so daß sowohl die Durchgangskanäle 6,7,26 im Ventilsitz als auch die
Durchbrüche 10, 18,31 in dem auf dem Ventilsitz unmittelbar aufliegenden Verschlußstück
abgedichtet sind. Wenn sich das Ventil öffnet, heben sich zunächst beide Verschlußstücke
gemeinsam vom Ventilsitz ab, bis dus dem Ventilsitz nächstliegende Verschlußstück
8,16,29 auf seinen Hubbegrenzungsanschlg 14,21,34 auftrifft. In Abhängigkelt von
der jeweiligen Drehzahl des Verdichters hebt sich hierauf das aufßenliegende Verschlußstück
9,17,30 vom anderen Verschlußstück mehr oder weniger. weit ab und giot dabei die
Durchbräche in diesem frei, so daß durch die Durchbrüche Medium zusätzlich abströmen
kann. Nur bei größerer Drehzahl wird das obere oder außenliegende Verschlußstück
soweit vom anderen Verschlußstück abgehoben, daß auch es auf seinen Hubbegrenzungsanschlag
auftrifft. Bei der Schließbewegung legt sich das obere Versclilußstück zunächst
an das untere Verschlußstück an, wobei es die Durchbrüche in diesen abdichtet, und
erst danach bewegen sich beide Verschlußstücke gemeinsam auf den Ventilsitz zu und
schlagen auf diesen auf.
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Die geschilderten Öffnungs- und Schließbewegungen des erfindungsgemäßen
Ventils werden dadurch gefördert, daß die
beiden Verschlußstücke
durch ungleich große, auf die von ihnen bei geschlossenem Ventil abgedeckte druckbeaufschlagte
Fläche benzogene spezifische Federkräfte belastet werden. Vorzugsweise ist nw das
außenliegende oder obere Verschlußstück unmittelbai von Federkräften beaufschlagt.
Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 sind keine eigenen Ventilfedern vorgesehe.
Die Verschlußstücke werden dabei in bei Lamellenventilen üblicher leise aufgrund
Ihrer Eigenelastizität auf dem Ventilsitz festgehalten. Sie können durch entsprechende
Vorbiegung elastisch gegen den Ventilsitz vorgespannt sein, wobei das außenliegende
Verschlußstück stärker gegen den Ventilsitz vorgespannt sein kann als das unmittelbar
auf diesem aufliegende Verschlußstück, so dafj präktisch die gleiche Wirkung erzielt
Wird Wie beia Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3-5, wo nur des außenliegende Verschlußstück
durch eine Federplatte belestet ist. Das erfindungsgemäße Ventil kann sich somit
der jeweiligen Drehzahl, mit welcher der Verdichter angetrieben wird, anpassen,
so daß sowohl ein Flattern bei niedriger Drehzahl als auch Spätschlüsse bei höheren
Drehzahlen vermieden werden.
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Patentansprüche