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Selbsttätiges Druckventil, vorzugsweise für Verdichter.
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Gegenstand der Erfindung ist ein selbsttätiges Druckventil, vorzugsweise
für Verdichter Bekannt sind Druckventile, zB. die in der sowjetischen Veröffentlichung
von W.E. Cydzik, 1932 unter dem Titel: "Cholodilayje maszyny i aparaty" S. 245,
Fig. 224 zur 225 sowie von B.M, Ryzow unter dem Titel: "Lotnicze spezarki tlokowe""
1963, S. 259, Fig. 80, sowie in der tschechoslowakischen Publikation von Vladimir
Chlamsky unter dem Titel:" Sprezarki tlokowe" S. 214, Zeichnung 30 wie auch in der
USA-Patentschrift Nr. 855.050 dargestellt sind, welche beim direkten Schliessen
mit einer Kraft an die Ventilsitzefläche anschlagen, die die Resultante der Kräfte
aus dem Druck des Förderungsmittels in der Rohrleitung und der Feder sowie der Kräfte
aus den Produkt von Messe und der Beschleunigung der Spannelelemente erstehen, bildet.
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Durch die bekannten Ventile wird dem Spalt der Ventile während deren
Sperrung keine entsprechende Gestalt gewährleistet.
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Bekannte Ventile besitzen ausser der geringen Verwendungsdauer andere
Nachteile, zu welchen das geräuschreiche Ventilschnattern, der schnelle Dichtheitverlust
welcher durch geometrische Konstruktionsänderungen der Ventilsitzflächen und der
Sperrelemente, welche Änderungen der Folgeerscheinung ungünstiger Belastungen auftreten,
der grosse schädliche Raum, der sich aul die Grösse des zum Verdichtungsraum anzusaugenden
Mittels ungünstig auswirkt, die in den meisten Fällen äusserst komplizierte Gestalt
des Förderstromstrahles, die Srossen Ventilverluste, die zusammengesetzte Konstruktion
sowie die Verfahrens- Produktionsbedingte Fertigungstechnik der Ventile, die kurze
Lebensdauer und geringe Betriebszuverlässigkeit, die grosse Festigkeitsanforderung
-die bezüglich der Ferigungswerkstoffe gestellt werden, die geringe Einsatzmöglichkeit
von nur einem Druckventil für den Fall eines Zylinders mit grossen Bohrungen - infolge
der grossen Masse des Uperrelementes, sowie bei der Verwendung von Gas-Flüssigkeitsmischungen
und Flüssigkeiten, einzuzählen sind.
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Die Erfindung hat zur Zweck so ein Ventil zu bauen, bei dem die genannten
Nachteile vermieden bzw. verringert-sind.
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Um dieses Ziel zu erlangen wurde die Aufgabe gestellt ein standfestes
Ventil von schnatterarmen Betrieb,
und geringer bzw, gänzlich beseitigter
s.g.
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räumlicher Schädlichkeit zu konstruieren, welches Ventil auf eine
gänzliche und schnelle Evakuierung des Verdichtungsraumes erlaubt und die Erhöhung
der Arbeitsperiode je Zeiteinheit sowie die Erzeugung eines Förderstromstrahles
von entsprechender Gestalt ermöglicht.
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Diese Zieletzung wurde erfindungemäss dadurch gelöst, dass ein Druckventil
gebaut wurde in welchem, bei gesperrtem Zustand, die untere FLáche des Sperrelementes
sich unterhalb des oberen Umkehrpunktes des Kolbendeckels befindet, dank dem das
Schliesselement durch den Kolben in den Ventilsitz eingeführt wird, wodurch das
Schnattern der Sperrelemente an die Ventilsätze wesentlich verringert wird.
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Uberdies hinaus bilden beirn Offnen des Ventils die Sperrelemente,
die Sitze und Anschläge infolge der entsprechenden Formausbildung ihrer Oberflächen
einen Ventilspalt von ringförmiren Gestalt, der im Axialschnitt eine der Lavaldüse
annähernde Eingenschaft aufweist. Die Ausbildung einer anderen Pormgestalt des Spaltes
ist ebenfalls möglich.
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Die Sperrelemente sitzen am Kolbendeckel auf, sobald der Kolben des
oberen Umkehrpunkt erreicht hat bzw. sich in der Nähe dieses Punktes befindet.
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Das Aufsetzen der Sperrelemente in den Ventilsitzen, unter gleichzeitigem
Sperren des Ventils erfolgt in dem Moment, wo der Kolbendeckel die Ebene der
Innerflächenlege
des Sperrelements bei Sperrstellung des Ventils passiert. Während dieser Zeit verschiebt
sich der Kolben in der Richtung zu seinem unteren Umkehrpunkt. Das Anheben des Sperrelementes,
also das Öffnen des Ventils wird in diesem Falls selbsttätig bewerkstelligt, sobald
ein Druckunterschied von beiden Seiten dieses Elementes auftritt, wenn cicr Kolben
sich in der Richtung seines oberen Umkehrpunktes verschiebt. Der Hub des Sperrelements
ist durch den Anschlag 19 begrenzt.
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Selbsttätige Druckventile mit Sperrelementen, die durch den Kolben
in die Sitzfläche eingeführt werden, zeichnen sich durch folgende Merkmale aus:
- durch da.s Einführen der Sperrelemente, durch den Kolben, auf die Sitzfläche des
Ventilsitzes, wodurch das Anstessen dieser Elemente an die Sitzflächen der Ventilsitze
wesentlich herabgesetzt wird, weil die Energie der Sperrelemente auf den Kolben
übertragen wird, was für die Anwendung von Werkstoffen niedrigerer Festigkeiten
entscheidend ist - durch die Aufteilungsmöglichkeit dc:3 Hubes der Sperrelemente
auf Stufen nach Fig. 3 und 4; somit ist der relative Hub eines der Sperrelemente
nach dieser Lösung kleiner als der Hub bei einem Sperrelemen-t nach Fig. 1 und 2.
Der Hub unterliegt einer zur Anzahl der Lamellen direkt proportionalen Herabsetzung.
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- durch d.ie Rückgewinnung der zur Verdichtung des Mittels eingesetzten
Energie nach Beedigung seiner Förderung, was bedeutet, dass das Sperrelement
auf
den Kolben mit einer Kraft P p n . f in der Richtung des unteren Kolben-Umkehrpunktes
auf dem Wege h einwinkt, wo p den Druck in der Druckleitung, F die Fläche der Zylinderbehrung,
dagegen h die Entfernung zwischen dem oberen Umkehrpunkt des Kolbens und. der unteren
Lage der Innenfläche des Sperrelementes d.h.
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der Lage des der Kurbelwelle am nächsten gelegenen Fläche - bedeuten,
- durch die Gewinnungsmöglichkeit eines grossen Förderstromstrahles sowie einer
entsprechenden Formgestaltung dieses Strahles, z.B. in Form eines Toroids, das im
Achsialsehnitt einer Laval-Düse ähnlich ist, wodurch eine Herabsetzung des Strömungswiderstands
sogar bei sehr kleinem Hub der Sperrelemente erhalten wird, - durch die schich-tweise
Ausströmungsmöglichkeit des Druckmittels während der Evakuierung des Zylinders,
- durch die Einsatzmöglichkeit einer grossen Anzahl an Arbeitsspielen je Zeiteinheit,
sogar in einer -1 Grössenordnung von einigen Tausend min - durch die Einsatumöglichkeit
des erfindungsgemässen Ventils für Zylinder von grossen Bohrungen nach Fig. 1, 2,
3 und 4, - durch die Einsatzmöglichkeit des Ventils sogar in solchen Einrichtungen,
in welchen als Druckmittel nicht nur Gas sendern auch ein Gas-Flüssigkeitsgemisch
bzw. nur eine Flüssigkeit verwendet wird, - durch einfache Konstruktion und Verfahrenstechnik
der Sperrelemente, z.B. nach dem Stanz- oder Spritzgussverfahren,
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durch lange Lebensdauer, hohe Betriebssicherheit sowie schnatternden Betrieb.
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Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in den
Zeichnungen im Achsialschnitt dargestellt wo Fig. 1 und 2 das Druckventil. mit einem
Sperrelement in zwei extremalen Stellungen zeigt.
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Das Ventil besteht aus dem Sperrelement 2, das durch den Kolben 1
auf die i.l Zylinder 6 und in Kopf 7 angeordnete Sitzfläche 3 geführt wird, ferner
aus der Feder 4 und dem Anschlag 5.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen dagegen eine Abart des Druckventils, in welchen
das mehrgliederige Sperrelement 10 zusammengesetzt ist aus zwei oder mehreren derartig
audgeführten Gliedern, dass jeder folgende einen Sitz mit Sitzfläche für das vorhergehende
darstellt. Das letzte Element stützt sich auf die Sitzfläche des im Zylinder 1,
und im Kopf 12 angebrachten Sitzes 11 ab, wobei im Zylinderkopf der Anschlag 14
mit den Fedem 15 angeordnet ist UllC- im Zylinder 15 der Kolben 16 läuft. In dem
Moment wo der in Fig. 1 und 2 dargestellte Kolben sich zum oberen Umkehrpunkt verschiebt,
wird durch das verdichtete Druckmittel das Sperrelement 2 angehoben. Das angehobene
Element 2 mit dem Ventilsitz 5 und dem Anschlag 5 bilden einen Spalt von toroider
Form, der im Achsialsehnitt eine der Laval-Lüse annähernde Gestalt aufweist. Eine
derartige Düsengestalt eriröglicht bei minimalem Strömungswiderständen - ein rasches
Evakuieren des
im Zylinder verdichteten Arbeitsmittels.
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Der Kolbendeckel 1 passiert beim oberen Umkehrpunkt des Kolbens die
untere extremale Lage des Sperrelementes 2. Eine derartige Ortung des Sperrelementes
2 gegenüber dem Kolben 1 ermöglicht seine vorherige Aussetzung auf dem Kolben 1
und seine nachfolgende Einfährung auf die Sitzfläche des Ventilsitzes 3. Eine derartiffle
Sperrung der Verdichtungskammer 20 durch das Sperrelement 2 schützt das letztere
vor einer starken Anschlag an die Sitzfläche und dadurch auch gegen eine eventuelle
Verformung der ursprünglichen, die Dichtheit der Einrichtung bedingenden Gestalt,
verringert das Schnattern des Ventils und erhöht die Betriebs zuverlässigkeit, auch
in diesen Fällen, wo das Sperrelement 1 eine grosse Masse besitzt. Die Einsatzmöglichkeit
eines Sperrelementes von grosser Masse erlaubt eine verschiedenartige Auswahl der
konstruktiven Eigenschaften insbesondere was die geometrischen Gestaltung, die Werkstoffe
und die dynamischen Eigenschaften anbelangt vorzunehmen. In der in Fig. 3 und 4
dargestellten Abart des Druckventils bilden zwei- und mehrSliederige Sperrplatten
die Elemente 10 und 21. Das Öffnen und Sperren des Ventils wird durch die auf die
Sperrelemente einwirkenden Druckunterschiede hervorgerufen.
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Den Hub der Qoerrplatte bildet die Summe der Hube ihrer einzelnen
Elemente 10 und 21. Der Hub jedes einzelnen Elementes getrennt wird, dagegen um
den Hub des zweiten Elementes vermindert. Die mehrglie-