DE2545279B2 - Ventilanordnung fuer einen fluessigkeitsgekuehlten kolbenverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches.

Bekannt ist eine Ventilanordnung (US-PS 2499408), bei welcher eine mehrteilige Ventilplatte mit Bohrungen und Kanälen für die vom Zylinderdekkel zufließende und in den Zylinderdeckel wieder abfließende Kühlflüssigkeit vorgesehen ist. Die das Druck- und das Saugventil tragende Ventilplatte besteht aus zwei Paaren von jeweils zwei einander zugewandten, Stege aufweisenden Plattenkörpern, wobei zwischen den beiden Paaren ein beidseitig ebenes Distanzstück vorgesehen ist. Das Distanzstück ist für die Montage und Führung des Druck- bzw. des Saugventils in Form von Lamellen erforderlich. Die zu beiden Seiten des Distanzstückes paarweise einander zugewandten Plattenkörper berühren einander unter Abdichtung entlang des Außenumfanges und entlang der an ihnen ausgebildeten Stege, derart, da3 zwischen den Plattenkörpern Kanäle für das Kühlmittel gebildet sind. Im Bereich des Außenumfanges der Plattenkörper sind in Axialrichtung verlaufende, miteinander in Fluchtung befindliche Bohrungen vorgesehen, über welche die Kühlflüssigkeit aus dem Zylinderdeckel in die zwischen den Stegen gebildeten Kanäle eingeleitet und aus diesen Kanälen wieder abgeleitet wird.

Obwohl mit Hilfe einer derartigen Ventilanordnung eine gute Kühlung der Gasdurchtritte, insbesondere für das Druckgas, ermöglicht ist, bestehen bei dieser Ventilplattenanordnung Probleme baulicher Art. Die paarweise einander zugewandten Plattenkörper liegen, wie vorstehend erläutert ist, entlang von Stegen und entlang des verhältnismäßig schmalen Außenumfangs aneinander an. Zum Zweck ausreichender Dichtung ist es erforderlich, zwischen den Plattenkörpern eine Dichtung einzusetzen. Nachdem die Stege äußerst schmal sind, ist eine starke Verspannung der Plattenkörper eiforderlich, um genügende Abdichtung zu erzielen. Zu diesem Zweck sind am gesamten Außenumfang sowohl der paarweise angeordneten Plattenkörper als auch des Distanzstückes unter Abstand zueinander Bohrungen vorgesehen, welche zur Aufnahme von dem Zylinderdeckel bis in den Zylinder sich erstreckende Kopf schraube η dienen. Fernerhin ist eine in der Mitte der Ventilplatten

anordnung verlaufende und gegenübei dem Zylinderdeckel verspannbare Schraube vorgesehen. Trotz dieser großen Anzahl von Schrauben kann Dichtheit entlang der schmalen Stege nicht sichergestellt werden, da infolge von Temperaturunterschieden Spannungen zwischen den Plattenkörpern entstehen und die Spannkraft der Schrauben nicht ausreicht, alle Dichtflächen im Bereich zwischen Mitte und Außenumfang der Ventilanordnung gleichförmig zu verspannen.

Die vorgenannte Ventilplattenanordnung ist auch im Hinblick auf die Material- und Fertigungskosten als aufwendig anzusehen, d. h. die Stege an den einander zugewandten Plattenkörpern als auch die zwischen die Plattenkörper einzusetzenden Dichtelemente müssen exakt auf Deckung liegen, sie müssen also äußerst genau gearbeitet sein. Infolge des mehrteiligen Aufbaues ist es auch verhältnismäßig kompliziert, das Druckventil oder das Saugventil auszuwechseln, da hierzu sämtliche Schrauben gelöst und die Plattenkörper voneinander getrennt werden müssen. Bekannt ist ferner eine Ventilanordnung (DT-OS 2404124), bei welcher eine beidseitig ebene, einheitliche Ventilplatte Verwendung findet. Die in einem Stück bestehende Ventilplatte ist mit Bohrungen versehen, welche mit Bohrungen im Zylinderdeckel und auch mit weiteren Bohrungen bzw. Kammern im Zylinder in Verbindung stehen. Die Bohrungen verlaufen in unmittelbarer Nähe der die Ventilplatte durchsetzenden Druckbohrungen für das Druckgas.

Obwohl Ventilplatten dieser Bauart wesentlich einfacher gestaltet sind als die vorgenannten mehrteiligen Ventilanordnungen, ist die Maßnahme der Ausbildung von Bohrungen in der Ventilplatte nicht vollständig zufriedenstellend, d. h. das Bohren der Ventilplatte ist äußerst kostenaufwendig, darüber hinaus ist es nicht möglich, die bei derartigen Ventilplatten vorzusehenden Saugbohrungen entsprechend zu kühlen, da diese einen verhältnismäßig großen Flächenabschnitt der Ventilplatte überdecken und es nicht möglich isf, entsprechend kleine, zusätzliche Bohrungen vorzusehen.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Ventilanordnung der in Rede stehenden Art so auszubilden, daß eine intensive Kühlung der Ventilplatte, insbesondere der Saug- und Druckgasdurchlässe erzielbar ist, derart, daß das Verkoken der Ventile vermieden werden kann. Dabei soll die Ventilanordnung auch bei höheren Temperaturen hohe Festigkeit besitzen, sie soll geringe Wärmeausdehnung bei geringem spezifischen Gewicht aufweisen, und sie soll sich durch hohe Wärmeleitfähigkeit und hohen Verschleißwiderstand kennzeichnen. Auch soll gleichzeitig der Kühlmittelfluß im Zylinderdeckel verbessert werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs.

Die aus Druckventilplatte und Saugventilplatte bestehende Ventilplatte ist von stabiler Ausführungsform, da die Druckventilplatte beidseitig eben ist und flächig an den von der Saugventilpiatte sich erstrekkenden Stegen anliegt; auf diese Weise ist bei Zwischenlage eines Dichtungselementes absolut wirksame Abdichtung zwischen Druckventilplatte und Saugventilplatte gebildet. Die durch die Stege der Saugventilplatte gebildeten Kanäle können labyrinthartig so geführt werden, daß sie unmittelbar an die

Saug- und Druckventile bzw. deren Öffnungen herangeführt sind. Es ist somit eine besonders intensive Versorgung mit Kühlflüssigkeit sichergestellt.

Nachdem die Druckventilplatte auch an der dem Zylinderdeckel zugewandten Seite eben ausgestaltet ist, können die im Zylinderdeckel vorzust henden Kanüle bzw. Kammern für die Kühlflüssigkeit und für das Druck- und Sauggas in fertigungstechnischem Sinne sehr einfach gegossen werden, d. h. ohne Verwendung aufwendiger Gußkerne.

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht der aus Druckventilplatte und Saugventüplatte bestehenden Ventilplatte bei Befestigung am Zylinderdeckel;

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den in Fig. 1 dargestellten Zylinderdeckel;

Fig. 3 ist eine Unteransicht des Zylinderdeckels nach Fig. 2;

Fig. 4 ist eine Schnittansicht von Lime IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 isteine Ansicht in Richtung der Schnittebene V-V in Fig. 4;

Fig. 6 ist eine Draufsicht auf die Druckventilplatte;

Fig. 7 ist eine Schnittansicht von Linie VII-VII in Fig. 6;

Fig. 8 ist eine Draufsicht auf die Saugventüplatte und

Fig. 9 ist eine Schnittansicht von Linie IX-IX in Fig. 8.

In Fig. 1 ist ein Zylinderkopf für einen Kolbenverdichter dargestellt, welcher aus einem Zylinderdecke! 10 und aus einer Ventilplatte gemäß der Erfindung zusammengesetzt ist. Die Ventilplatte besteht aus einer Druckventilplatte 12 und aus einer Saugventüplatte 14. Der Zylinderdeckel 10 (Fig. 2) weist drei Sauganschlüsse 51 und 52 sowie drei Druckanschlüsse D auf. Kühlmittel tritt über den Kühlmitteleinlaß Kl in den Zylinderdeckel ein und strömt nach Durchlauf durch die Ventilplatte über die Kühlmittelauslässe KI oder K3 aus dem Zylinderdeckel wieder aus. Von den jeweils zueinander parallelen Anschlüssen wird im allgemeinen jeweils nur einer benutzt, während die anderen durch Stopfen dicht verschlossen werden.

Wie aus einer Unteransicht des Zylinderdeckels (Fig. 3) ersichtlich ist, sind die Saug- und Druckräume durch Stege voneinander getrennt. Die Sauganschlüsse 51 und 52 stehen mit dem Saugraum 16 in Verbindung, während der Druckanschluß mit dem Druckraum 18 in Verbindung ist. Der Kühlmittelraum 20, in welchem die Kühlmittelauslässe Kl und K3 münden, ist ebenfalls durch Stege von dem Kühlmittelraum 22 mit dem Kühlmitteleinlaß Kl getrennt. In Fig. 3 sind zur besseren Verdeutlichung der voneinander abgetrennten Räume alle in der Zeichenebene liegenden Bereiche doppelt schraffiert wiedergegeben.

Durch den Zylinderdeckel 10 erstrecken sich Bohrungen 24, die zur Aufnahme von Zylinderkopfschrauben dienen. Mit Hilfe der Zylinderkopfschrauben wird der Zylinderdeckel 10 mit dem Zylinder und der dazwischen befindlichen Ventilplatte, bestehend aus der Druckventilplatte und der Saugventüplatte, verspannt. Zwischen dem Zylinderdeckel 10 und der Druckventilplatte 12 ist dabei eine Dichtung angeordnet, welche die in Fig. 3 doppelt schraffierten Bereiche abdichtet. Desgleichen ist eine Dichtung zwischen der Druckventilplatte und der Saugventüplatte 14 eingelegt.

Fig. 4 entspricht einer Schnittansicht durch den '' Zylinderdeckel 10 von Linie IV-IV in Fig. 3; in dieser SchnittansichtistdieSchnittebeno V-V eingezeichnet, deren Draufsicht in Fig. 5 wiedergegeben ist. Die Schnittebene liegt in solcher Höhe, da3 die in Fig. 3 hinter der Zeichenebene endenden Rippen teilweise

"' mitgeschnitten sind. Der Kühlmittelraum 20, der aus Fig. 3 als ein zusammenhängender Raum ersichtlich ist, erscheint daher in Fig. 5 in Form dreier separater Räume.

In Fig. 6 ist eine Draufsicht auf die Druckventil-

i^r> platte 12 wiedergegeben. In der Druckventilplatte sind zwei Durchlässe 17 ausgebildet, die unterhalb des Saugraumes 16 zu liegen kommen, als auch zwei Druckventilöffnungen 19, die unterhalb des Druckraumes 18 zu liegen kommen. Neben den Bohrungen

²⁽¹ 24 zur Aufnahme der Zylinderkopfschrauben sind Bohrungen 25 zur Aufnahme von Befestigungsschrauben für das Druckventil, dessen Ventillamelle und gegebenenfalls dessen Druckfänger vorgesehen. Zwei weitere Bohrungen 26 und 28 (Fig. 6) dienen

-■' dazu, das Kühlmittel aus den Kühlmittelräumen 20 bzw. 22 des Zylinderdeckels in die Ventilplatte ein- bzw. aus dieser austreten zu lassen. Dies bedeutet, daß das Kühlmittel in den Bereich zwischen Druckventilplatte und Saugventüplatte gelangt. Ein Quer- schnitt durch die Druckventilplatte 12 ist in Fig. 7 als Schnitt von Linie VIl-VII in Fig. 6 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß die Druckventilplatte ein einfaches Bauteil darstellt, welches als Stanzteil hergestellt werden kann. Das Stanzteil kann aus Stahlblech oder aus

π einem ähnlich festen Werkstoff bestehen.

In den Fig. 8 und 9 ist die Saugventüplatte 14 dargestellt. Fig. 8 zeigt in Draufsicht die Saugventüplatte, wobei alle in der Zeichenebene liegenden Stege doppelt schraffiert dargestellt sind. Die Stege sind

■κι über eine nicht gezeigte Dichtung gegen die Unterseite der Druckventilplatte angepreßt. Die nötige Vorspannkraft wird dabei von den genannten Zylinderkopfschrauben aufgebracht, die durch die Bohrungen 24 in die Wandung des unterhalb der Ventilplatte

4> befindlichen Zylinders hineinreichen. An der Rückseite der in Fig. 8 dargestellten Saugventüplatte ist eine (nicht dargestellte) Sauglamelle vorgesehen, welche gegenüber den Saugöffnungen 29 arbeitet. Die Saugöffnungen 29 liegen unterhalb der vorgenannten

^r)i) Durchlässe 17 der Druckventilplatte 12. Des weiteren sind Drucköffnungen 30 (Fig. 8 und 9) in der Saugventüplatte vorgesehen. Die Drucköffnungen 30 liegen dabei unterhalb der vorgenannten Druckventilöffnungen 19 der Druckventilplatte 12. Somit liegen

■35 die Saugöffnungen 29 auch unterhalb des Saugraums 16, während die Drucköffnungen 30 unterhalb des Druckraums 18 des Zylinderdeckels 10 liegen.

Die Vertiefungen 32 neben den Stegen der Saugventüplatte sind alle untereinander labyrinthartig verbunden. Fig. 9 als Schnittansicht von Linie IX-IX in Fig. 8 veranschaulicht, daß die Zwischenstege 34 die einzelnen Vertiefungen 32 nicht voneinander trennen, da diese Stege nur etwa halb so hoch sind wie die restlichen, in Fig. 8 schraffiert wiedergegebenen

b5 Stege. Weiterhin ist aus Fig. 9 zu ersehen, daß die Saugventüplatte als einfaches GuLUeil ohne Hinterschneidungen hergestellt werden kann, so z. B. im Druckgußverfahren. In den Fig. 3 und 5 ist die Stelle,

weiche über den Bohrungen 26 bzw. 28 der Druckvcntilplatte zu liegen kommt, mit 26' bzw. 28' bezeichnet. In Fig. 8 sind diejenigen Stellen, die unterhalb der Bohrungen 26 bzw. 28 der Druckventiipiaue zu liegen kommen, mit 26" bzw. 28" wiedergegeben.

Der Weg des Kühlmittels durch die Baueinheit Saugventilplatte, Druckventilplatte und Zylinderdekkcl ist wie folgt: Vom Kühlmitteleinlaß Kl gelangt das Kühlmittel in den Kühlmittelraum 22 im Zylinderdeckel 10 (Fig. 3 und 5). Die Druckventilplatte 12 ist gegenüber dem Zylinderdeckel 10 so orientiert, daß dessen Bohrung 26 unterhalb des Kühlmittclraumcs 22 an der mit 26' bezeichneten Stelle zu liegen kommt. Das mit einem Überdruck von beispielsweise 2 bar eintretende Kühlmittel tritt daher durch die Bohrung 26 in der Druckventilplatte 12 an der Stelle 26" (Fig. 8) in die entsprechende Vertiefung der Saugventilplatte 14 ein. Von dort wandert das Kühlmittel entlang des labyrinthartigen Kanals bis zu der in Fig. 8 mit 28" bezeichneten Stelle. Oberhalb dieser Stelle befindet sich die Bohrung 28 der Druckventilplatte 12. Das Kühlmittel tritt also durch diese Bohrung an der Stelle 28' (Fig. 3 und 5) wieder in den Zylinderdeckel bzw. dessen Kühlmittelraum 20 ein. Vom Kühlmittelraum 20 führen die Kühlmittelauslässe K2 und K3 in den Kühlmittelkreislauf zurück.

Das Kühlmittel läuft damit vom Kühlmittelraum 22 im Zylinderdeckel 10 über die aus Druckventilplatte und Saugventilplatte gebildete Ventilplatte zurück in den Kühlmittelraum 20 des Zylinderdeckels, ohne daß Querverbindungen im Zylinderdeckel selbst erforderlich wären. In der Ventilplatte erfolgt die Kühlung in engem Kontakt mit den Seitenwänden der Drucköffnungen und mit den die Saugöffnungen begrenzenden Stegen, derart, daß das Kühlmittel infolge der Iabyrinthförmigen Kanalführung nahezu die gesamte h

durchströmen kann.

	Bezugszeichenliste
10	Zylinderdeckel
12	Druckventilplattc
14	Saugventilplatte
16	Saugraum
17	Durchlaß
18	Druckraum
19	Druck ventilöffnung
20	Kühlmittelraum
22	Kühlmittelraum
24	Bohrung
25	Bohrung
26	Bohrung
26'	Stelle
26"	Stelle
28	Bohrung
28'	Stelle
28"	Stelle
29	Saugöffnung
30	Drucköffnung
32	Vertiefung
34	Zwischensteg
51	Sauganschluß
S2	Sauganschluß
D	Druckanschluß
Ki	Kühlmitteleinlaß
KZ	Kühlmittelauslaß
K3	Kühlmittelauslaß

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Ventilanordnung für einen flüssigkeitsgekühlten Kolbenverdichter, mit einer Ventilplatte, welche zwischen dem Zylinderdeckel und dem Zylinder angeordnet ist, Bohrungen und Kanäle für die vom Zylinderdeckel zufließende und in den Zylinderdeckel abfließende Kühlflüssigkeit aufweist und Durchtritte für das Saug- und Druckgas enthält, wobei an der Ventilplatte das Druckventil und das Saugventil angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte in eine beidseits ebene, als Träger für das Druckventil dienende Druckventilplatte (12) und eine das Saugventil tragende Saugventilplatte (14) aufgeteilt ist, und daß die Saugventilplatte (14) mit Stegen versehen ist, die mit der Druckventilplatte die Kanäle für die Kühlflüssigkeit bilden.