DE2642658A1

DE2642658A1 - Zungenventil

Info

Publication number: DE2642658A1
Application number: DE19762642658
Authority: DE
Inventors: John Hare
Original assignee: Compair Industrial Ltd
Current assignee: Compair Industrial Ltd
Priority date: 1975-09-23
Filing date: 1976-09-22
Publication date: 1977-03-24

Description

Zungenventil
Die Erfindung betrifft Zungenventile.
Bei den bekannten Zungenventilen liegt eine Federzunge auf einer oder mehreren Ventilplatten auf. Im allgemeinen ist die Federzunge an einem Ende eingespannt, so daß sie in die 'öffnungsstellung schnappt, wenn eine ausreichende Druckdifferenz über ihr aufgebaut wird, wobei sie um den Einspannpunkt schwenkt. Diese Anordnung ist in der Praxis nicht zufriedenstellend, da insbesondere in Hochgeschwindigkeits-Anwendungsfällen die Federzungen längs ihrer Schwenklinie und auch über dem kreisförmigen Ende der Federzunge leicht-brechen, wenn der kreisförmige Rand nach dem öffnen auf die Ventilplatte trifft. Verschiedene Versuche wurden unternommen, um dieses Problem zu überwinden, z.B. dadurch, daß die Federzungendicke erhöht wird, jedoch verringern diese Lösungen die Wirksamkeit des Ventils, Die Erfindung schafft ein Zungenventil, bestehend aus wenigstens einem langgestreckten Federventilglied, das an einem Ende eingespannt ist und zwischen einer geschlossenen und einer offenen Stellung verformbar ist, und einer Abstützung zur Auflage wenigstens eines Teils des Federventilglieds, das sich dadurch auszeichnet, daß die Abstützung derart geformt ist, daß das Federventilglied die Abstützung während seiner Bewegung in Richtung der offenen Stellung fortschreitend berührt.
Vorzugsweise ist die Abstützung so geformt, daß ein großer Teil der Länge des Federventilglieds während seiner Öffnungsbewegung die Abstützung fortschreitend berührt.
Weiterhin wird vorzugsweise vorgeschlagen, daß die Abstützung so geformt ist, daß sie das Federventilglied während seiner Öffnungsbewegung derart steuert, daß die Spannung in dem Federventilglied im wesentlichen konstant bleibt.
Vorzugsweise hat die Abstützung einen flachen Teil, aegen den das eine Ende des Federventilglieds geklemmt ist, und einen bogenförmigen Flächen teil tangential zu dem flachen Teil. Die Abstützung kann außerdem einen zweiten flachen Teil tangential zu dem bogenförmigen Teil an einer Stelle entfernt von dem ersten flachen Teil haben.
Das Ventil kann zwei im wesentlichen gleiche Ventilplatten und eine Federplatte mit wenigstens einem Federventilglied haben, die zwischen diesen eingespannt ist. Die Ventilplatten können umgekehrt zueinander angeordnet sein, und eine der Ventilplatten kann eine Abstützung zur fortschreitenden Auflage wenigstens eines Teils des Federventilglieds während dessen öffnungsbewegung haben.
Die Federventilplatte hat vorzugsweise mehrere Federventilglieder, die paarweise zu öffnungen in entgegengesetzten Richtungen angeordnet sind, und die Ventilplatten haben Abstützungen in entsprechender Anzahl.
Jede Abstiitzung hat vorzugsweise einen bogenförmigen Flächenteil tangential zu einem flachen Teil, gegen den ein Ende des entsprechenden Federventilglieds geklemmt ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 9 beispielsweise erläutert. Es zeigt: Figur 1 einen Schnitt durch den oberen Teil des Zylinders eines Kompressors mit einem Zungenventil gemäß der Erfindung, Figur 2 einen Schnitt durch das Zungenventil längs der Linie 2-2 in Fig. 1, wobei der Zylinderkopf der Klarheit halber entfernt ist, Figur 3 eine Aufsicht einer der Ventilplatten des Zungenventils in Fig. 1, Figur 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fiq. 3, Figur 5 einen Ausschnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 3, Figur 6a und 6b Schnitte längs der Linien 6-6 in Fig. 3, aus denen das Profil einer durch Sintern und spanabhebende Berarbeitung hergestellten Ventilplatte hervorgeht, Figur 7 eine Aufsicht der Federplatte des Zungenventils in Fig. 1, Figur 8 eine Seitenansicht der Federplatte in Fig. 7, und Figur 9 eine vergrößerte Einzelheit, der Ventilplatte in Fig. 6, aus der das Federabstützungsprofil hervorgeht.
Fig. 1 zeigt ein Zungenventil 10, das einzelne Ein- und Auslaßventile 11 und 12 für die Ein- und Auslaßkanäle 45 und 46 eines Zylinders 13 eines Kompressors bildet.
Das Ventil 10 besteht aus zwei Ventilplatten 15 und einer zwischen diesen angeordneten Federplatte 16. Die Platten 15 haben gleiche Form, sind jedoch in dem Ventil um 180° relativ zueinander gedreht. Das Ventil ist zwischen dem Zylinderkopf 14 und dem Zylinder 13 in bekannter Weise abgedichtet.
Es wird nun eine der Ventilplatten 15 anhand der Fig. 3 bis 6 und 9 im einzelnen beschrieben.
Die Ventilplatte 15 ist eine allgemein kreisförmige Platte, die durch Sintern und spanabhebende Bearbeitung hergestellt ist. Zwei Öffnungen 18, durch die Befestigungselemente verlaufen können, sind in der Platte 15 im Abstand voneinander längs einer Mittellinie 19 der Platte ausgebildet und haben konische Teile 20, in die die Befestigungselemente versenkt werden können.
Drei fluchtende Ventileinlaßöffnungen 21 sind in der Platte 15 auf einer Seite der Mittellinie 19 und vier Auslaßöffnungen 22 sind auf der anderen Seite der Mittellinie ausgebildet. Jede Einlaßöffnung 21 besteht aus einem zylindrischen Loch mit einer konischen öffnung 24 am einen Ende und einem kreisförmigen flachen Sitz 25 am anderen Ende. Jeder Sitz 25 ist ein erhabener kreisförmiger Wulst, der in einer Vertiefung 26 der Ventilplatte gebildet ist.
Jede Auslaßöffnung 22 besteht aus einem schlitzförmiqen Loch, das in der Ventilplatte 15 ausgebildet ist. Die Teile 30 der Ventilplatte zwischen den Auslaßöffnungen 22 sind als Auflageflächen für die Federn des Ventils ausgebildet, wenn diese in der offenen Stellung sind.
Die drei Federauflageflächen haben gleiches Profil; das Profil wird nun anhand der Fig. 3 und 6 uns inshesondere der Fig. 9 beschrieben.
Jede Federauflagefläche besteht aus drei Hauptteilen, einem flachen Teil 31 nahe der Mittellinie 19 der Ventilplatte, gegen das die Feder geklemmt ist, einem bogenförmigen Teil 32 und einem weiteren flachen Teil 33.
Der bogenförmige Teil 32 ist ein Kreisbogen tangential zu dem flachen Teil 31. Zur leichteren Herstellung ist eine kleine Vertiefung 34 nahe dem flachen Teil 31 ausgebildet, da es sehr schwer ist, den übergang zwischen einem Bogen und einer flachen Fläche genau herzustellen und die Genauigkeit der Berührung sehr wichtig ist. Der weitere flache Teil 33 verläuft ebenfalls zu dem bogenförmigen Teil 32 an seinem von dem Teil 31 entfernten Ende tangential.
Die Federauflagefläche ist so geformt, daß die Feder im Betrieb durch Abrollen längs der Auflagefläche ohne irgendeine Schnappwirkung öffnet. Die Feder arbeitet während dieser Öffnungsbewegung als freitragender Arm und der Radius des bogenförmigen Teils 32 ist nach der folgenden Formel berechnet.
1 + 1 = 2S R1 R2 LE wobei R1 = Radius der Auflagefläche R2 = Radius des Armes 5 = Spannung des Armes L = Armdicke E = Elastizitätsmodul des Armes.
In diesem Falle ist der Arm flach und daher ist R2 unendlich, so daß 1/R2 = O. Somit gilt 1 = 2S R1 - LE Für eine bestimmte Armlänge nimmt die Spannung S proportional mit der Verringerung von R1 zu, erlaubt jedoch auch eine größere Auslenkung. Da R1 in dem vorliegenden Falle konstant ist, ist die Armspannung über die gekrümmt Länge gleichmäßig, während im normalen Zustand eines freitragenden Armes die Spannung bis zu einem Maximum am Einspannpunkt zunimmt, wo die Krümmung minimal ist.
Die Werte der Auslenkung, der Spannung und des Radius sind veränderbar und der Radius R1 der Auflagefläche ist so gewählt, daß sich die optimale Auslenkung usw.
für eine bestimmte Spannungsgrenze ergibt. Bei dem gezeigten Beispiel beträgt die Spannungsgrenze 87,747x10³ kp/cm² (13,6 ton f/in²) und der Wert von R1 100 mm.
Wie die Fig. 7 und 8 zeigen, ist die Federplatte 16 eine kreisförmige Stahlplatte mit sechs Zungenfedern 40. Jede Feder besteht aus einem langgestreckten Halsteil 41 und einem kreisfdrmigen Ende 42. Die Längsachsen der Federn 40 sind parallel und senkrecht zu-der Mittellinie 43 der Federplatte. Wie Fig. 8 zeigt, liegen alle Federn 14 in der Ebene der Federplatte 16.
Das Ventil 10,- wie es zuvor beschrieben wurde, besteht aus zwei Ventilplatten 15, die gegeneinander verdreht sind, so daß die Einlaßöffnungen 21 der einen Platte über den Auflageflächen 30 der anderen Platte liegen und die Federplatte 16 dazwischen angeordnet ist. Die Federplatte ist so angeordnet, daß sie mit ihrer Mittellinie 43 mit den Mittellinien 19 der Ventilplatte fluchtet, so daß die Federteile 42 auf den Ventilsitzen 25 aufliegen, wie Fig. 3 zeigt. Die Gruppen aus drei Federn auf heiden Seiten der Mittellinie 43 öffnen in entgegengesetzten Richtungen, um die Ein- und Auslaßventile 11 und 12 zu bilden.
Im Betrieb öffnet jede Feder durch Rollen längs der entsprechenden Auflagefläche, so daß der Federteil 41 fortschreitend auf den bogenförmigen Teil 32 aufliegt und der kreisförmige Teil 42 auf dem flachen Teil 32 aufliegt, wenn das Ventil voll offen ist Die Ventilplatten 15 sind am Umfang mit Ansätzen 44 versehen, die in eine geeignete Ausnehmung (nicht gezeigt) in den Zylinderkopf einsetzbar sind, um die richtige Anordnung der Platten in dem Zylinderkopf sicherzustellen.
L e e r s e i t e

Claims

Ansprüche Zungenventil, bestehend aus wenigstens einem langgestreckten Federventilglied, das an einem Ende eingespannt ist und zwischen einer geschlossenen und einer offenen Stellung verformbar ist, und einer Abstützung zur Auflage wenigstens eines Teils des Federventilglieds, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (30) derart geformt ist, daß das Federventilglied (40)die Abstützung während seiner Bewegung in Richtung der offenen Stellung fortschreitend berührt.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (30) so geformt ist, daß ein großer Teil der Länge des Federventilglieds (40) während seiner Öffnungsbewegung die Abstützung fortschreitend berührt.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (30) so geformt ist, daß sie das Federventilglied (40) während seiner Öffnungsbewegung derart steuert, daß die Spannung in dem Federventilglied im wesentlichen konstant bleibt.
4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (30) aus einem ersten flachen Teil (31), gegen das das eine Ende des Federventilglieds (40) geklemmt ist, und einem bogenförmigen Flächenteil (32) tangential zu dem ersten flachen Teil besteht.
5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (30) außerdem einen zweiten flachen Teil (33) tangential zu dem bogenförmigen Teil (32) an einer Stelle entfernt von dem ersten flachen Teil (31) aufweist.
6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch zwei im wesentlichen gleiche lrentilplatten (15) und eine Federplatte (16) mit wenigstens einem Federventilglied (40), das zwischen diesen festgeklemmt ist, wobei die Ventilplatten zueinander umgekehrt angeordnet sind, und an einer der Ventilplatten die Abstützung (30) zur Auflage wenigstens eines Teils des Federventilglieds angeordnet ist.
7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ventilplatte (15) mehrere Abstützungen (30) aufweist, und daß die Ventilplatte (16) in entsprechender Anzahl paarweise Federventilglieder (40) aufweist, von denen jedes Paar in entgegengesetzten Richtungen öffnet.
8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Abstützung (30) einen flachen Teil (31), gegen den das eine Ende des entsprechenden Federventilglieds (40) geklemmt ist, und einen bogenförmigen Flächenteil (32) tangential zu dem flachen Teil aufweist.