DE2700521C2

DE2700521C2 - Druckventil für einen Rotationskolbenverdichter

Info

Publication number: DE2700521C2
Application number: DE2700521A
Authority: DE
Inventors: Dankwart 8990 Lindau Eiermann
Original assignee: Wankel GmbH; Borsig GmbH
Current assignee: Wankel GmbH; Borsig GmbH
Priority date: 1977-01-07
Filing date: 1977-01-07
Publication date: 1986-03-13
Also published as: DE2700521A1; US4149834A; GB1581292A; JPS53111513A; JPS5938439B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckventil für einen Rotationskolbenverdichter, das in eine parallel zu dessen Achse in seinem Gehäusemantel verlaufende Bohrung einsetzbar ist und das eine im Querschnitt kreisrunde Hülse aufweist, die mit in Umfangsrichtung verlaufenden, mit einer Auslaßöffnung in Deckung zu bringenden Ventilschlitzen versehen ist, an denen an der Innenwandung der Hülse in Umfangsrichtung verlaufende, federnde, streifenförmige Ventilbleche bei geschlossenem Ventil anliegen und in der ein Hubfänger angeordnet ist, dessen Krümmung im Bereich der Ventilschlitze dem Verlauf dieser Ventilbleche bei offenem Ventil entspricht.

Derartige Ventile steuern den Auslaß des Mediums aus dem sich verkleinernden Arbeitsraum. Sie werden von dem Druck des bereits verdichteten ausgeschobenen Mediums geschlossen und öffnen sich erst, wenn der Gegendruck dieses Mediums von dem in der Arbeitskammer ansteigenden Druck erreicht oder überstiegen wird.

Die US-PS 26 37 519 beschreibt ein Ventil, das für die eingangs genannten Maschinen verwendbar ist und ein zylindrisches Gehäuse mit einer Mehrzahl radialer Ventilöffnungen aufweist. An der Innenwand dieses Gehäuses sind streifenförmige Ventilzungen vorgesehen, die zusammen mit an ihrer Innenseite liegenden federnden Blechstreifen von einem Hubfänger mit ihrem einen Ende an der den Ventilöffnungen gegenüberliegenden Seite der Gehauseinnenwand festgeklemmt sind. Die federnden Blechstreifen weisen an ihrem freien Ende eine Aufrollung auf, mit der sie die freien Enden der Ventilzungen an die Ventilöffnungen andrücken. Die Bewegungen der federnden Blechstreifen ist durch den ihrer Krümmung angepaßten Hubfänger begrenzt, der bei etwa 150° Abstand von der Wurzel der federnden Blechstreifen mit einer Kante in einem stumpfe; Winkel endet. Bei öffnen des Ventils können sich die federnden Blechstreifen und die Ventilzungen an den Hubfänger anlegen, wobei die federnden Blechstreifen mit ihren die Kante des Hubfängers überragenden Enden um diese von den Ventilzungen frei zurückgebogen werden, während die Ventilzungen ihrerseits um das aufgerollte Ende des Blechstreifens gekrümmt werden. Daraus ergibt sich als wesentlicher Nachteil dieses Ventils, daß die federnde Abstützung die zunehmende Krümmung der Ventilzungen nach ihrem freien Ende hin nicht verhindern kann, sondern vielmehr noch dadurch begünstigen, daß die Zungenenden zusätzlich um die Aufrollungen der federnden Blechstreifen gebogen werden. Ein Ausreißen der Zungenenden ist daher bei Dauerbeanspruchung nicht zu vermeiden, wie auch die Kante des Hubfängers zu Brüchen der um sie gebogenen Blechstreifen führen muß. Ein solches Ventil kann daher den hohen Beanspruchungen darch die schnellen Bewegungsabläufe bei Rotationskolbenkompressoren mit mehr als 300 Umdr/min auf die Dauer nicht gewachsen sein.
Die auftretenden Brüche der Zungen und der federnden Blechstreifen können, wenn ihre Bruchstücke in die Arbeitsräume des Kompressors fallen, zu schweren Schäden an dessen Dichtsystem führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dahingehend zu verbessern, daß die Durchbiegung der Ventillamellen möglichst gleichmäßig über deren gesamte Länge verteilt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelost, daß die streifenförmigen Ventilbleche Lamellen sind, die an ihren Enden durch zur Achse der Hülse parallel gerichtete Randstreifen untereinander verbunden sind, und daß die Randstreifen durch Federwirkung der Lamellen in an umgebogenen Endabschnitten gebildeten Winkeln des im Querschnitt Ω-förmigen Hubfängers eingespannt sind. Zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Vorteil dieser Anordnung ist es, daß die Lamellen eine große Länge aufweisen, über die sie frei beweglich sind und über die sie die bei ihren öffnungs- und Schließbewegungen auftretenden Biegungsbeanspruchungen gleichmäßig verteilen können. Einzelne Abschnitte erfahren daher im Verhältnis zu bekannten Ventilzungen oder Lamellen nur eine geringe Biegung. Die bei der Ventilbewegung eintretende Verformung besteht demnach nur in einer leichten Verstärkung der Krümmung der seitlichen Bögen der Lamellen über deren gesamte Ausdehnung.

Da das Lamellenblech an seinen Randstreifen nicht durch Schrauben oder dergleichen, wie sonst Ventilzungen oder Lamellen festgelegt ist, kann die sonst gerade an den Ansatzstellen auftretende starke Verformung durch freies Schwenken um die in den Winkeln der Endabschnitte anliegende Kanten vermieden werden. D;is Lamellenblech bildet dort bei öffnung des Ventils einen stumpferen Winkel zu der Mittelsenkrechten als bei geschlossenem Ventil. Die die Lebensdauer bekannter Ventile stark verringerten Ermüdungsbrüche können dadurch vermieden werden.

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Das Verschließen des Ventils erfolgt durch gleichmäßiges und nahezu in allen Teilen gleichzeitiges Anlegen der Lamellen an die untere Rundung der Hülse auf großer Fläche, so daß auch hierbei ebenso wie beim Öffnen eine weite Verteilung der Aufiagsbelastung erfolgt.

Versuche haben gezeigt, daß erfindungsgemäße Ventile selbst nach langer Betriebsbelastung keine Abnützungen, Ermüdungen und Brüche der Ventillarnellen erleiden, die sonst bei Zungen- oder Lamellenventilen längst zu erwarten gewesen wären.

Das erfindungsgemäße Ventil kann ohne Schwierigkeit von außen in das Maschinengehäuse eingeschoben und von außen verschraubt werden, so daß es sich bei Störungen leicht auswechseln läßt. Es ist zudem durch einfaches Ineinanderstecken der einzelnen Teile leicht zusammenzubauen. Die Herstellung seiner Einzelteile erfordert keinen besonderen fabrikatorischen Aufwand. Durch die kreisbogenförmiggekrümmte Fläche des Ventilsitzes ergibt sich ein minimaler Totraum vor dem Ventii.

Ein Auiführungsbeispiel der Erfindung wi*"d im folgenden beschrieben und ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Radialschnitt in Ebene I-I in F i g. 2 durch ein erfindungsgemäßes Druckventil, wobei die linke Hälfte der Figur das Ventil geöffnet, die rechte Hälfte geschlossen zeigt Jede Hälfte ist für den entsprechenden Zustand des Ventils symmetrisch zu ergänzen.

F i g. 2 eine perspektivische teilweise aufgebrochene Darstellung des gleichen Ventils.

F i g. 3 eine Draufsicht auf das ausgerollte Ω-förmige Teil.

F i g. 4 eine Draufsicht auf das ausgerollte Lamellenblech.

F i g. 5 einen Radialschnitt durch einen Wankel-Rotationskolbenkompressor mit erfindungsgemäßen Ventilen.

F i g. 6 einen Schnitt durch den Rotationskolbenkompressor nach F i g. 5 in der Ebene VI-VI.

Das in F i g. 1 und 2 dargestellte Druckventil ist in achsparalleler Richtung im Gehäusemante! 1 eines Rotationskolbenkompressors angeordnet (Fig.4 und 5). Dieser weist eine trochoidenförmige Mantellaufbahn 2 und eine in dieser vorgesehene Auslaßöffnung 3 auf, die in eine zur Achse der Maschine parallele, den Gehäusemantei 1 ganz durchsetzende Bohrung 4 mündet. Diese Bohrung führt auf einer oder beiden Seiten zu dem Druckstutzen der Maschine. In der Bohrung 4 ist eine Hülse 5 mit genauer Passung eingesetzt, die auf ihrer nach der Auslaßöffnung 3 zu weisenden Seite mit Ventilschlitzen 6 versehen ist und die sich über die gesamte Breite des Gehäusemantels 1 erstreckt. Im Bereich dieser Schlitze 6 bildet die Hülse 5 den Ventilsitz. Diese Hülse kann ihrer Länge nach ganz oder teilweise aufgeschnitten sein und sich federnd gegen die Wand der Bohrung 4 anlegen. In der Hülse 5 ist ein in seinem radialen Querschnitt Ω-förmigen Hubfänger 7 eingeschoben, der mit seinen Flanken 8 und 9 und mit seinen umgebogenen Endabschnitten 10 und 11 an der Hülse fest und federnd anliegt. Um Verdrehungen zu vermeiden, weist die Hülse 5 nach innen umgebogene Laschen 12 und 13 auf, die sich vor die Endabschnitte 10 und 11 des Ω-förmigen Hubfängers 7 legen.

Der Ω-förmige Hubfänger 7 weist mit seiner geschlossenen Seite nach den Ventilsitzen und hat dort einen größeren Krümmungsradius als die Hülse 5. Er ist an seinen Flanken 8 und 9 mit Durchbrechungen versehen, die in F i g. 3 in die Fbene projiziert wiedergegeben sind und deren Funktion weiter unten erläutert wird.

In die Endabschnitte 10 und 11 des Ω-förmigen Hubfängers 7 ist ein Lamellenblech 14 eingespannt, das um den Ω-förmigen Hubfänger 7 gebogen ist und an der Hülse 5 im Bereich der Ventilschlitze 6 bei geschlossenem Ventil anliegt. Dieses Lamellenblech 14 ist in der in Fig.4 dargestellten Weise ausgestanzt, so daß es sehr lange und schmale Lamellen 15 bildet, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der beispielsweise ein Drittel bis die Hälfte der Breite der Lamellen ausmacht. Die in die Endabschnitte 10 und 11 des Ω-förmigen Hubfängers 7 eingreifenden Randstreifen 16 und 17 des Lamellenbleches 14 verbinden die Lamellen 15 untereinander an deren Ende und sie weisen die Länge der Hülse 5 auf, so daß sie beim Zusammenbau des Ventils die Lage der Lamellen 15 fixieren.

Beim Einspannen des Lamellenbleches i4 in die Endabschnitte 10 und 11, was gegen die Federwirkung des an sich ebenen Lamellenbleches erf-.-l^t, greifen die Lameller· in die oben erwähnter, seitlichen Durchbrechungen 18 in den Flanken 8 und 9 des Ω-förmigen Hubfängers 7 ein, die um ein geringes Spiel breiter sind, als die Lamellen 15 und so lang, daß die Lamellen sich ungehindert von ihrem oberen Rand 19 bis zu ihrem unteren Rand 20 in einer flacheren Kurve durch sie durchbiegen können, als sie die Flanken 8 und 9 des Ω-förmigen Hubfängers 7 aufweist. Diese flachere Kurve ergibt sich aus dem Bestreben des federnden Larrjellenbleches 14 beim Einspannen in die umgebogenen. Endabschnitte 10 und 11 von diesen ausgehend zunächst eine flache Krümmung zu bilden und sich dann in einer an die Rundung der Hülse 5 angepaßten Kurve gegen diese im Bereich der Ventilschlitze 6 anzupressen. Die Durchbrechungen 18 bilden somit eine Führung für die Lamellen 15. Die Durchbrechungen 18 sind demgemäß in gleicher Zahl wie die Lamellen 15 angeordnet und ihr Abstand entspricht den ausgestanzten Zwischenräumen zwischen den Lamellen 15 im Lamellenblech 14.

In dem hier beschriebenen Zustand ist das Ventil gesch.ussen, in dem die Lamellen durch ihre eigene Federkraft und den Überdruck im Druckraum an der Hülse 5 im Bereich der Ventilschlitze 6 anliegen und diese verschließen, wie dies in F i g. 1 auf deren rechten Seite dargestellt ist. Dabei ist selbstverständlich, daß die Schlitze 6 schmäler sind als die Lamellen 15.

Durch einen Oberdruck im Arbeitsraum des Kompressors, der die Federkraft der Lamellen und den Druck im Ventil selbst übersteigt, werden die Lamellen 15 hoch gehoben und gegen die Rundung des Ω-förmigen Hubfängers 7 gepreßt, wobei die Lamellen in ihrer ganzen Länge federnd nachgeben und sich im Bereich der F'r.nken des Ω-förmigen Hubfängers 7 bis zur Hülse 5 ausbiegen, wie dies die linke Seite in Fig. 1 zeigt.

Der Ω-förmige Hubfänger 7 weist mittlere DurchDrachungen 21 auf, die versetzt zu den seitlichen Durchbrechungen 18 angeordnet sind und etwa die Breite der Zwischenräume zwischen den Lamellen 15 haben (F i g. 3 und 6). Bei geöffnetem Ventil liegen die Lamellen zwischen den mittleren Durchbrechungen 21. Diese haben die Aufgabe, das durch die geöffneten Ventilschlitze 6 der Hülse 5 in das Ventil eintretenden Druckgase in das Innere des Ω-förmigen Hubfängers 7 eindringen zu lassen, um in diesem axial abgeführt zu werden. Ein solcher Transport der Druckgase findet zugleich in den Räumen zwischen Hülse und Ω-förmigen Hubfänger statt.

Das erfindungsgemäße Ventil wird in folgender Weise zusammengebaut und eingesetzt:

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Das Ventilblech 14 wird in die umgebogenen Endabschnitte 10 und 11 des Ω-förmigen Hubfängers 7 unter Zusammenbiegen eingespannt. Sodann werden beide Teile 7 und 14 in die Hülse 5 eingeschoben, wobei der Hubfänger 7 durch die eingebogenen Laschen 12 und 13 der Hülse 5 in seiner Lage festgehalten wird. Das damit lediglich durch Stanzen und Biegen und Zusammensetzen fertig gestellte Ventil kann in die Bohrung 4 des Gehäusemantels 1 durch eine weitere in damit in Dekkung befindliche Bohrung in einem Seitenteil des Kornpressors eingeschoben und mit einem Druckstutzen verbunden werden. Das Ventil kann dabei durch eine nach außen gebogene Lasche 22 der Hülse 5, die in eine Ausnehmung des Gehäusemantels 1 eingreift, gegen Verdrehen gesichert werden.

Die F i g. 5 und 6 zeigen den Einbau der erfindungsgemäßen Ventile 24 in einen 2 : 3-übersetzten Wankel-Rot«i!CM5!'c!^'S"kcrT!^rvreS^cOr ΓΠΪ* Hri^ipplricTprri linlhpn 25 der auf einen Exzenter 26 umläuft und mit den Dichtteilen 27 an der trochoidenförmigen Mantellaufbahn 2 des Gehäusemantels anliegt. In seinen Seitenteilen 28 sind Einlaßöffnungen 29 vorgesehen. Die Ventile 24 sind in Bohrungen 4 im Gehäusemantel eingesetzt, die zu einem Druckraum 30 in einem Seitenteil 28 führen, der beide Ventile 24 mit dem Druckstutzen 31 verbindet. Die Auslaßöffnungen in der Mantellaufbahn 2 sind Schlitze 32. die in Drehnchtung des Kolbens 25 verlaufen und vor den Schlitzen 6 der Hülse 5 liegen. Das Ventil ist mit einem mit einem Innensechskant 33 versehenen Schraubdeckel 34 in der Bohrung 4 festgehalten. In der Hülse sind Bohrungen 35 vorgesehen, an denen das Ventil aus der Bohrung 4 herausgenommen werden kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims

27 OO 521 Patentansprüche:

1. Druckventil für einen Rotationskolbenverdichter, das in eine parallel zu dessen Achse in seinem Gehäusemantel verlaufende Bohrung einsetzbar ist und eine im Querschnitt kreisrunde Hülse aufweist, die mit in Umfangsrichtung verlaufenden, mit einer Auslaßöffnung in Deckung zu bringenden Ventilschlitzen versehen ist, an denen an der Innenwandung der Hülse in Umfangsrichtung verlaufende, federnde, streifenförmige Ventilbleche bei geschlossenem Ventil anliegen und in der ein Hubfänger angeordnet ist, dessen Krümmung im Bereich der Ventilschlitze dem Verlauf dieser Ventilbleche bei offenem Ventil entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die streifenförmigen Ventilbleche Lamellen (15) sind, die an ihren Enden durch zur Achse der s'.ülse (5) parallel gerichtete Randstreifen (16, 17} untereinander verbunden sind, und daß die Randstreifen (16, 17) durch Federwirkung der Lamellen (15) in an umgebogenen Endabschnitten (10, 11) gebildeten Winkeln des im Querschnitt Ω-förmigen Hubfängers (7) eingespannt sind.

2. Druckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Flanken (8,9) des Hubfängers (7) sowie dessen umgebogene Endabschnitte (10, 11) an der Innenwandung der Hülse (5) anliegen und daß in den Flanken (8,9) des Hubfängers (7) die Lamellen (15) führende Durchbrechungen (18) vorgesehen sind.

3. Druckventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der HuKanger (7) an seiner den Ventilschlitzen (6) zugewandten Seite weitere zu den flankenseitigen Durchbrechungen (18, 19) versetzt angeordnete mittlere Durchbrechungen (21) aufweist.