DE3151567C2 - Abblase- und Rückschlagventil - Google Patents

Abstract

Abblase- und Rückschlagventil (1) für einen Luftkompressor, mit einem einstückigen Ventilgehäuse (3), mit einem Verschlußteil (33), das in dem Gehäuse zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung verschiebbar und in seine geschlossene Stellung vorgespannt ist, mit einer kleinen Luftöffnung (31) zum Entlasten des Kompressors, wenn das Verschlußteil in seiner geschlossenen Stellung ist, und mit einer Dämpfungsanordnung (55) zum Dämpfen von Pulsationen des Verschlußteils (33).

Description

Die Erfindung betrifft ein Abblase- und Rückschlagventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Ein solches Ventil ist aus der US-PS 33 58 705 bekannt. Dieses bekannte Ventil ist bedämpft ausgebildet, um zu verhindern, daß sein Verschlußteil in Wechselwirkung mit dem Öffnen und Schließen von Kompressorförderventilen pulsiert Das bekannte Abblase- und Rückschlagventil arbeitet zwar im allgemeinen zufriedenstellend, manchmal treten jedoch gewisse Probleme auf. Beispielsweise führt zu starkes Anziehen des Gewindes am stromabwärtigen Ende des Ventils manchmal zum Verklemmen des Verschlußteils des Ventiis. Wenn das Ventil geschlossen ist, steht das stromanfwärtige Ende des Verschlußteils an dem stromaufwärtigen Ende des Ventils vor, wodurch sich an ihm ein »lackartiger Überzug« und Feuchtigkeit ansammeln können. Außerdem kann es eingekerbt oder anderweitig beschädigt werden, wenn das Ventil eingebaut wird. Da das äußere Gehäuse des Ventiis aus zwei miteinander verschraubteii Teilen besteht, können die Zusammenbaukosten relativ hoch werden und gewisse Fehlausrichtungsprobleme auftreten. Ein besonders gravierendes Problem ergibt sich jedoch dadurch, daß bei dem bekannten Abblase- und Rückschlagventil die auf dem Verschlußteil verschiebbar angeordnete Buchse zwischen dem Verschlußteil und dem Gehäuse zwangsgeführt ist und außerdem diese Buchse als Anschlag zum Begrenzen der Öffnungsbewegung des Verschlußteils dient. In der Offenstellung des Verschlußteils ist die Buchse daher einer axialen Druckkraft ausgesetzt, weiche die Buchse zwischen dem Verschlußteii und einer Gehäubeschulter fest einspannt. Diese Einspannung sowie die Führung der Buchse in dem Gehäuse und auf dem Verschlußleil gewährleisten kein ausreichend dichtes Verschließen der seitlichen Gehäuseaualaßöffnung. Es können sich daher unterschiedliche Drücke auf der Innen- und Außenseile des Verschlußteils einstellen, was zu einem unerwünschten Flattern des Verschlußteils und somit zu einem stärkeren Verschleiß der Gleitflächen des Ventils führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Abblase- und Rückschlagventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art so zu verbessern, daß ein dichteres Verschließen der seitlichen Gehäuseauslaßöffnung gewährleistet ist und die Gleitflächen des Ventils geringerer Abnützung durch Verschleiß ausgesetzt sind.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem Abblase- und Rückschlagventil nach der Erfindung dient die zum Verschließen der seitlichen Gehäuseauslaßöffnung vorgesehene Buchse nicht auch zum Begrenzen der Cffnungsbewegung des Verschlußieils, denn hierfür ist der Druckring vorgesehen, der bei vollständig geöffnetem Verschlußteil an der Schulterfläehe des Gehäuses anliegt. Bei dem Abblase- und Rückschlagventil nach der Erfindung ist also die Funktion des Begrenzens des Öffnungshubes des Verschlußstücks und des Verschließens der seitlichen Gehäuseauslaßöffnung auf zwei verschiedene Bauteile aufgeteilt. Zwischen der Innenseite der Buchse und dem Verschlußteil sowie auch zwischen der Außenseite des Verschlußteils und der Gehäusedurchgangsbohrung ist jeweils Radialspiel vorhanden. Das ermöglicht, daß sich die Buchse in der vollständig geöffneten Stellung des Verschlußteils in bezug auf das Verschlußteil und auf das Gehäuse radial verlagern kann, um die seitliche Gehäuseauslaßöffnung zwangsläufig zu verschließen, weil die Buchse nicht

auch die Funktion hat, die Öffnungsbewegung des Verschlußteils zu begrenzen. Die aus elastischem Material bestehende Buchse kann sich unter geringfügiger Verformung dicht an die seitliche Gehäuseauslaßöffnung

anlegen, wodurch das Verschließen der Gehäuseauslaßöffnung wesentlich verbessert wird. Durch die Verwendung der radial frei beweglichen Buchse, die einen merklich kleineren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Gehäuses hat, wird der Reibungswiderstand innerhalb des Ventils herabgesetzt und dadurch der Verschleiß vermindert, ohne dadurch die Abdichtung der seitlichen Gehäuseauslaßöffnung zu beeinträchtigen. Durch das dichtere Verschließen der Gehäuseauslaßöffnun^ wird unerwünschtes Flattern des Verschlußteils vermieden, was ebenfalls zur Verringerung des Verschleißes und zu einer Herabsetzung der Abnützung der Gleitflächen des Ventils führt

Es ist zwar bereits an sich bekannt (GB-PS 14 88 447), das Verschlußteil selbst radial beweglich in der Durchgangsbohrung des Ventilgehäuses anzuordnen, das dürfte jedoch zu einer raschen Beschädigung und Abnützung der einander zugeordneten Gleitflächen des Gehäuses und des Verschlußteils führen.

Diese Beschädigung und Abnützung ist bei dem Ventil nach der Erfindung ausgeschlossen, weil die Buchse aus einem elastischen, reibungsarrnen Material besteht

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Längsschnittansicht eines Abblase- und Rückschlagventils nach der Erfindung, dessen bewegliches Verschlußteil in seiner Schließstellung gezeigt ist,

F i g. 2 eine Längsschnittansicht ähnlich der in F i g. 1, die aber das Verschlußteil in seiner Offenstellung zeigt, in der eine schwimmend gelagerte Buchse eine kleine seitliche Auslaßöffnung des Gehäuses blockiert,

Fig.3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 von F i g. 1, de·· die Buchse zeigt, und

Kig.4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 von. F i g. 2, der die die seitliche Auslaßöffnung verschließende Buchse zeigt

F i g. 1 zeigt ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Abblase- und Rückschlagventil, das insbesondere zum Verbinden eines Luftkompressors und eines Luftsammelbehälters dient, um zwei Funktionen zu erfüllen: zu verhindern, daß Luft aus dem Behälter zurück zu dem Kompressor strömt, und Luft abzulassen oder abzublasen, wenn der Kompressor angefahren wind, um die Anfahrbelaslung des Kompressormotors zu verringern. Das Ventil ί hat, wie dargestellt, ein einstückiges, längliches Gehäuse 3, das beispielsweise aus Messing bestehen kann, mit einer Durchgpngsbohrung 5 kreisförmigen Querschnitts, die sich von einem Ende des Gehäuses, das dessen Einlaßende 7 bildet, zu dem anderen Ende erstreckt, das dessen Auslaßende 9 bildet Im Gebrauch ist das Ventil 1 so montiert, daß sich sein Einlaßende 7 oben befindet, wie es im den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Das Einlaßende 7 des Gehäuses 3 hat ein Außengewinde Ii, und das Auslaßende 9 hat ein Außengewinde 13. Ein ringförmiger Ventilsitz 15 ist in dem Gehäuse 3 mit Abstand von dem Auslaßende 9 vorgesehen. Der Ventilsitz 15 hat eine kreisförmige mittige öffnung 17 konzentrisch zu der kreisförmigen Durchgangsbohrung 5. iLetztcre hat einen ersten Bohrungsteil 19, der sich von dem Einlaßende T aus nach innen erstreckt, einen zweiten, konzentrischen Bohrungsteil 21, der einen kleineren Durchmesser als der erste Bohrungsteil 19 hat und sich von diesem aus stromabwärts erstreckt, und einen dritten, konzentrischen Bohrungsteil 23, der einen kleineren Durchmesser als der zweite Bohrungsteil 21 hat und sich von diesem aus stromabwärts zu dem Ventilsitz 15 erstreckt Ein vierter, konzentrischer Bohrungsteil 25 erstreckt sich von dem Auslaßende 9 aus stromaufwäits zu dem Ventilsitz 15. Die Bohrungsteile bilden dadurch eine stromaufwärts weisende Schulter 27 an dem stromabwärtigen Ende des ersten Bohrungsteils 19 und eine stromaufwärts weisende Schulterfläche 29 an dem stromabwärtigen Ende des zweiten Bohrungsteils 21. Die Öffnung 17 m dem Ventilsitz 15 hat einen kleineren

ίο Durchmesser als sämtliche Bohrungsteile. Das Gehäuse 3 hat eine kleine seitliche Auslaßöffnung 31, die sich von dem zweiten Bohrungsteil 21 aus nach außerhalb des Gehäuses erstreckt und mit Abstand stromabwärts von der Schulter 27 angeordnet ist.

Ein insgesamt mit 33 bezeichnetes Verschlußteil ist in der Durchgangsbohrung 5 axial verschiebbar. Es weist eine ringförmige Kolbenvorrichtung, die insgesamt mii der Bezugszahl 35 bezeichnet ist, und einen rohrförmigen Schaft 37 auf, der sich von der Kolbenvorrichtung aus stromahwärts erstreckt Die Kolbenvorrichtung 35 weist einen integralen ringförmigen ".md 39 am strom-

, c...^—*: ir i_ j ι cn : 0,1 r* 01 1 -:

uuiwdi Ligen L-iiuc UC3 ι um IUi iingcii o»-iirnc:> J/ uiiu eine Buchse 41 auf dem Schaft stromabwärts von dem Bund 39 auf. Die Buchse 41 besteht aus einem reibungsarmen, relativ elastischen Kunstharzmaterial, wie beispielsweise glasfaserverstärktem Polytetrafluorethylen, wogegen das Gehäuse 3, der Schaft 37 und der Bund 39 aus Metall, wie beispielsweise Messing, bestehen. Die Buchse 41 hat in ihrem unbelasteten Zustand einen Innendurchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des rohrförmigen Schaftes 37, und einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmesser des zweiten Bohrungsteils 21, so daß die Buchse auf dem Schaft schwimmend gelagert ist, wie es in den F i g. 1 und 3 gezeigt ist.

Der Schaft 37 hat eine äußere, stromabwärts weisen de Schulter 43 mit Abstund eif^rp^^w^r*⁰ y*n ^^m Bund 39. Die Kolbenvorrichtung 35 hat einen Druckring 45 an dem Schaft 37. der an der Schulter 45 anlieft, um die Buchse 41 festzuhalten, wobei die Buchse eine Länge hat, die etwas kürzer ist als der Abstand zwischen der strc.nabwärtigei. Stirnseite des Bundes 39 und der stromauf v/ärtigen Stirnseite des Druckringes 45, so daß sie sich >n Längsrichtung innerhalb Grenzen, die durch den Bund und den Druckring festgelegt werden, frei bewegen kann. Der Schaft 37 hat ein geschlossenes stromabwärtiges Ende 47. ist an diesem Ende in der Öffnung 17 in dem Ventilsitz 15 verschiebbar und hat wenigstens eine radiale Auslaßöffnung 49 (mehrere der-

artige Öffnungen werden bevorzugt) an diesem Ende. Die Auslaßöffnung 49 ist stromaufwärts von dem Ventilsitz 15, wenn das Verschlußteil 33 in seiner Schließstellung (Fig. 1) ist. Das Verschlußteil 33 ist stromabwärts in eine voll geöffnete Stellung bewegbar, die durch gegenseitige Anlage des Druckringes 45 der Kolbenvorrichtung 35 und der Schulterfläche 29 festgelegt ist, wie es in F i g. 2 gezeigt ist. In dieser Offenstellung befindet sich die Auslaßöffnung 49 stromabwärts des Ventilsitzes 15. damit Luft durch den Schaft 37 und die Auslaßöffnung 49 hindurch zu dem Auslaßende 9 des Gehäuses 3 stiömen kann. Der Schaft 37 trägt eine Scheibe aus elastomerem Material, die eine DishlüngSl an seinem stromabwärtigen Ende bildet und sich von dem geschlossenen Ende 47 des Schaftes aus radial nach außen erstreckt, um in der stromabwärtigen Stirnseite des Ventilsitzes 15 abzudichten, wenn das Verschlußteil in Schließstellung ist, wie es in F i g. 1 gezeigt ist.
Eine Schraubenfeder 53 drückt von der stromaufwär-

tigen Stirnseite des Ventilsitzes 15 aus gegen den Druckring 45 der Kolbenvorrichtung 35 und spannt das Verschlußteil 33 in seine Schließstellung (Fig. 1) vor. Wenn das Verschlußteil 33 in Schließstellung ist, ist die kleine Auslaßöffnung 31 offen, und, wenn sich das Verschlußteil entgegen der Federvorspannung (wie in F i g. 2 gezeigt) aus der Schließstellung herausbewegt, blockiert die Buchse 41 die kleine Auslaßöffnung 31.

Ein insgesamt mit 55 bezeichneter Dämpfungszylinder hat einen ringförmigen Kopf 57, der in dem ersten BOhrungsteil 19 aufgenommen ist und an der Schulter 27 ruht, und einen zentralen rohrförmigen Fortsatz 5S, der sich von dem radial inneren Rand des Kopfes 57 innerhalb des Verschlußteils 33 stromabwärts erstreckt. Der Dämpfungszylinder 55 wird durch einen Sprengring 61 festgehalten, der in einer Nut in dem Gehäuse 3 auf der stromaufwärtigen Seite des ringförmigen Kopfes 57 sitzt und eine Vorrichtung bildet, die den Kopf an der Schulter 27 hält. Der zweite Bohrungsteil 21, der rohrförmige Fortsatz 59 und der ringförmige Kopf 57 bilden gemeinsam eine Dämpfungskammer 63, in der die Kolbenvorrichtung 35 auf dem rohrförmigen Fortsatz verschiebbar ist. Die Schließstellung (Fig. 1) des Verschlußteils 33 wird durch Anlage des ringförmigen Schaftbundes 39 am stromaufwärtigen Ende des Ver-Schlußteils an dem ringförmigen Kopf 57 des Dämpfungszylinders 55 festgelegt. Der innere Durchmesser des ringförmigen Schaftbundes 39 ist etwas größer als der Außendurchmesser des rohrförmigen Fortsatzes 59, um genug Spiel zu schaffen, welches das Ablassen von Feuchtigkeit aus der Dämpfungskammer 63 gestattet, wenn das Abblase- und Rückschlagventil mit oben befindlichem Einlaßende 7 vertikal montiert ist, wie es in den F i g. 1 und 2 gezeigt ist.

Im Gebrauch ist das Abblase- und Rückschlagventil 1 zwischen einen Luftkompressor (nicht dargestellt) und einen Sammelbehälter (nicht dargestellt) geschaltet, wobei das Ventil so montiert ist, daß sich sein Einiaßende 7 oben befindet, wie es in den F i g. 1 und 2 gezeigt ist. Eine von dem Luftkompressor kommende Leitung ist an das Einlaßende 7 des Ventils 1 angeschlossen, und dessen Auslaßende 9 steht mit dem Sammelbehälter in Verbindung, z. B. durch Einschrauben des mit dem Gewinde 13 versehenen Endes 9 des Gehäuses 3 in ein Gewindeloch an der Oberseite des Sammelbehälters. Wenn der Kompressor abgeschaltet ist, ist das Verschlußteil 33 durch die Schraubenfeder 53 in seine in F i g. 1 gezeigte Schließstellung vorgespannt. Die Dichtung 51 dichtet an dem Ventilsitz 15 ab, so daß Luft in dem Sammelbehälter nicht entweichen kann. Das Innere des Gehäuses 3 wird über die offene kleine Auslaßöffnung 31 mit dem Außendruck beaufschlagt

Wenn der Kompressor angefahren wird, entweicht ein Teil der durch den Kompressor in das Ventil 1 gepumpten Luft über das Innere des Schaftes 37, die Aus-Iaßöffnung 49 und die kleine Auslaßöffnung 31. Wenn der Kompressor auf Drehzahl kommt steigt der Druck in dem Gehäuse 3 an. da nicht sämtliche Luft die in das Ventil 1 gepumpt wird, über die kleine Auslaßöffnung 31 entweichen kann. Wenn der Druck im Inneren des Ventils 1 den Sammelbehäiterdruck in einem Ausmaß übersteigt das ausreicht um die Vorspannung der Feder 53 zu überwinden, verschiebt sich das Verschlußteil 33 abwärts in seine Offenstellung (F i g. 2). in der sich die Auslaßöffnung 49 in dem Schaft 37 stromabwärts von dem Ventilsitz 15 befindet Wenn das Verschlußteil 33 öffnet bewegt sich die Buchse 41 abwärts in eine Stellung, in der sie die kleine Auslaßöffnung 31 blockiert, und verschiebt sich quer aus einer insgesamt konzentrischen Stellung bezüglich des Schaftes 37 (wie in Fig. 1 und 3 gezeigt) zu der kleinen Auslaßöffnung 31 hin, wodurch die kleine Auslaßöffnung zwangsläufig verschlossen wird (F i g. 2 und 4).

Bei fortgesetztem Betrieb des Kompressors nimmt der Druck innerhalb des Ventils 1 mit dem Öffnen und Schließen der Förderventile des Kompressors zu und ab, was zur Folge hat, daß sich das Verschlußteil 33 abwechselnd teilweise zu der Schließstellung und dann wieder zurück in die Offensteliung bewegt. Luft innerhalb der Dämpfungskammer 63 dämpft jedoch Pulsationen oder »Flattern« des Verschlußteils 33. Aufgrund der zwangsläufigen Abdichtung der Buchse 41 ander Innenfläche des Gehäuses 3 an der kleinen Auslaßöffnung 31 sind die Drücke auf der Innen- und auf der Außenseite des Verschlußteils 33 insgesamt gleichwertig, was eine Bewegung des Verschlußteils verhindert, die zu einem größeren Verschleiß der gleitenden Flächen führen würde.

Das Ansammeln von Fremdmaterial, wie einem »lackartigen Überzug«, innerhalb des hier beschriebenen Abblase- und Rückschlagventils 1 ist minimiert Das Innere des Ventils 1 ist selbstspülend; im allgemeinen kann sich Material nicht hinter dem Bund 39 ansammeln, weil dieser sich außerhalb der Luftströmung befindet. Jedwede Feuchtigkeit, die in die Dämpfungskammer 63 eindringen kann, wird zwischen dem ringförmigen Bund 39 und dem rohrförmigen Fortsatz 59 abgelassen. Wenn der Kompressor angehalten und der Druck innerhalb des Ventils 1 auf einen Wert verringert wird, der kleiner als der Druck in dem Sammelbehälter ist, wird das Verschlußteil 33 durch die Feder 53 zurückbewegt, der Ventilsitz 15 wird verschlossen und die kleine Auslaßöffnung 31 wird freigegeben. Das Abblasc- und Rückschlagventil 1 kann leicht zusammengebaut werden, zum Teil deshalb, weil es ein einstückiges Gehäuse hat. Es besteht eine geringe Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung von inneren Ventilteilen beim Einbauen des Ventils 1, weil am Einlaß- oder Auslaßende 7 bzw. 9 keine heiklen Teile hervorstehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Abblase- und Rückschlagventil, insbesondere für Luftkompressoren, mit einem länglichen Gehäuse (3), in dem eine Durchgangsbohrung (5) vorgesehen ist, die zwischen ihren Enden einen ringförmigen Ventilsitz (15) aufweist, der mit einer ersten stromaufwärts weisenden Schulterfläche versehen ist, mit einer zweiten stromaufwärts weisenden und in Durchflußrichtung vor dem Ventilsitz (15) angeordneten Schulterfläche (29), mit einem Verschlußteil (33), das in der Durchgangsbohrung (5) axial verschiebbar ist und eine ringförmige Kolbenvorrichtung (35) sowie einen rohrförmigen Schaft (37) aufweist, der an einem Ende in dem Ventilsitz (15) geführt ist, mit wenigstens einer seitlichen Auslaßöffnung (49) versehen ist und am anderen Ende die Kolbenvorrichtung (35) trägt, mit einer Feder (53) zwischen der Kolbenvorrichtung (35) und der ersten Schulterfläche des Gehäuses (3), wobei die Kolbenvorrichtung (35) einen ringförmigen, in der Durchgangsbohrung (5) geführten Schaftbund (39), einen von diesem in Abstand auf dem Schaft (37) angeordneten Druckring (45) sowie eine zwischen dem Schaftbund (39) und dem Druckring (45) auf dem Schaft (37) verschiebbar angeordnete Buchse (41) aufweist und wobei das Verschlußteii (33) durch Fluiddruck in Offenstellung bringbar ist, in der die Auslaßöffnung (49) auf einer Seite des Ventilsitzes (15) liegt und eine seitliche Auslaßöffnung (31) des Gehäuses (3) Ourch die Buchse (41) verschlossen ist, und durch den Druck de; Fede/ (53) in Schließstellung bringbar ist, in der db seitliche Auslaßöffnung (49) des Schaftes (37) auf der ande -.n Seite des Ventilsitzes (15) liegt und mit der seitlichen Auslaßöffnung (3i) des Gehäuses (3) in Verbindung steht, d a durch gekennzeichnet, daß der Druckring (45) in Zusammenwirkung mit der zweiten Schulterfläche (29) der Durchgangsbohrung (5) die Öffnungsbewegung des Verschlußteils (33) begrenzt, daß der Innendurchmesser der Buchse (41) größer ist als der Durchmesser des Schaftteils, auf dem die Buchse angeordnet ist, daß der Außendurchmesser der Buchse (41) kleiner ist als der Innendurchmesser des Teils der Durchgangsbohrung (5), in welchem die Kolbenvorrichtung (35) aufgenommen ist, und daß die Buchse (41) aus einem elastischen, reibungsarmen Material besteht und zum Verschließen der seitlichen Auslaßöffnung (31) des Gehäuses (3) in der Offenstellung des Verschlußteils (33) in bezug auf dieses und das Gehäuse (3) radial verlagerbar ist.

2. Ventil nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der Buchse (41) kleiner ist als der Abstand zwischen dem Schaftbund (39) und dem Druckring (45).

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (41) aus glasfaserverstärktem Polytetrafluorethylen besteht.