DE508734C - Klappenventil - Google Patents

Description

KLASSE

Die Arbeitsbedingungen der Überladeeinrichtungen von Explosionsmotoren erfordern gewisse Eigenschaften, z. B. Leichtigkeit, geringen Raumbedarf, große Leistung und große Drehgeschwindigkeit. Diese Forderungen haben die Konstrukteure dazu bewogen, fast ausschließlich Rotationskompressoren zu verwenden, obgleich ihre volumetrische Leistung geringer ist als diejenige der Kolbenkompres-

soren. 1

Die vorliegende Erfindung bezweckt gewisse Verbesserungen in der Ausbildung und dem Bau von Klappenventilen von Kompressoren, wodurch die Verwendung von Kolbenkompressoren für Überladeeinrichtungen von Wärmekraftmaschinen wieder vorteilhaft wir d.

Die Erfindung gestattet die Herstellung

einer Ausrüstung mit biegsamen, mechanisch gesteuerten Klappenventilen, deren sehr ge-

ao ringe Trägheit und deren großer Durchgangsquerschnitt es möglich macht, die Einrichtung bei sehr hohen Geschwindigkeiten zu verwenden, und zwar bei bester Abdichtung und größter volumetrischer Leistung.

Im allgemeinen arbeiten die heute verwendeten, aus elastischen Lamellen bestehenden Klappenventile selbsttätig. Dabei erfordert die Biegsamkeit, welche zur Erreichung einer guten Leistung notwendig ist, eine sehr geringe Stärke der Lamellen. Diese geringe Stärke beschränkt wiederum die Lebensdauer der Klappenventile.

Die vorliegende Erfindung gestattet die Schaffung einer Klappenventileinrichtung, welche folgende Vorteile zeigt:

1. Merkliche Vergrößerung der Stärke der Lamelle, wodurch jede Ouerbiegung der Lamelle an ihrem Anschlag oder ihrem Sitz vermieden wird. Die Verhinderung der Ermüdung, welche durch diese wechselnden Biegungen eintritt, vergrößert sehr beträchtlich den Sicherheitsfaktor der Lamellen und infolgedessen ihre Arbeitsdauer.

2. Verhinderung eines Aufstoßens der Lamelle auf ihren Anschlag und ihren Sitz durch eine mechanisch angetriebene Nockenvorrichtung, welche entsprechend den Arbeitsbedingungen der Klappenventile so ausgebildet ist, daß eine Verringerung der Geschwindigkeit, mit der die Lamelle sich bewegt, vor der Berührung mit ihrem Sitz oder ihrem Anschlag eintritt. Diese Nocken wirken vorzugsweise so dicht wie möglich auf das freie Ende der Lamelle, so daß schädliche Ursachen für eine Vibration dieses freien Endes, wodurch plötzliche Lamellenbrüche eintreten können, verhindert werden.

3. Bildung eines gleichbleibenden Durch-

gangsquerschnittes bei geöffnetem Klappenventil durch Wahl von Lamellen geeigneter Formen und von Zwischenräumen zwischen aufeinanderfolgenden Lamellen, die derart angeordnet sind, daß der Querschnitt in gerader Linie von irgendeinem Punkt der Lamelle aus dem entsprechenden Querschnitt gleich ist, der durch Öffnung der Lamelle freigelegt wird.
ίο 4. Schaffung, und zwar mit Hilfe einer geeigneten Verriegelungsvorrichtung, von Ansaugklappenventilen, eines Kompressors mit veränderlicher Leistung, wodurch veränderliche und abgestufte Überladungen bei Wärmekraftmaschinen möglich werden.

Durch die Verriegelung bei einem doppelt wirkenden Kompressor mit einer gewissen Anzahl von auf diese Weise ständig offen gehaltenen Ansauglamellen tritt nämlich ein Überstrom der Gase oder der Luft eines Zylinders in den anderen ein, und zwar mit einem Mindestmaß von Überdruck in den nicht unter Druck stehenden Zylindern.

Infolgedessen findet auch nur eine ganz geringe Rückkehr in die Ansaugleitung statt, während auch die Störung der Arbeit der Vergaser, sofern diese oberhalb des Kompressors angeordnet sind, auf ein Mindestmaß zurückgeführt ist. Überdies verhindert der Überdruck des Gegendruckes in dem Zylinder jede öffnung des Rückschlagventils, welches infolgedessen ein Absperrventil bildet. Die Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht hauptsächlich aus einer Kombination folgender Einzelteile:

i. Ein Ventil, bestehend aus einer dicken elastischen Lamelle in Form eines krummlinigen Trapezes, dessen große Basis fest ist und dessen anderes Ende sich auf einem Nocken abstützt, dessen Drehung die Lamelle veranlaßt, sich ohne Stoß und ohne Gleitbewegung auf einem konvexen Anschlag aufzurollen, dessen Form durch Rechnung entsprechend den Bedingungen der auszuführenden Arbeit genau bestimmt werden kann.

Es kann im übrigen vorteilhaft sein, zum Zwecke der Vergrößerung der Elastizität der Lamelle und der Verminderung der bei Öffnung des Ventils aufzuwendenden Kraft, Lamellen zu benutzen, deren Stärke von dem festen Ende gegen das sich öffnende Ende abnimmt.

2. Einen Nocken, welcher durch die Kompressorwelle mit Hilfe einer irgendwie gearteten bekannten Einrichtung mechanisch gesteuert wird. Die Form dieses Nockens ist sehr genau bestimmt, um folgende Arbeitseigenschaften zu sichern:

A. Für Ansaugklappenventile, welche den betrachteten Zwecken dienen sollen, kann man eine der folgenden Regelungen anwenden:

a) Schnelle Öffnung des durch den Nocken gesteuerten Ventils, sobald der Kolben durch den oberen toten Punkt hindurchgeht, um so jeden Unterdruck in dem Zylinder zu vermeiden. Selbsttätiger Schluß des Ventils in der Nähe des unteren Totpunktes, wobei der Nocken nur insofern in Tätigkeit tritt, als er die Schließbewegung des Ventils am Ende bremst und einen Aufschlag der Lamelle auf ihren Sitz verhindert.

b) Selbsttätige Öffnung des Ventils, hervorgerufen durch den Unterdruck in einem Zylinder, der durch die Verschiebung des Kolbens eintritt. Schluß des Ventils in der Nähe des unteren Totpunktes durch den Nocken. Diese Schließung muß dabei während der Aufrollung der Lamelle auf ihrem Anschlag sehr schnell vor sich gehen und vor dem Aufschlag der Lamelle auf ihren Sitz gebremst werden.

B. Bei den Rückschlagklappenventilen kann folgende Regelung mit Vorteil Verwendung finden: Die Öffnung vollzieht sich selbsttätig im Augenblick des Gleichgewichtes der Drücke in dem Zylinder und dem Sammler. Der Schluß wird durch den Nocken bewirkt.

C. Das Profil der Lamellen ist zweckmäßig so zu bestimmen, daß das Maß der Ermüdung in irgendeinem Augenblick auf der ganzen Länge der Lamelle genau gleich ist.

3. Eine Einrichtung zur Verriegelung der Ansauglamellen, welche bewirkt, daß die Lamellen dauernd geöffnet und auf ihren Sitzen gesperrt gehalten werden, um jeden Überdruck in den entsprechenden Zylindern zu verhindern. Diese Verriegelung kann durch Verstellung einer Achse erreicht werden, auf der ein Nocken befestigt ist, welcher bei der Verstellung der Achse die Lamelle gegen ihren Anschlag drückt. Dieser Nocken wird durch irgendeine bekannte mechanische Vorrichtung gesteuert.

Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht in der Schaffung verschiedenartig arbeitender Ventile, was durch eine Veränderung der Form der Nocken gemäß den jeweiligen Arbeitsbedingungen erreicht wird. Bei diesen verschiedenartig arbeitenden Ventilen handelt es sich um solche, deren öffnung durch einen Nocken und deren Schluß frei und selbsttätig erfolgt, ferner um solche, deren öffnung selbsttätig ist und deren Schließbewegung durch einen Nocken gebremst wird, und schließlich um solche, deren Nocken sowohl die Öffnung als auch den Schluß steuert.

Die Zeichnung zeigt einige Anwendungsbeispiele der Vorrichtungen gemäß der Er- findung:

Abb. ι ist ein Längsschnitt durch ein Ventil

in geschlossener Stellung. Die elastische Lamelle ι ruht auf ihrem Sitz 2.

Abb. 2 ist ein Längsschnitt durch dasselbe Ventil im Augenblick, in dem die Öffnung beginnt. Die Lamelle 1 ist in einer Zwischenstellung zwischen ihrem Sitz 2 und dem konvexen Anschlag 3 dargestellt. Der Nocken 4, der den Beginn der Öffnung hervorgerufen hat, liegt an der Lamelle an.
Abb. 3 zeigt das gleiche Ventil vollständig geöffnet. Die Lamelle 1 hat sich auf den konvexen Anschlag 3 aufgerollt.

Abb. 4 zeigt das gleiche Ventil, welches durch die Verriegelungsvorrichtung 5 ständig offen gehalten wird.

Abb. S zeigt eine besondere Einrichtung des Rückschlagventils. Bei dieser Einrichtung hat der Nocken 4 folgenden Zweck zu erfüllen:

1. Die Öffnung der Lamelle 1 zu bremsen, um Stöße auf den konvexen Anschlag 3 zu verhindern,

2. den gesteuerten Schluß des Ventils vor der elastischen Rückkehr der Lamelle zu sichern, um einen Aufschlag der Lamelle 1 auf den Sitz 2 zu verhindern.

Abb. 6 zeigt im Querschnitt eine Ausführungsform, bei der der Antriebsnocken sowohl die Öffnung als auch den Schluß des Lamellenventils veranlaßt.

Der drehbare Nocken 4 ist mit einer Kurvennut 4' versehen, in welche das abgerundete Ende der Lamelle 1 eingreift. Bei Drehung des Nockens führt die Lamelle infolgedessen eine auf- und absteigende Bewegung aus.

Abb. 7 ist ein Grundriß der beiden Lamellen, der die trapezähnliche Form zeigt, welche gewählt wird, um einen Durchgangsquerschnitt zwischen den Lamellen zu erhalten, der demjenigen gleichwertig ist, der durch Öffnung des Ventils frei wird. Die große Basis der trapezförmigen Lamellen ist dabei fest.

Die Abb. 8 und 9 zeigen beispielsweise eine Verriegelungsvorrichtung für das Ansaugventil.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Kolbenkompressor mit Klappenventilen aus elastischen Lamellen spitz zulaufender Form, dadurch gekennzeichnet, daß das Auf- oder Abrollen dieser La- * mellen auf oder von einem konvexen Anschlag durch einen Nocken erfolgt.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen dick sind, so daß sie sich ohne Hilfe des Nockens nur schwer öffnen können.

3. Kompressor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen die Form eines krummlinigen Trapezes haben, damit die angesaugten und die zurückströmenden Gase den gleichen Durchgangsquerschnitt finden.

4. Kompressor nach den voraufgegangenen Ansprüchen, gekennzeichnet durch eine mit den Ansaugklappenventilen zusammenarbeitende, unabhängig gesteuerte, ein oder mehrere Lamellen ständig offen haltende Verriegelungseinrichtung.

5. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken die Öffnung des Ventils veranlaßt, während sich die Schließung desselben selbsttätig vollzieht.

6. Kompressor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,- daß die selbsttätige Schließung der Ventillamelle durch den Nocken gebremst wird.

7. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken die Schließung des Ventils veranlaßt, während sich die Öffnung desselben selbsttätig vollzieht.

8. Kompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätige Öffnung der Ventillamelle durch den Nokken gebremst wird.

9. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken sowohl die Öffnung als auch die Schließung des Lamellenventils veranlaßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen