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Selbsttätiges Ventil mit federnden Ventilzungen Um bei selbsttätigen
Ventilen mit federnden Ventilzungen für schnellaufende Kolbenverdichter zur Verminderung
der Drosselung des Arbeitsmittels rasch große Durchlaßquerschnitte freizulegen,
hat man bereits vorgeschlagen, die federnden Ventilzungen kranzförmig anzuordnen
und demgemäß den Sitzkörper mit radialen Durchlaßschlitzen auszustatten und den
Fänger entsprechend auszubilden, so daß das Arbeitsmittel möglichst ungehindert
austreten kann.
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Bei selbsttätigen Ventilen dieser Art hat man die federnden Ventilzungen
dadurch hergestellt, daß man eine Scheibe aus federndem Blech fingerförmig ausgeschnitten
hat. Diese Scheibe wurde an ihrem mittleren Teil auf den Sitzkörper durch eine Fängerplatte
hufgeklemmt, die entsprechend den federnden Zungen der Ventilplatte fingerförmig
ausgestaltet ist. Da sich bei der fingerförmig ausgeschnittenen Ventilplatte die
Zungen von der am mittleren Teil der Ventilplatte liegenden Wurzel aus radial -
nach außen hin verbreitern, werden die federnden Ventilzungen zuerst an einem Teil
angehoben, der den größten Querschnitt hat. Dieser verbreiterte Teil der fingerförmigen
Zunge hat aber die größte NIasse, so daß die federnde Zunge einen großen Öffnungswiderstand
hat.
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Nach der Erfindung ist bei Wahrung der vorteilhaften kranzförmigen
Anordnung der federnden Ventilzungen dieser Nachteil dadurch vermieden, daß die
kranzförmig angeordneten federnden Ventilzungen als sich nach dem Mittelpunkt des
Sitzkörpers hin verjüngende, an ihrer am Umfang des Sitzkörpers liegenden Wurzel
zwischen Sitzkörper und Fängerplatte eingeklemmte Teile ausgebildet sind. Diese
Zungen werden durch (las Arbeitsmittel dann am Orte des kleinsten Querschnittes
zuerst angehoben, da. die Spitze der Zunge den kleinsten Querschnitt hat. Es befindet
sich also an dem größten Hebelarm die geringste -Masse, so daß entsprechend der
Öffnungswiderstand kleiner wird. Die federnden Ventilzungen haben dagegen infolge
ihrer kranzförmigen Anordnung an der Wurzel eine große Breite. Es erhalten dadurch
die federnden Zungen die Form eines Dreiecks, dessen Spitze in der :fitte des Ventils
liegt. Dadurch ergeben sich beim Öffnen große, freie Durchgangsquerschnitte, so
dali der für die federnden Klapp--1-1 zur Verfügung stehende Raum besonders
gut
ausgenutzt ist. Ferner ist infolge dieser Attsgestältung der federnden Ventilzungen
ermöglicht, diese als Körper gleicher Biegungsfestigkeit -auszubilden, so daß ihre
Beanspruchung an allen Querschnitten auf ihrer ganzen Länge die gleiche ist. Hierdurch
ist die Bruchgefahr auf ein Mindestmaß gebracht, und man kann die Blechstärke der
federnden Zungen noch geringer wählen, um ihre Trägheit weiter herunterzusetzen:
Man bat zwar bereits bei selbsttätigen Ventilen; die mit federnden Klappen arbeiten,
diese Klappen als Zungen ausgebildet, die an der 'Wurzel am Sitz befestigt sind
und sich nach dem freien Ende hin verjüngen, um über die ganze Länge der Klappen
gleiche Durchtrittsquerschnitte zu erhalten, auch hat man diese federnden Zungen
als Körper gleicher Biegungsfestigkeit ausgebildet, jedoch sind in diesen Fällen
die federnden Zungen nicht -kranzförmig angeordnet.
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Die nach innen gerichteten, federnden Zungen können aus einer kreisrunden,
federnden Blechplatte ausgestanzt sein, deren äußerer Rand zwischen Sitzkörper und
Fängerplatte eingeklemmt wird. Zweckmäßig wird jede federnde Zunge für sich hergestellt
und unabhängig von den anderen am äußeren Umfange eingeklemmt, uin eine Zunge bei
ihrer Beschädigung für sich auswechseln zu können. Die Befestigung erfolgt dann
besonders einfach, wenn die federnden Zungen an ihrer Wurzel mit die Befestigungsschrauben
hintergreifenden Ansätzen versehen sind. Die Zungen haben dann unter Wahrung ihrer
Elastizität bis fast zur Wurzel einen sicheren Halt, wenn sie zwischen Sitzkörper
und Fängerplatte eingeklemmt werden.
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Selbsttätige Ventile gemäß der Erfindung können als Saugventile und
als Druckventile Verwendung finden. Ordnet man diese Ventile am Kopf des Zylinders
getrennt voneinander an, so ist entweder erforderlich, die Ventile in seitlichen
Taschen des Zylinderkopfes unterzubringen oder axial hintereinander anzuordnen,
da die Ventile zur Vermeidung großer Geschwindigkeiten des Arbeitsmittels: z: B.
der Luft, im Verhältnis zum Zylinderdurchmesser große Durchmesser erhalten. Dadurch
wird der schädliche Raum wesentlich ver-rößert.
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Nach der Erfindung ist der schädliche Raum bei Wahrung der für eine
bestimmte Luftgeschwindigkeit erforderlichen Durchlaßquerschnitte dadurch auf ein
Mindestmaß gebracht, elaß ein Teil der kranzförmig angeordneten federnden Ventilzungen
an einem f;emeinsämen, ini Zylinderkopf gelagerten Sitzkörper als Saugventilzungen
und ein Teil als Druckventilzungen angeordnet sind, wobei die Durchtrittsöftnungen
innerhalb der Verlängerung der Kolbenfläche liegen. Durch diese Zusammenlegung der
Saug- und Druckventile in eine Ebene ist erreicht, claß der unvermeidlicbe schädliche
kauin des Kolbenverdichters nicht mit Rücksicht auf die Ventile vergrößert zu werden
braucht. Es lassen sich auf der zur Verfügung stehenden Fläche, also der Fläche
des Kolbenquerschnittes, eine so große Anzahl der sich nach der Mitte des Sitzkörpers
verjüngenden federnden Zungen unterbringen, daß hinreichend große Durchströmquerschnitte
an den Zungen vorhanden sind. Dabei kann das Arbeitsmittel annähernd zentral in
den Zvlinder eintreten bzw: aus diesem austreten, J so daß Richtungsänderungen des
Arbeitsmittels und damit die Reibungsverluste auf ein Mindestmaß gebracht sind.
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Eine besonders einfache Bauart erhält das selbsttätige Ventil, wenn
auf den schräg gegenüberliegenden Seiten der Hälften des für die Saug- und Druckventilzungen
gemeinsamen Sitzkörpers halbkreisförmige Fänger befestigt sind.
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Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen des Ventils nach der
Erfindung dargestellt. Fig. i ist ein Querschnitt durch eine Ausführungsform des
Ventils; Fig.2 ist ein teilweise abgebrochen gezeichneter Grundriß der Fig. i ;
Fig.3 ist ein Schnitt durch den oberen Teil des Zylinderkopfes und eine Ausführungsform
des Ventils mit Satig- und Druckventilzungen Fig. 4 ist ein teilweise abgebrochen
gezeichneter Grundriß des Ventils.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. i und :2 ist ein kreisförmiger Sitzkörper
i vorgesehen, der radiale, herzförmige Aussparungen 2 hat, die sich nach der Mitte
des Sitzkörpers hin verjüngen. Der Fänger 3 ist in der Mitte mit einer Öffnung 4.
versehen, an die sich nach außen erweiternde fingerförmige Schlitze kranzförmig
anschließen. Es entstehen dadurch zwischen zwei Schlitzen 5 Fängerzungen 6, die
an ihrer Wurzel durch den Rand der Fängerplatte 3 zusammenhängen und sich nach der
öffnung q. hin verjüngen, so daß sie eine Dreiecksform erhalten.
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Die Befestigung der Fängerplatte 3 auf dem Sitzkörper i erfolgt mittels
über den Umfang verteilter Schrauben 7.
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Jede federnde Ventilzunge wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel
für sich aus einem dünnen, federnden Blech ausgestanzt und erhält dabei die aus
Fig.2 ersichtliche Grundrißforin. Die federnde Zunge 8 verjüngt sich von ihrer;
Wurzel 9 aus nach der Mitte des Sitzkörpers i hin, so daß sie eine Zunge mit der
abgeflachten Spitze io bildet.
Die Zunge 8 hat also ein wesentlichen
eine Dreiecksform, wobei die Spitze des Dreiecks in der Mitte des Kranzes liegt.
An der Wurzel 9 ist die Zunge mit seitlichen Ansätzen i i versehen, die so ausgebildet
sind, daß sie hinter die Schrauben 7 greifen können.
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Die Befestigung der kranzförmig angeordneten federnden Ventilzungen
8 erfolgt dadurch, daß bei der Befestigung des Fängers 3 auf dem Sitzkörper i mittels
der Schrauben 7 der eine seitliche Ansatz i i der federnden Zunge hinter den Schaft
der' Schraube ; gelegt wird. Zur Sicherung der Lage der Zungen werden noch von der
Unterseite des Sitzkörpers i aus Stifte 12 durch den Sitzkörper hindurch in die
Fängerplatte 3 eingeschoben, wobei sich der andere seitliche Ansatz i i der Zunge
8 hinter diesen Stift legt (Feg. 2).
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Zwischen den federnden Zungen 8 und den Zungen 6 des Fängers 3 können
noch Dämpfungsfedern 13 eingeschaltet - sein, die entsprechend den Ventilzungen
8 ausgebildet sind und die Aufgabe haben, ein hartes Aufschlagen der Ventilzungen
8 auf den Fänger 3 zu verhindern.
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Das Offnen der Ventilzungen 8 erfolgt zunächst an der Spitze io der
Zungen, die den kleinsten Querschnitt hat. Infolgedessen setzt die Zunge 8 dem Arbeitsmittel
zu Beginn des Öffnungshubes den kleinsten Widerstand entgegen. Dabei greift die
auf die Zungenspitze i o wirkende Kraft an einen großen Hebelarm an, da die Zunge
8 infolge ihrer Einspannung fast am äußersten Rande auf einer großen Länge elastisch
ist. E s wird daher der von einer Zunge 8 eingenommene Raum für die Schaffung eines
großen Durchlaßquerschnittes gut ausgenutzt. Die Beanspruchung der Zunge 8 ist an
allen Querschnitten auf ihrer ganzen Länge gleich, da sie als Körper gleicher Biegungsfestigkeit
ausgebildet sein kann. Ist eine der Zungen 8 beschädigt, so läßt sich diese gegen
eine unversehrte austauschen, da hierzu nur der Fänger 3 vom Sitz i abgenommen und
wieder aufgeschraubt zu werden braucht. Diese Auswechselung läßt sich schnell durchführen,
da beim Einklemmen nur die seitlichen Ansätze i i hinter die Schrauben 7 bzw. Stifte
1 2 zu bringen sind.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und q ist eine Hälfte des von
dem Ventil eingenommenen Raumes für die Unterbringung voll Druckventilen und die
andere Hälfte für die CTnterbringung von Saugventilen ausgenutzt.
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Ein gemeinsamer Sitzkörper -q: hat in der Durchströmrichtung zwei
zueinander versetzte Hälften 15, 16, die mit den radialen Schlitzen 2 versehen sind.
Auf der einen bei der dargestellten Ausführungsforen oberen Hälfte i(i ist eine
halbkreisförmige Fängerplatte 17 mit Hilfe der Schrauben 18 befestigt. Diese Fängerplatte
ist mit den radialen Schlitzen 5 und den Zungen 6 versehen. Auf der schräg gegenüberliegenden,
beim dargestellten Ausführungsbeispiel unteren Seite der Hälfte 15 des Sitzkörpers
14. ist eine nahezu halbkreisförmige Fängerplatte i 9 mittels der Schrauben 2o befestigt.
Diese Fängerplatte i9 hat ebenfalls radiale Schlitze 5 und Zungen 6. Die Nabe des
Sitzkörpers i.-ist zu diesem Zweck so ausgebildet (Feg. 4), daß die Fängerplatten
17 und i9 sich paßrecht anschließen können. Dabei verbleiben zwischen den Spitzen
der Fängerzungen 6 und dem Sitzkörper 1.4 halbkreisförmige Auslaßöffnungen 28.
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Zwischen die Fängerplatte i9 und die Hälfte 15 des Sitzkörpers 14
werden federnde, klappenförinige Zungen 21 eingespannt, die wie die Zungen 8 bei
der Ausführungsforen nach Fig. i und 2 ausgebildet sind. Zwischen vier Fängerplatte
17 und der Hälfte 16 des Sitzkörpers 1.4 werden Ventilzungen 22 eingespannt, die
ebenso ausgebildet sind. Zwischen die Ventilzungen 21 bzw. 22 und die zugehörigen
Fängerzungen 6 können noch Dämpfungsfedern 13 eingeschaltet sein.
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Dieses Ventil ist in dem Kopf 23 des Zylinders 2q. so eingebaut, daß
die Schlitze des Sitzkörpers 14. innerhalb der Verlängerung der wirksamen Fläche
des in dem Zylinder 24. spielenden Kolbens 25 liegen (Fig.-3). Es bilden dann die
Zungenei die Saugventile, an die sich die Saugleitung 26 anschließt, und die Zungen
22 bilden die Druckventile, an die sich die Druckleitung 27 anschließt.
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Saug- und Druckventile sind in eine Ebene gelegt. Der schädliche Räum
ist daher, wie Fig.3 zeigt, auf ein -Mindestmaß gebracht, da er nur aus dem zwischen
dem Boden des Kolbens.25 und den Ventilzungen 21, -22 verbleibenden Zwischenraum
besteht. Die Durchlaßöffnungen, also die Aussparungen 2 des Sitzkörpers 14, die
Halbringräume 28 und die radialen Schlitze 5 in den Fängerplatten 17, ic, liegen
innerhalb der Querschnittsfläche des Kolbens 25. Das Arbeitsmittel, z. B. die zu
verdichtende Luft, tritt daher sowohl beim Saughub als beim Druckhub ohne wesentliche
Verdichtungsändei ung in den bzw. aus dem Zylinder, wodurch die Drosselung wesentlich
herabgesetzt ist.
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Eine Auswechselung der einzelnen federnden Ventilzungen 1 bzw. 22
läßt sich nach Ausbau des Ventils aus dem Zylinderkopf 223
leicht vornehmen,
cla nur die Fängerplatten 17 bzw. i9 gelöst und wieder befestigt zu werden brauchen.
Beim Einklemmen ist ebenso wie bei der Ausführungsform nach Fig. i und 2 nur erforderlich,
die seitlichen
Ansätze i i hinter die Schäfte der Befestigungsschrauben
18 bzw. 20 züi bringen. Die gute Ausnutzung der innerhalb der Verlängerung der Kolbenfläche
liegenden Kreisfläche zur Schafftingg großer freier Durchgangsquerschnitte für das
Arbeitsmittel infolge der kranzförmigen Anordnung der sich: nach der Mitte der Kreisfläche
hin verjüngenden federnden Zungen und ihrer Einklemmung am äußersten Würzelende
ermöglicht, daß trotz der Zusammenlegung von Saug- und Druckventilen auf dieser
Kreisfläche so große Durchströmquerschnitte frei werden, daß der Kolbenverdichter
einen guten Wirkungsgrad hat.