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Ventileinrichtung -für Verdichter von Gasen und Dämpfen Die Erfindung
hat eine Ventileinrichtung für Verdienter von Gasen und Dämpfen, insbesondere für
Kolbenverdichter, zum Gegenstand und bezweckt, eine größere Unabhängigkeit des 7uläs§igen
Betriebsdruckes von der Seehöhe zu schaffen bzw. höhere Verdichtungen zu ermöglichen
und der Bildung von ölkoks entgegenzuwirken.
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Bei Verdichtern ist der Betriebsdruck nach oben begrenzt durch diejenige
Temperatur, bei welcher der Betrieb durch die Bildung von ö].kohle nicht empfindlich
beeinträchtigt ist und bei welcher die Explosion der öldämpfe nicht - zu
befürchten ist. Bei Luftverdichtern liegt diese Temperatur bei etwa 200'
C, was einem Betriebsdruck von 6 bis 7 at entspricht,
-wenn der Verdichter etwa in Seehöhe arbeitet und normäle Außentemperatur
besteht. Bei hoher Außentemperatur steigt die Endtemperatur über,die zulässige Grenze
von etwa 200'.' so daß man genötigt ist, den Betriebsdruck niedriger zu halten.
In großen Seehöhen mit entsprechend dünnerer Luft würde ein. Betriebsdruck
- von 6at einem wesentlich größeren Verdichtungsverhältnis entsprechen als
in Seehöhe. Eine Verdichtung bei 6 oder 7 at würde deshalb eine wesentlich
höhere Endtemperatur der Druckluft ergeben als 200'. womit die Gefahr der ölkoksbildung
und der Explosion der öldämpfe wieder besteht. Man ist deshalb genötigt, in größeren
Höhen den Betriebsdruck herabzusetzen. Das bedeutet aber, daß die auf einen bestimniten
BetrIebsdruck eingesteUten Werkzeuge-nur ungenügend ausnutzbar sind oder überhaupt
ihre Verwendbarkeit verlieren.
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Man hat auf verschiedene Art und Weise versucht, durch Kühlung der
Druckluft den zulässigen Betriebsdruck von der Dichte und Temperatur der Außenluft
unabhängig bzw, weniger abhängig zu machen. Die vorgeschlagenen Külilmaßnahmen haben
sich aber entweder als zu gering oder zu umständlich erwiesen.
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Beispielsweise ist vorgeschlagen worden, den Saugraum des Verdichters
gegenüberdem. Boden des Zylinders und dem Druckraum des als Sang- und Druckventil
ausgeführten Ven tils durch Kühlkammern zu trennen. Die Kühlwirkung beschränkt sich
dabei aber im m#,esentlichen auf die angesaugte Luft, während die den Zylinder verlassende
Druckluft nur unwesdntlich gekühlt wird. Die Gefahr der ölkoksablagerung und der
öldampfexplosion
ist dadurch aber nicht behoben, und es besteht
natürlich auch keine Verbesserung hinsichtlich der Abhän-igkeit des zulässigen Betriebsdruckes
von der Dichte und Außentemperatur des zu verdichtenden Gases.
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Ein weiterer Vorschlag besteht darin, bei einem Kolbenverdichter mit
als Tellerventil ausgebildetem Druck-ventil das Ventilgehäuse hohl auszubilden und
mit Kühlflüssigkeit zu füllen und außerdem einen Teil der Kühlflüssigkeit in den
Druckgasstrom einzuspritzen. Die mittelbare Kühlung durch Wärme ist hierbei nicht
ausreichend, da die von dem heißen Druckgas bespülten Külilflächen zu klein sind.
Die unmittelbare Kühlung durch Einspritzen von Kühlmittel, d. h. die sog.
Naßkühlung, wird von der Praxis abgelehnt, weil die Ausscheidung des Kühlmittels
aus dem Druckgas erhebliche Schwierigkeiten bedingt.
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Die Ventileinrichtung gemäß der Erfindung zeichnet sich demgegenüber
dadurch aus, daß der mit Kühlmittel gefüllte Hohlraum des Ventilgehäuses den vor
dem als Ringplattenventil ausgebildeten Druckventil liegenden Ringspalt und zweckmäßig
auch den Druckventilsitz und den für den Fänger des Druckventils vorgesehenen Sitz
allseitig umschließt. Wegen der Ausbildung des Druckventils als Ringplattenventil
ist das Druckgas gezwungen, vor dem Durchtritt durch das Druckventil einen innen
und außen gekühlten Ringraum zu durchströmen, wobei ein sehr günstiges Verhältnis
zwischen Kühlflächen und Durchströmquerschnitt besteht. Die Kühlwirkung ist daher
außerordentlich stark. Infolgedessen sinkt die Endtemperatur des Druckgases erlieblich,
und gleichzeitig wird wegen der Volumenverringerung der Druckverlust und die dadurch
bedingte Erwärmung des Druckgases herabgesetzt.
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Verdichter mit als Ringplattenventilen ausgebildeten Druckventilen
sind an sich bekannt. Es fehlt bei diesen Verdichtern aber die mittelbare Kühlung
des vor dem Druckventil liegenden Ringspaltes, so daß natürlich keine Herabsetzung
der Druckgastemperatur erreicht wird.
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Die Kühlung des Druckgases läßt sich in weiterer Ausbildung der Erfindung
dadurch steigern, daß die beiderseits des Ringspaltes liegenden Hohlräume des Ventilgehäuses
durch den Ringspalt durchquerende Hohlstege miteinander verbunden sind. Dabei empfiehlt
es sich -, die beiderseits des Ringspaltes liegenden Hohlräume mit Bezu
g auf die Kühlmittelströmung hintereinanderzuschalten und den innerhalb des
Ringspaltes liegenden Hohlraum als Ein- oder Auslaß für das Kühlmittel zu benutzen.
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Mit dieser Ausbildung der Ventileinrichtung ist bei einer Luftverdichtung
bis auf einen Druck von 6 bis 7 at bei normaler Außentemperatur in
Meereshöhe eine Herabsetzung der Endtemperatur der Druckluft bis auf 1:25 bis j3o'-
C erreicht worden. Das bedeutet, daß der Verdichter auf einen wesentlich
höheren Betriebsdruck als 6 bis 7at eingestellt werden kann, bei sehr hoher
Außentemperatur, z. B. in den Tropen, seine volle Arbeitsfähigkeit behält und fähig
ist, in großen Höhenlagen bis zu etwa 4000m Druckluft mit der normalen Spannung
von 6 bis 7 at zu liefern. In allen diesen Fällen besteht keine Gefahr,
daß sich 61kohle an-den Ventilteilen absetzt und daß öldampfexplosionen auftreten.
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Die Ventileinrichtung gemäß der Erfindung läßt sich in besonders einfacher
Weise durch ein ebenfalls als Ringplattenventil ausgebildetes Saugventil ergänzen,
und zwar unter solcher Anordnung des Saugventils., daß die dem Druckventil vorgelagerten
Hohlstege als Fänger für das Saugventil dienen. Es ist an sich bekannt, bei Verdichtern
außer dem Druckventil auch das Saugventil als Rin-,-plattenventil auszubilden. Die
erfindungsge-ZD ZD mäße Anordnung bietet gegenüber den belzannten Anordnungen aber
den Vorzug er-
höhter Betriebssicherheit und besonders einfacher Bauart des
Sau-ventils. Bei Verwendulig von Ring lattenventilen ist es erforder-ZIP lich, sog.
Fän - -er anzubringen, die im allgemeinen federnd nachgiebig ausgebildet
sind.. so daß beim Anprall der Ventilringplatte der Fänger mehr oder weniger ausweichen
kann und ein elastischer Stoß zustande kommt. Ohne einen solchen elastischen Stoß
würde die Ringplatte sehr bald zerstört werden-Bei Untereinanderanordnung der als
Ringplatten ausgebildeten Druck- und Saugventilen ist es nicht möglich, einen federnd
nachgiebigen Fänger für das Saugventil anzubringen. Man ist vielmehr darauf angewiesen
die Ringplatte des Saugventils durch feststehende Teile des Ventilkörpers abzufangen.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung, d.h. bei Benutzung der dem Druckventil vorgelagerten
Hohlstege als Fänger, ist ein elastisches Auffangen durch Ausnutzung der Elastizität
der Ringplatte des Saugventils gewährleistet, da sich die Ringplatte zwischen den
Hohlräumen durchbiegen kann.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnun g in einer
Ausführungsform veranschaulicht; es zeigt Abb. i einen Kolbenverdichter, teils im
Schnitt und teils in Ansicht, Abb. 2 eine Draufsicht auf den Zylinder, Abb.
3 eine Draufsicht auf das Ventilgehäuse.
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In dem von einem Kühlmantel umgebenen Zylinder i ist der Verdichterkolben
2 angeordnet.
Der Zylinder ist nach oben durch das Ventilgehäuse3
abgeschlossen, auf welchem der Decke14 befestigt ist. Das Ventilgehäuse3 ist als
Hohlkörper ausgebildet, so daß nach Aufsetzen des Deckels 4 zwei Hohlräume
5 und 6 entstehen. Die Wandungsteile >7 des Ventilgehäuses
begrenzen einen Ringspalt, durch den das verdichtete Druckmittel zu dem als Ringplattenventil
ausgebildeten Druckventil strömt. Der Ringkanal wird von Stegeng durchquert, deren
Hohlkanäle 1 o die beiden Kühlmittelräume 5 und 6
miteinander
verbinden, Dem Druckventil ist ein Fänger i i zugeordnet, der ebenso wie der Sitz
des Druckventils der kühlenden Wirkung des in den Räumen 5 und
6 befindlichen Kühlmittels ausgesetzt ist.
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Die an den Wandteil 13 des Zylinders i anschließenden, den ringförmigen
Saug-kanal 12 durchquerenden Stege 14 tragen den Zylinderflansch 15. Der
Flansch 15 und die Stege 14 sind mit Kanälen 16 versehen, welche den K_ühlmittelraum
5 mit dem Hohlmantel des Zylinders i verbinden. Das Kühlmittel kanD somit
aus dem Raum 6 durch die Kanäle i o in den Raum 5 und von hier durch
die K-anäle 16 in den Kühlmantel des Zylinders gelangen, so daß eine wirksame Kühlung
der bespülten Flächen gewährleistet ist.
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Das Saugventil ist ebenfalls als Ringplatte 18 ausgebildet
und ist derart unterhalb des Druckventils angeordnet, daß die Hohlstege
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als Fänger für die Saugventilplatte dienen.