DE809841C

DE809841C - Anordnung zum Kuehlen von Plattenventilen, insbesondere bei Kompressoren

Info

Publication number: DE809841C
Application number: DEF162A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Ruoff
Original assignee: DEMAG DRUCKLUFTTECH; Frankfurter Maschinenbau AG
Current assignee: DEMAG DRUCKLUFTTECH; Frankfurter Maschinenbau AG
Priority date: 1949-11-01
Filing date: 1949-11-01
Publication date: 1951-08-02

Description

Anordnung zum Kühlen von Plattenventilen, insbesondere bei Kompressoren Bei Luft- und Gaskompressoren mit im Ventilkopf angeordneten Saug- und Druckventilen in Plattenform werden die Ventile'in der Regel nicht besonders gekühlt, vielmehr wird die Wärme durchweg lediglich über den äußeren Rand des Sitzes nach den umgebenden Teilen des Ventilkopfs abgeführt. Diese Art der Kühlung ist indessen völlig unzureichend, da die unmittelbar am Zylinder gelegenen Ventilköpfe an sich bereits eine erhebliche Temperatur aufweisen, und zwar insbesonderebeimDruckventil, in dessen Bereich bekanntlich eine sehr hohe Kompressionswärme auftritt. Die entstehenden hohen Temperaturen führen außerdem leicht zu einer unerwünschten Ölkohlebildung an den Dichtflächen des Ventils, die sich nicht nur nachteilig auf die Wärmeableitung auswirkt, sondern unter Umständen auch den einwandfreien Abschluß der Ventile beeinträchtigt.
Gemäß vorliegender Erfindung wird diesem Mangel der bekannten Plattenventilanordnung dadurch in sicherer und zuverlässiger Weise begegnet, daß der in der üblichen Ausführungsform die Durchtrittsöffnungen für das geförderte Mittel enthaltende kreisrunde Ventilsitz an seinen dem Zylinderraum abgewandten frei liegenden Stellen in unmittelbarer Berührung mit einem metallischen Kühlkörper steht. Die Anordnung wird dabei zweckmäßig so getroffen, daß der Kühlkörper gegen den Ventilsitz sowohl in dessen mittlerem Bereich als auch an seinem Umfang anliegt und außerdem wärmeleitend mit dem Ventilkopf verbunden ist. Zur Erzielung einer besonders günstigen Wirkung kann der Kühlkörper mit Flüssigkeitskühlung ausgestattet sein, und zwar derart, daß er einen von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Kühltopf enthält bzw. unmittelbar als Kühltopf ausgebildet -ist, der im Strom des in den Ventilkopf ein- bzw. aus diesem austretenden Mediums liegt und auf seiner Außenseite gegebenenfalls mit sich in Richtung nach dem Ventilsitz zu erstrekkenden, an ihren freien Enden durch konzentrische Ringe miteinander verbundenen Rippen versehen ist.
Bei Anwendung des Erfindungsgedankens auf Druckventile wird der Kühlkörper vorteilhaft in der Weise ausgebildet, daß er zugleich den Fänger für die Ventilplatte bildet, während er beim Saugventil sinngemäß mit dem Ventilsitz aus einem einheitlicher Stück besteht. Die konzentrischen Ringe am Kühlkörper sind dabei jeweils so angeordnet, daß sie gegenüber den Ringen nm Ventilsitz bzw. -im Fänger versetzt liegen, während sich der äußere Ritig jeweils auf dem Ventilsitzrand bzw. dem Fängerrand abstützt.
Durch eine derartige Ausgestaltung wird eine überraschend günstige Kühlwirkung bei Plattenventilen erzielt. Vor allem beim Druckventil, dessen Sitz durch die Kompressionswärme sowie durch Luftreibung hohe Temperaturen aufweist, ergibt sich infolge der unmittelbaren und verhältnismäßig großflächigen Berührung mit dem Kühlkörper eine weitgehende Abkühlung, die durch entsprechende Anordnung des Kühltopfs im Luftstrom noch verstärkt wird. Die Haltbarkeit der Ventilplatten wird dadurch nicht unwesentlich beeinflußt, es kann sich außerdem keine zu Wärmestauungen führende Ü1-köhle ansetzen, und schließlich besteht die unbedingte Gewähr dafür, daß die Lufttemperatur stets unter der zulässigen Grenze bleibt.
Auch beim Saugventil ergeben sich durch die Kühlung der eintretenden Luft beachtliche Vorteile, vor allem in bezug auf eine Verbesserung des volumetrischen Wirkungsgrads des Kompressors sowie durch die Möglichkeit, die von dem Druckventil nach dem Saugventil hin abstrahlende Wärme durch Schaffung eines verhältnismäßig hohen Wärmegefälles möglichst rasch nach den übrigen Teilen des Ventilkopfs weiterzuleiten.
Von besonderer Bedeutung ist ferner der Umstand, daß die von den Ventilplattenflächen in der geschlossenen Stellung des Druckventils aufgenommene Wärme in der Offenstellung beim Anlegen der Ventilplatten am Fänger infolge der unmittelbaren Berührung der Plattenflächen an den konzentrischen Ringen des Kühlkörpers weitgehend an diesen abgeführt wird, so daß der dauernde Wechsel der Ventilplatte vom Sitz zum Fänger und zurück einen überraschend günstigen und stetigen Wärmeausgleich zur Folge hat. Das gleiche gilt sinngemäß auch für das Saugventil, bei dem ebenfalls die in der geöffneten Ventilstellung von dem Fänger auf die Ventilplatte übertragene Wärme jeweils in der Schließstellung des Ventils von den Ringen des zugleich den Ventilsitz bildenden Kühlkörpers aufgenommen wird. Auch dieser Vorgang trägt wesentlich dazu bei, daß durch die Anordnung eines entsprechend gestalteten Kühlkörpers im Ventilkopf von mit Plattenventilen ausgestatteten Kompressoren eine überraschend günstige Kühlwirkung erreicht werden kann.
Die Zeichnung veranschaulicht den Gegenstand der Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform, und zwar zeigt Abb. i einen Schnitt durch einen Ventilkopf mit einem Saug- und einem Druckventil in Plattenform und Abb. 2 einen Querschnitt nach Linie A-B von Abb. i.
Der Ventilkopf i enthält auf der rechten Seite das Saugventil, das von dem Ventilsitz 2 sowie dem Fänger 3 gebildet ist, während das auf der linken Seite befindliche Druckventil aus dem Ventilsitz 4 sowie dem Fänger 5 besteht. Die eigentlichen Ventilplatten 6 werden in bekannter Weise durch in der Zeichnung nicht wiedergegebene Federn auf die Sitzet bzw.4 gedrückt, so daß bei geschlossenem Ventil die segmentförmigen Schlitze 7 in den Ventilsitzen von den Ventilplattenflächen abgedeckt werden.
Der Ventilsitz 2 des Saugventils bildet zugleich das untere Ende eines Kühlkörpers 8, der aus dem Kühltopf 9 sowie einer Anzahl an dessen Außenfläche angebrachter radialer Rippen io besteht. Die Rippen sind unter sich durch konzentrische Ringe i i miteinander verbunden, die gleichzeitig den Ventilsitz 2 bilden. Der äußere Ring 12 des Kühlkörpers 8 sitzt unmittelbar auf dem Rand 13 des Fängers 3 auf, mit welchem er außerdem im Bereich 18 der Verbindungsschraube 14 in metallischer Berührung steht.
In gleicher Weise ist auch der aus dem Kühltopf 9 sowie den radialen Rippen io und den zwischen diesen gelegenen konzentrischen Ringen i i gebildete Kühlkörper 15 des Druckventils derart ausgestaltet, daß die Ringe i i zugleich alis Fänger 5 dienen. Der äußere Ring 16 des Kühlkörpers 15 sitzt auf dem Rand 17 des Ventilsitzes 4 auf, und es ist außerdem auch hier im Bereich der Verbindungsschraube 14 eine unmittelbare metallische Berührung zwischen Kühlkörper 15 und Ventilsitz 4 geschaffen.
An ihrem oberen Ende stehen die beiden Kühlkörper 8 und 15 ebenfalls in wärmeleitender Verbindung mit dem Ventilkopf i, gegen den sich die Randflanschen i9 der Kühltöpfe 9 mit einer verhältnismäßig breiten Fläche unmittelbar anlegen. Der Ventilkopf ist außerdem von einem Kühlwassermantel 26 umgeben, von dem aus das Wasser über den im Abschlußdeckel 20 gelegenen Kanal 21 zunächst in den im Bereich des Saugventils angeordneten Kühltopf 9 eingeführt wird. Es tritt in diesen durch das bis nahezu auf den Boden des Kühltopfs reichende Fallrohr 22 ein, gelangt anschließend wiederum über den Deckel 2o durch den Kanal 23 in den Bereich des Druckventils und wird hier ebenfalls durch ein Fallrohr 24 in den zweiten Kühltopf 9 geleitet. Der Kühlwasseraustritt erfolgt durch den Stutzen 25.
Die Wirkungsweise der Ventile ist die übliche und bedarf keiner besonderen Erläuterung. Im übrigen läßt die Zeichnung deutlich erkennen, daß durch die weitgelieiide metallische Ableitung der in den Ventilteilen auftretenden Wärme in den beim 1)ruckvecitil sich unmittelbar auf den Ventilsitz abstützenden bzw. beim Saugvontil den Ventilsitz 2 enthaltenden Kühlkörper 15 bzw. 8, jeweils in Verbindung mit dem wasserdurchflossenen Kühltopf 9, eine besonders günstige Kühlwirkung erreicht wird. Die beiden Kühlkörper 8 und 15 liegen sowohl über ihren gesamten Umfang 12 bzw. 16 als auch in ihrem mittleren Bereich 18 mit verhältnismäßig großen Flächen unmittelbar an den entsprechenden Flächen der zu kühlenden Ventilteile an. Da die Kühlkörper außerdem selbst einen Teil der Gegenlager für die Ventilplatten 6 bilden, wird bei deren wechselseitigem Anliegen am Sitz und Fänger zudem laufend eine \\'ärmeiil>ertragung von den heißen Stellen der Ventile unmittelbar zu den Kühlkörpern bewirkt und so eine stete und zuverlässige Wärmeabfuhr gewährleistet.
Die Erfindung läßt sich sinngemäß in der verschiedensten Waise verwirklichen und ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So können insbesondere die Anordnung, Ausgestaltung und Formgebung der Kühlkörper auch auf jede andere geeignete Art gewählt werden und an Stelle der Flüssigkeitskühlung auch eine Luftkühlung vorgesehen sein, ebenso wie auch die Bauart der Ventile selbst durchaus beliebig ist und sich in der Regel ausschließlich nach den jeweiligen Erfordernissen der Praxis richtet. Wesentlich ist in allen Fällen nur, daß die zu kühlenden Ventilteile über einen verhältnismäßig großen Flächenbereich in unmittelbarer metallischer Berührung mit einem besonderen Kühlkörper stehen, der zweckmäßig in Form eines wasserdurchflossenen, bis in den Bereich der Ventile reichenden und vorteilhaft zugleich im Strom des ein- bzw. austretenden Mediums gelegenen Kühltopfs ausgestaltet ist.

Claims

PATEN TA NS PRCCHE: i. Anordnung zum Kühlen von Plattenventilen, insbesondere bei Kompressoren,' dadurch gekennzeichnet, daß die in bekannter `''eise die kreisförmigen Durchtrittsöffnungen (7) für das geförderte Mittel enthaltenden Ventilsitze (2, 4) mit einem metallischen Kühlkörper (8, 15) wärmeleitend verbunden sind.
2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper (8, 15) an den Ventilsitzen (2, .1) sowohl in deren mittlerem Bereich (18) als auch an ihrem Umfang (12, 17) anliegen.
3. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper (8, 15) in .wärmeleitender Verbindung mit dem Ventilkopf (i) stehen.
4. Anordnung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper (8, 15) mit Luft- oder Flüssigkeitskühlung ausgestattet sind.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper (8, 15) zweckmäßig von einer Kühlflüssigkeit durchströmte Kühltöpfe (9) enthalten.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühltöpfe (9) mit sich in Richtung nach dem Ventilsitz (2, .4) zu erstrekkenden radialen Außenrippen (io) versehen sind.
7. Anordnung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (io) an ihrem nach dem Ventilsitz (2, .4) zu gelegenen freien Ende durch konzentrische Ringe (i i) miteinander verbunden sind. B.
Anordnung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühltöpfe (9) im Strom des in den Ventilkopf ein- bzw. aus diesem austretenden Mittels liegen.
9. Anordnung nach Anspruch i bis 8 in Anwendung auf Druckventile, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (15) zugleich den Fänger (5) für die Ventilplatte (6) bildet. io.
Anordnung nach Anspruch 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrischen Ringe (i i) im Fänger (5) im Bereich der ringförmigen Ventilplattenflächen (6) verlaufen. i i.
Anordnung nach Anspruch 7, 9 und io, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ring (16) sich auf den Ventilsitzrand (17) auflegt.
12. Anordnung nach Anspruch i bis 8 in Anwendung auf Saugventile, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (8) zugleich den Ventilsitz (2) bildet.
13. Anordnung nach Anspruch 7 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrischen Ringe (i i) im Ventilsitz (2) gegenüber den gleichartigen Ringen im Fänger (3) versetzt verlaufen.
14. Anordnung nach Anspruch 7, 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ring (12) des den Ventilsitz (2) enthaltenden Kühlkörpers (8) sich auf den Fängerrand (13) auflegt.