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Hohler, insbesondere zylindrischer Ventilkörper mit einer oder mehreren
in der Wand dieses Körpers angebrachten Öffnungen Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen hohlen, insbesondere zylindrischen Ventilkörper mit einer oder mehreren
in der Wand dieses Körpers angebrachten Öffnungen und darüber gespannter elastischer
Haut.
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Es ist bekannt, ein Ventil in der Weise herzustellen, daß auf einen
mit einer oder mehreren Öffnungen versehenen hohlen, zylindrischen Ventilkörper
ein aus Gummi bestehendes Rohr aufgeschoben wird. Ein solches Ventil wird häufig
als Luftschlauchventil verwendet. Dieses Ventil hat die Eigenschaft, daß der zum
Öffnen des Ventils erforderliche Druck verhältnismäßig groß ist, da (las Rohr in
Richtung seines Umfanges ausgereckt werden muß. Dieser hohe Öffnungsdruck wird für
ein Fahrradschlauchventil aber im allgemeinen nicht besonders erschwerlich sein.
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Wird aber ein. Ventil als selbstöffnende Klappe in Maschinen und Pumpen,
z. B. bei Heißgaskolbenmaschinen, Heißgasturbinen, Kompressoren, Kompressionskühlmaschinen
oder Flüssigkeitspumpen verwendet, so wird dieses Ventil im allgemeinen einer oder
mehreren der nachfolgenden Anforderungen entsprechen müssen: i. Man braucht einen
großen Durchgang, a. der Öffnungsdruck muß klein sein, 3. das Ventil muß in geschlossenem
Zustand große Druckunterschiede aushalten können, 4. das Ventil muß eine gute Abdichtung
auch bei einem nur geringen Druckunterschied sichern, 5. es muß möglich sein, daß
das Ventil sehr schnell
geöffnet und geschlossen wird, z. B. 3ooomal
je Minute.
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Diese Anforderungen machen es unmöglich, das bekannte Luftschlauchventil
hier als selbstöffnendes Ventil zu verwenden, da der Öffnungsdruck zu groß und der
Durchgang im Verhältnis zu den Abmessungen des Ventils zu klein ist.
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Dem Ventil nach der Erfindung haften diese Nachteile nicht an.
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Das Ventil nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß die Öffnung
oder die Öffnungen in der Wand des Ventilkörpers mittels einer elastischen Haut
geschlossen ist oder sind, und daß die Haut streifenförmig ist und wenigstens ein
Teil ihrer Oberfläche mit geringem Druck an der Wand des Ventilkörpers anliegt,
wobei von diesem Streifen infolge eines Druckunterschieds beiderseits der Haut wenigstens
eine seiner Längsseiten von der Wand des Ventilkörpers gehoben werden kann. Für
eine gute Wirkung des Ventils ist es von Bedeutung, .daß die Höhe, über welche die
streifenförmige Haut beim Öffnen gehoben wird, verhältnismäßig klein ist gegenüber
der Länge. Auf diese Weise wird erreicht, ,daß die Haut beim Öffnen nahezu nicht
ausgereckt zu werden. braucht.
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Zur Begünstigung einer guten Abdichtung bei einem kleinen Druckunterschied
ist es vorteilhaft, daß der Streifen oder die Streifen der elastischen Haut mit
einem geringen Druck an der Wand des Ventilkörpers anliegen. Dies kann in einfacher
Weise erreicht werden, wenn nach einer Ausführungsform der Erfindung der Ventilkörper
und die Haut das Kennzeichen aufweisen, daß bei Abwesenheit eines Druckunterschiedes
beiderseits der Haut ein Raum zwischen dem einzelnen Streifen und dem Ventilkörper
vorhanden ist, die Längsseiten .des Streifens jedoch an der Wand anliegen. Die Wand
des Ventilkörpers kann dabei verschiedene Formen aufweisen und; kann z. B. gekrümmt
oder eben sein.
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Dies läßt sich in einfacher Weise verwirklichen, wenn. der Querschnitt
eines Streifens senkrecht zur Längsrichtung in urgespanntem Zustand einen Krümmungsradius
aufweist, der kleiner ist als der Krümmungsradius der Wand an: dieser Stelle in
derselben Richtung, wobei die konkave Seite des Streifens der Wand zugekehrt ist.
Dies wird erreicht, wenn nach einer Ausführungsform der Erfindung der Kreis, den
die Hautstreifen in urgespanntem Zustand umschließen, einen kleineren Umfang hat
als ,der Ventilkörper außen.
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Wenn der Ventilkörper mit mehreren Öffnungen versehen ist, welche
schwerlich durch einen einzigen Streifen. bedeckt werden können, so ist es vorteilhaft,
wenn nach einer Ausführungsform der Erfindung eine Anzahl Öffnungen in der Wand
des Ventilkörpers von einer Anzahl Streifen abgeschlossen sind, deren Enden durch
einen Reif verbunden sind.
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Insbesondere, wenn .die Wand des Ventilkörpers mit über eine größere
Länge verteilten Öffnungen versehen ist, liegt die Möglichkeit vor, daß die Eigenfreouenz
des Streifens im Zusammenhang mit der gewünschten Öffnungsfrequenz zu niedrig ist,
so daß keine gute Abdichtung erhalten werden könnte. Dieser Nachteil läßt sich beseitigen,
wenn .die Haut nach einer Ausführungsform der Erfindung eine Anzahl Streifen aufweist,
deren Enden durch einen Reif verbunden sind und die parallel zueinander liegen.
In gewissen Fällenkann es dabei erwünscht sein, daß die Streifen an einigen Stellen
über ihre volle Breite oder nahezu volle Breite dauernd an die Wand des Ventilkörpers
gedrückt werden.
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Der Ventilkörper läßt sich in gewissen Fällen auch tonnenförmig ausbilden,
wobei eine Krümmung sowohl in der Breiterichtung als auch in der Längsrichtung des
Streifens vorhanden ist.
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Der Druck, mit dem der Streifen oder die Streifen an der Wand anliegt
bzw. anliegen, kann auf verschiedene Weise geändert werden. Durch diese Änderung
kann der zum Öffnen des Ventils erforderliche Druckunterschied geändert werden.
Der Druck auf die Wand kann dadurch geändert werden, daß der Streifen mehr oder
weniger gespannt wird. Dies läßt sich bei einigen Ausführungsformen dadurch verwirklichen,
daß die Enden der von Haus aus rohrförmigen Haut mehr oder weniger voneinander entfernt
oder die Enden gegenseitig verdreht werden, so daß nach einer Ausführungsform der
Erfindung die Haut wendelförmige Streifen aufweist. Es ist auch möglich, daß die
Haut bereits in urgespanntem Zinstand mit wendelförmigen Öffnungen versehen, ist.
Zur Erhaltung einer guten Abdichtung kann nach einer günstigen Ausführungsform der
Erfindung die Wand des Ventilkörpers poliert werden.
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Wie oben angegeben, kann das Ventil nach der Erfindung im allgemeinen
in jenen Fällen verwendet werden, in denen ,gewöhnlich selbstöffnende Klappen Anwendung
finden. Es bietet aber bestimmte Vorteile, nach der Erfindung eine Heißgaskolbenmaschine
.mit einem Ventil nach einer .der oben angegebenen Ausführungsformen zu versehen.
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Bei Heißgaskolbenmaschinen mit geschlossenem Kreislauf, Heißgaskolbenmotoren,
nach dem umgekehrten Heißgaskolbenmotorprinzip wirkende Kühlmaschinen und Wärmepumpen,
besteht die Möglichkeit, daß während des Betriebes Arbeitsmittel aus der Maschine
wegleckt. Folglich ändert sich die Leistung, welche die Maschine liefert oder aufnimmt.
Soll die Leistung konstant bleiben, so muß der Maschine periodisch oder kontinuierlich
eine Arbeitsmittelmen,ge zugeführt werden. Mit Rücksicht auf die oben erwähnten
Eigenschaften des Ventils ist es sodann vorteilhaft, dieses Ventil als Ergänzungsventil
in einer Heißgaskolbenmaschine zu verwenden, denn dieses Ventil kann sich sehr schnell
öffnen und schließen und- es braucht außerdem nur einen geringen Öffnungsdruck,
so daß erreicht werden kann, daß bereits bei geringem Lecken des Arbeitsmittels
aus der Maschine das Ventil geöffnet und das Arbeitsmittel zugeführt werden, kann.
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Für die gute Wirkung des Ventils ist es günstig, daß die Stärke der
Haut so groß ist, daß sie beim
höchstauftretenden Überdruck nicht
reißt. Hierbei ist es wichtig, daß die Öffnungen in der Wand des Ventilkörpers nicht
mit zu scharfen Rändern versehen sind, was zu einem Abschneiden der Haut führen
könnte. Auch ist es im Interesse einer guten Abdichtung und Lebensdauer der Haut
günstig, daß diese Öffnungen nicht zu groß sind.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen eines Ventilkörpers
mit Haut nach der Erfindung schematisch dargestellt.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. i ist das Ventil mit einem zylindrischen
Ventilkörper versehen, auf den eine geschlitzte, von Haus aus rohrförmige Haut mit
geraden Streifen mit Vorspannung aufgeschoben ist.
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Fig. 2 zeigt einen zylindrischen Ventilkörper, der von einer rohrförmigen
Haut umgeben ist, deren Streifen einen wendelförmigen Verlauf haben, und in Fig.3
ist der Ventilkörper tonnenförmig.
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In Fig. i ist der zylindrische Ventilkörper io von einer Haut i i
umgeben, deren Innendurchmesser in entspanntem Zustand etwas kleiner ist als der
Außendurchmesser des Ventilkörpers. In dieser Haut sind gerade Schlitze 12 angebracht,
zwischen denen die Streifen 13 liegen. Die Schlitze erstrecken sich nicht bis zum
Ende der rohrförmigen Haut. In der Wand des Ventilkörpers io sind Öffnungen 14 vorgesehen,
die von den streifenförmigen Häuten verschlossen werden. Bei dieser Ausführungsform
ist es möglich, daß bereits bei einem geringen Überdruck im Ventilkörper die Ränder
der streifenförmigen Häute von der Wand gehoben werden, wodurch das Ventil geöffnet
wird.
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In bestimmten Fällen ist es vorteilhaft, die eine Längsseite eines
Streifens an der Wand festzuklemmen, so daß nur die andere Längsseite von der Wand
gehoben wird.
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Wird der Druck außerhalb des Ventilkörpers höher, so daß ein Überdruck
auf die Haut entsteht, so bewirken die Streifen wegen ihrer von Haus aus größeren
Krümmung zunächst mit ihren Rändern eine Abdichtung. Bei wachsendem Überdruck aber
wird schließlich der ganze Streifen gegen die Wandfläche gedrückt werden, so daß
die Abdichtung über die ganze Breite der Haut stattfindet.
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Der Druck, mit dem die Hautstreifen ganz oder mit ihren Rändern an
der Wand des Ventilkörpers anliegen, ist vom Durchmesser des Kreises abhängig, den
die Hautstreifen in entspanntem Zustand bilden..
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Mit dieser Ausführungsform nach Fig. i wird erreicht, daß auch bei
einem geringen Druckunterschied beiderseits .der Haut das Ventil gut geschlossen
ist und der zum Öffnen des Ventils erforderliche Druckunterschied gleichfalls klein
sein kann.
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In Fig. 2 ist der Ventilkörper 20 zylinderförmig und von einer von
Haus aus rohrförmigen Haut 21 umgeben, denen Innendurchmesser in entspanntem Zustand
höchstens gleich dem Außendurchmesser des Ventilkörpers ist. Die Haut 21 weist wendelförmige
Streifen auf. Diese wendelförmigen Streifen können .durch entstanden sein, äaß wendelförmige
Schlitze in der rohrförmigen Haut angebracht, oder in dieser Haut rechteckige Schlitze
angebracht .sind, wobei in letzterem Falle die Enden 22 und 23 der Haut etwas zueinander
gedreht sind, so daß die Streifen wendelförmig verlaufen. Die Öffnungen 24 in der
Wand des Ventilkörpers können gegebenenfalls auch angebracht sein. Der Anlagedruck
kann dadurch geändert werden, daß .die Enden 22 und 23 mehr oder weniger voneinander
entfernt werden, so daß die wendelförmigen Streifen ausgereckt werden und somit
mit einem größeren oder kleineren Anlagedruck an der Wand des Ventilkörpers anliegen.
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Der tonnenförmige Ventilkörper 30 nach Fig. 3 ist von einer
von Haus aus ebenfalls rohrförmigen Haut 31 umgeben, die in ungespanntem Zustand
einen Durchmesser gleich dem kleinsten zu umspannenden Außendurchmesser des tonnenförmigen
Körpers hat. Die rohrförmige Haut ist mit Schlitzen 32 versehen, welche sich nicht
völlig bis zu den Enden 33 und 34 erstrecken. Die so entstandenen Streifen 35 überdecken
die Öffnungen in der Wand des Ventilkörpers. Soll der Anlagedruck geändert werden,
so kann man die Enden 33 und 34 mehr oder .weniger voneinander entfernen. Ein Schnitt
senkrecht zur Achse des Ventilkörpers kann verschiedene Formen haben, z. B. die
Form eines Kreises, einer Ellipse oder eines Vielecks. Auch ist es möglich, daß
,der Ventilkörper nur aus einem Segment eines Zylinderkörpers besteht, wobei die
Off nungen vorzugsweise im gekrümmten Wandteil angebracht werden.