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Ventilsitzplatte für Verdichter oder Pumpen Bei Pumpen oder Verdichtern,
die mit hohen Drehzahlen betrieben werden und ein flüssiges bzw. ein gasförmiges
Arbeitsmittel von großer Wichte, wie beispielsweise ein aus Chlor-Fluor-Derivaten
des Methans oder Äthans bestehendes Kältemittel, fördern bzw. verdichten sollen,
ist es erwünscht, die durch den Zylinderquerschnitt gegebene Fläche der den Arbeitsraum
abschließenden Stirnwand möglichst weitgehend zur Unterbringung der Ventile sowie
derArbeitsmittelkanäle auszunutzen. Insbesondere ist es zweckmäßig, die Tatsache
zu berücksichtigen, daß große Ventile geringe Durchgangswiderstände besitzen und
bei geringem Hub große Durchflußquerschnitte freigeben. Geringe Ventilhübe sind
aber insbesondere bei schnell laufenden Arbeitsmaschinen sehr zweckmäßig, da sie
einen geräuschlosen Betrieb bedingen.
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Außerdem benötigen diese Maschinen reichliche Kanalquerschnitte. Besonders
die Saugkanäle müssen einen. großen Querschnitt besitzen, da ein großer Ansaugwiderstand
eine unzureichende Füllung der Zylinder und damit schlechte Lieferungsgrade verursacht.
Durch Ausbohren lassen sich aber nur runde Kanäle herstellen, die unzureichend kleine
Durchmesser
aufweisen, da ein wesentlicher Teil der verfügbaren
Flächen durch die Ventile in Anspruch genomnzen wird.
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Diese Nachteile werden vermieden und damit die Unterbringung ausreichender
Ventil- und Kanalquerschnitte ermöglicht, wenn erfindungsgemäß die Veiitilsitzplatte
aus mehreren aufeinändergeschichteten' und durch 'Hartlöten dicht miteinander verbundenen.
Blechen besteht, die mit durch Stanzen hergestellten und beim Aufeinanderschichten
zu Arbeitsiuittelkanälen sich ergänzenden Aussparungen versehen sind. Auf diesem
Wege lassen sich auch längliche Ein- und Austrittsquerschnitte herstellen,-die sich
mit den Aussparungen der benachbarten Bleche zu gewundenen, Kanälen ergänzen können,
so däß die Verwendung größer Plattenventile nicht durch die Rücksichten auf die
Anordnung ausreichender Strömungswege bzw. -kanäle eingeschränkt werden muß, sondern
im Gegenteil geringe Strömungswiderstände gewährleistet sind.
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Ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes besteht darin, däß
nicht die ganze Ventilsitzplatte aus einem für die Formgebung und Feinbearbeitung
der Ventilsitze geeigneten Werkstoff zu bestehen braucht, sondern daß lediglich
die zu bearbeitenden Schichten aus hochwertigen, Werkstoffen gefertigt und damit
beträchtliche Ersparnisse erzielt werden können. Die in einem Schutzgasofen durchzuführende
Hartlötung bietet auch die Möglichkeit, für die genannten Teile billige Stahlbleche
mit hohem Kohlenstoffgehalt zu verwenden. Diese Bleche werden,. insbesondere wenn
das Schutzgas hufkohlend wirkende bzw. eine Entkohlung verhindernde Kohlenwasserstoffe
enthält, bei der Lötbehandlung nicht weicher, sondern eher härter und ermöglichen
daher die Herstellung leicht zu bearbeitender und sehr dauerhafter Ventilsitze:
Die nicht mit Ventilsitzen zu versehenden Blechschichten ?können aus gewöhnlichem
Eisenblech gefertigt werden.
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Schließlich bietet der Erfindungsgegenstand auch noch die Möglichkeit,
die beispielsweise zwischen die Verdichterzylinder und den Zylinderkopf eingespannte
Ventilsitzplatte wirksam durch Luft zu kühlen. Es ist bereits bekannt, .die Ventilsitzplatte
gleichzeitig als über den Zylinderumfang herausragende Kühlrippe auszugestalten,
jedoch besitzt bei den bekannten Bauformen dieser Art diese Rippe notwendigerweise
die gleiche Stärke wie die Ventilsitzplatte. Da die Formgebung dieser Platte sich
notwendigerweise nach den Erfordernissen des Verdichterbaüs zu richten hat, steht
die Rippenstärke bisher in. keinem vernünftigen Verhältnis zu den Wärmemengen, die
die Rippenoberfläche günstigenfalls abzuführen imstande ist. Der hiermit verbundene
unnötig große Werkstoffaufwand und Luftwiderstand wird vermieden, wenn in weiterer
Ausgestaltung der Erfindung mindestens eines der zur Ventilsitzplatte vereinigten
Bleche über den Umfang, der übrigen Bleche fheräusragt und .dabei eine Kühlrippe
von einer dem Wärmefluß angepaßten Stärke bildet.
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' In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
ein Verdichter dargestellt, dessen Saug- und Druckventile an einem mit den erfor
derlichen Ventilsitzen versehenen Zylinderdeckel, der -sogenannten Ventilsitzplatte,
angebracht sind.
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Fig. i zeigt einen teilweisen Längsschnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach
Linie II-II der Fig. i, hig. 3 eine Ansicht der Ventilsitzplatte in Richtung des
Pfeiles III in Fig. i, Fig. 4. eineu Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 2 und Fig:
5 eines der Verdichterventile.
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Auf der Oberseite eines Verdichtergehäuses i i, das zylindrische Arbeitsräume
1a und 13 aufweist, ist mit Hilfe der Deckelschrauben 14 und des Zylinderkopfes
15 eine Ventilsitzplatte festgelegt, die aus vier gestanzten Blechscheiben. 16;
17, 18 und 1g besteht. Die nach außen gekehrten Flächen der Scheiben 16 und 1g sind
mit je drei ringförmigen Vertiefungen versehen, durch die je zwei ringförmige Ventilsitze
bildende Erhebungen 2o, a1 bzw: 22, 23 gebildet werden. An einem in. der Ventilsitzplatte
befestigten Bolzen27 sind ein Saugventil 24 und ein Druckventil 25 nebst
einer Anschlagplatte 26 befestigt. Die in Abb. 5 dargestellten Ringventile 24 und
25 bestehen aus federndem Werkstoff und berühren in der Ruhelage mit geringer, für
einen dichten Abschluß gerade ausreichender Vorspannüng die Ringsitze 2o, 2,1 bzw.
22, 23.
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Das Gehäuse il ist mit einem Eintrittsstutzen 31 versehen, dessen
Hohlraum 32 mit einer nicht gezeichneten Ansaugleitung in Verbindung stehen kann.
In die Blechscheibe 16 sind eine Öffnung 33 sowie längliche gekrümmte Schlitze 34
eingestanzt, die sieh zwischen den Erhebungen 2o, 21 befinden und deren Form aus
Abb. 2 ersichtlich ist. Diese Schlitze stehen mit der Öffnung 33 durchAussparungen
35 in Verbindung, die in die Blechscheiben 17 und 18 eingestanzt sind und die im
Innern der Ventilsitzplatte verlaufende und in die Ringkanäle zwischen den Erhebungen
2o, 2.i der Ventilsitze ausmündende Ansaugwege bilden. Durch diese Anordnung wird
außer einer die Strömungsverhältnisse begünstigenden Formgebung gleichzeitig auh
eine wirksame Kühlung der Ventilsitzplatte mit- Hilfe des angesaugten kalten Arbeitsmittels
erzielt.
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Die zu den Druckventilen 25 führenden Arbeitsmittelwege werden gebildet
von je zwei gekrümmten Längsschlitzen 36 in der Blechplatte 16, je zwei Öffnungen
37, die den Längsschlitzen 36 entsprechende Innen- und Seitenränder aufweisen und
in,die Blechscheiben 17 und 1$ eingestanzt sind, und zwei in den Ringkanal zwischen
den Erhebungen 22 und 23 der Druckveritilsitze augmündende Öffnungen38 in der Blechscheibe
1g. Auch die Förderwege besitzen somit sehr reichliche Strömungsquer= schnitte und
daher -einen geringen Widerstand, trotzdem auch hier mit der Rücksichtnahme auf
die Verwendung möglichst großer Ringventile die Anordnung gekrümmter 'Arbeitsmittelwege
in Kauf genommen wurde. Im- Bedarfsfalle können die Strömungswiderstände noch weiterhin
dadurch vermindert werden, daß die Kanten'.der Aussparungen und Sehlitze (wie bei
39 und 4.o angedeutet) abgeschrägt bzw. abgerundet werden.
Die
Blechscheibe 18 besitzt einen über den Umfang der übrigen Blechscheiben und des
Zylinderkopfes 15 hinausragenden Randteil 28, der als Kühlrippe dient. Die Stärke
der Blechscheibe ist so gewählt, daß nur gerade der in diesem Randteil äußerstenfalls
benötigte Wärmefließquerschnitt vorhanden ist. Wo .diese Anpassung der Rippenstärke
an den Wärmefluß nicht für erforderlich erachtet wird oder mit Rücksicht auf die
durch den Ansaugkanal 35 im Innern der Ventilsitzplatte bewirkte Kühlung die Rippenfläche
als entbehrlich angesehen wird, genügt an Stelle der Blechscheiben 17 und 18 eine
einzige Scheibe von entsprechend größerer Stärke.
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Wie bereits ausgeführt wurde, werden die die Ventilsitzplatte bildenden
Blechscheiben 16, 17, 18 und i9 durch Hartlöten fest miteinander verbunden. Um die
Strömungswege dicht gegeneinander sowie gegen die Außenluft abzuschließen, müssen
die Scheiben bereits vor der Einführung in .den Schutzgasofen mechanisch fest miteinander
verbunden werden, beispielsweise durch Nieten oder noch zweckmäßiger durch einige
Punkt- oder Heftschweißungen. Bei Befolgung dieser Regel bilden die Trennungsfugen
sehr enge kapillare Spalten, die von dem beim Zusammenbau zweckmäßigerweise in die
Kanäle eingeführten und .danach im Schutzgasofen flüssig werdenden Lötmetall mit
Sicherheit ausgefüllt werden.
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Die an sich auch durch Bohren herstellbar en runden Öffnungen 35 sowie
die Öffnungen 41 und 42 für die Deckelschrauben 14 und Paßstifte 43 können mit Vorteil
im gleichen Arbeitsgang wie die Aussparungen ausgestanzt werden, denn der Erfindungsgegenstand
bietet den Vorteil, .daß auch kleine Öffnungen, die sich bei den bekannten, aus
einem einzigen starken Blech hergestellten Ventilsitzplatten nur durch spanabhebende
Bearbeitung herstellen lassen, auf dem genannten einfachen und nicht mit einem zusätzlichen
Werkzeug- und Zeitaufwand verbundenen Wege erzeugt werden. Um die richtige Lage
der einzelnen Scheiben des Blechstapels sicherzustellen, können beim Zusammenbau
die Scheiben zunächst auf zwei in zwei der Öffnungen 41 bzw. 42 passende Stifte,
die in einer geeigneten Unterlage angebracht sind, aufgereiht werden. lrn Bedarfsfalle
können zu dem gleichen Zweck aus den Scheiben in der in der Blechbearbeitungstechnik
-in sich bekannten Weise Vorsprünge herausgeprägt werden, die in die durch diesen
Prägevorgang entstandenen Vertiefungen der benachbarten Blechscheiben eingreifen.