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Ringplattenventil Die Erfindung bezieht sich auf die Befederung der
Ventilplatte von Ventilen., insbeson(dere Veirdichterventilen mit mehreren Ringspalten.
Derartige Ventile sind meist mit einer Ventilplatte abgedeckt, die aus Abdeekringen
und Verbindungsstegen besteht, wobei jedem Ringschlitz des Ventils.itzes ein Abdeckring
dier Ventilplatte zugeordnet ist. Die Ventilplatte ;ist durch Federorgane im Schließsinn
belastet.
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Diese Federorgane sind bei kleineren Ventilen meist als Federplatten
ausgebildet, diie in ihrer Grundform ;der Ventilplatte entsprechen., also aus Ringen
und radialen Verbindungsstegen bestehen. Bei älteren Ausführungsformen dieser Federplatten
sind einzelne Ringteile an geeigneten Stellen, z. B. knapp neben den Radiadstegen
durchtrennt, so, daß krei:sibogenförmiige Arme entstehen, die aus der Ebene der
Federplatte gebogen werden und ;dann die .eigentlichen Federelemente darstellen.
Da !diese Federarme über ihre ganze Länge gleich breit sind, ist bei Belastung die
Biegespannung an der Wurzel am größten. Dort treten daher auch relativ oft Brüche
auf. Beim Zusammendrücken der Federplatte- deformiert jeder Federarm den Radialsteg
der Platte, von ;dem er ausgeht, durch Verwindung. Es ist auch zu beachten, daß
überall dort tangentiiale Kräfte auf die Ventilplatte übertragen werden, wo Federairme
nur in einem Drehsinn über der Ventilplatte angeordnet sind. Diiese tangentiialen
Kräfte ergeben
im ihrer Summe Drehmomente. Diese uneir.vünschten
Drehmomente bewirken zusätzliche Reibung und Verschleiß an Führungsstiften bzw.
Führungsstiftlöchern. Als weiteren Nachteil wäre zu nennen,-daß die Federkräfte
nur an wenigen Punkten, also höchst umgleichmäßig auf den zu befeideirnden Teil,
z. B. die Ventilplatte, übertragen werden. Aus Festigkeiits.gründen ist meiist,der
äußere Ring der Federplatte ganz, d. h. erst der zweite Ring von außen trägt Faderarme.
Dies hat zur Folge, diaß gerade jener Abdeckring der Ventilplatte, der durch das
Druckmedium am meisten belastet ist, nämkch der äußerste, u:nbefedert bleibt und
die Abstützkräfte von den felderbelasteten Abdeokringen über @die Radiiralls-tege
auf ihn übertragen -werden müssen, was zu Deformierungen und Spannungen der Ventilplatte
führt.
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Es sind auch Federetemvente bekannt, welche in der Hauptprojektion
etwa die Form der Ventilplatte aufweisen, jedoch als Kegelscheibenfederelemente
ausgebilidetsind. Zur Verminderung der Steifigkeit siavd alle Ringteile Abis auf
einen radial und symmetnisch zu idan radialen Stegen geschlitzt, so diaß die Deformation
durch Stulpung des unverletzten Ringes sowie durch. Biegung der radialen Stege erfolgt.
Der Vorteil dieser Anordnung ist eine rein, axiale Belastung der Ventilplatte ohne
Auftreten von Tangentiolkräften, der Nachteil, daß eine für das. Ventil günstige
Federcharakteristik nur durch Zuhilfenahme von besonderen Mitteln, etwa durch Zwischenschalten
ebener Platten zu erreichen eist. Auch ist der Deformationsweg einer einzelnen Feder
verhältnismäßig klein.
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Der Nachteil der kurzen und daher steifen Federarme besteht auch,
bei einer Ausführung der Federplatte, welche die radiiialen Schlitze in den Ringteilen
symmetrisch zu den radialen Stegen angeordnet hat, wobei die federnden Arme nach
derselben Richtung aus der Pilattenebene gebogen sind. Auch hier ist die Ventilplattenbelastung
rein axial.
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Allen diesen Ausführungen von Federplatten haftet der Mangel @an,
!daß nur ein Teil der Ventilplattenabdeckringe von den Federn belastet werden. Eine
lese Mängel zium großen Teil behebende Konstruktion wurde durch die sogenannten
Zungenfederpl@atten geschaffen. Diese Zungenfederpl.atten weisen eibenfäls die Grundform
der Ventilplatte auf und erhailten durch sekantenartig verlaufende Einschnitte an
den Rändern .der Ringteile viele kurze tappen- oder zungenartige Federarme, welche
als Körper armnähernd gleicher Festigkeit :sehr .günstige bei Biegebeannspruahung
aufweiisen. Bei viehltingigen Ventilen werden jedoch die einzielnen. Ringteile sehr
schmäl und die Federzungen infolgedessen sehr kurz, di-e Federwirkung im ganzen
,gesehen daher hart, der Federweg pro Federplatte sehr klein. Bei diesen Zungenfederpl@attem,
welche mit die einzelnen Ringteile nicht durchtrennenden Schlitzen versehern, sind,
weisen laus Herstellungsgründen alle Federzungen eineis Ringes in die gleiche Drehrichtung
und erzeugen daher bei Belastung ein- bestimmtes Drehmoment. Dem kann bis zu einem
gewissen Grald dadurch entgegengewirkt werden, .daß die Federzungen des benachbarten,
weiter innen liegenden Ringes nach der anderen Drehrichtung weisen ,und @dementsprechmd
ein dem ersten entgegengesetztes Drehmoment bewirken. Da jedoch die Zahl der Federzungen
pro Ring rasch abnimmt, je weiter innen der Ring liegt, ist ein vollständiger Ausgleich
des durch die Federzungen des .äußersten Ringes hervorgerufenen Drehmomentes meist
nicht möglich.
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Die Erfindung sieht ein e Federplatte vor, bei der die Ringsektoren
zwdechen je zwei, Rad:ialstegen nur einmal, dafür aber durchgehend schräg geschlitzt
werden. Durch geeeignete, z. B. spiralige Linienführung 'der Trennschlitze in den
Kresbogehtetiden zwischen !den Radialstege n kann. auch hier erreicht werden, daß
de Federzungen als Körper annähernd gleicher Festigkeit ausgebildet sind. Sie send
wesentlich länger als die Zungen der Zungenfederpilatte ibekanuter Bauart und geben
daher bei größerem Federweg eine weichere Federwirkung. Werden immer je zwei
am gleichen Rardialweg gegenüberliegende Fedarziungen auf die gleiche Seite .der
Platte ausgebogen, so unterbl@enbt bei Belastung der Federplatte die Verwindung
der Ra@dialstege. Bei der erfindungsgemäßen Federplatte finit durchgehender schräger
Schlitzung liegen die Verhältnisse bezüglich der Tangentialkräfte wesentlich günstiger.
Die beiden z,unn selhen Schrägschlitz gehörigem, Federzungen erzeugen bei ihrer
Belastung entgegengesetzt gerichtete Drehmomente, die einander zum größten Teil
aufheben. Es überwiegen die Drehmomente der äußeren Federzungen um ein geringes
gegenüber jenen der inneren. Ist die Anzahl der radilalen Stege gerade, so können
je .zwei zusammengehörige Federarme bezüglich der radialen Stege symmetrisch =sgeb@iil!det
wenden, indem idie Trennschnitte abwechselnd als rechts- und linksläufige Spiralen
ausgebÜdet sind. Hverdureh wird ein Ausgleich der auf die Ventilplatte übertragenvden
Momente erreicht. Wo dies wegen ungerader Anzahl der Radialstege nicht möglich ist,
können z. B. alle Schlitze des ersten Ringes. nach rechtsläufigen, alile Schlitze
des zweitem Ringers nach linksläufigen Spiralen ausgeführt sein, was ebenfalls einen
recht guten Ausgleich schafft. Bei drei geschlitzten Ringen könnten. ,die Schlitze,dels:
zweiten und dritten. Ringes untereinander gleich, jedoch entgegengesetzt zu jenen
des ersten Ringios gerichtet seine.
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Die Figuren zeigen, drei Ausführungsformen !des Erfindungsgegenstandes,
und zwar stellt Fig. reine Vederplatte mit drei Radialstegen für ein Ventil an!it
idrei Durchlaß-ningkanälari dar, wobei allie .drei Ringe der Federplatte geschlitzt
sind. Die Schlitze verilaufen am äußersten Ring im Uhrzeigersnnn von außen, nach:
innen, am wittleren und a-rn,innneren Ring von innen nach außen.
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Fig. 2 zeigt eine Federplatte mit vier Radialstegen für eine drekingiges
Ventil, wobei die zwei äußeren Ringe gesichlntzt stand. Die Trennschlitze
sind
an jeden Ring abwechselnd Teile von rechrts-bzw. linksgängigen Spiralen.
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Fig. 3 gibt eine Federplatte mit sechs Radialstegen für -ein Vierningventil
wieder, wobei die drei äußeren Ringe der Federplatte geschlitzt sind. Die Schlitzführung
:isst :die gleiche wie bei Fig. i.
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Es bedeuten i Ringteile der Federplatte, 2 Radialstege der Federplatte,
3 Schlitze, 4 Federzungen, 5 Bohrungen für den Führungsstift.