EP1936194A1 - Saugventil mit Abhebegreifer - Google Patents

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EP1936194A1
EP1936194A1 EP20070120564 EP07120564A EP1936194A1 EP 1936194 A1 EP1936194 A1 EP 1936194A1 EP 20070120564 EP20070120564 EP 20070120564 EP 07120564 A EP07120564 A EP 07120564A EP 1936194 A1 EP1936194 A1 EP 1936194A1
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EP
European Patent Office
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valve seat
rotation sleeve
rotation
sleeve
suction valve
Prior art date
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Granted
Application number
EP20070120564
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English (en)
French (fr)
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EP1936194B1 (de
Inventor
Bernhard Spiegl
Markus Testori
Uwe Fuxa
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Hoerbiger Kompressortechnik Holding GmbH
Original Assignee
Hoerbiger Kompressortechnik Holding GmbH
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Publication date
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Application filed by Hoerbiger Kompressortechnik Holding GmbH filed Critical Hoerbiger Kompressortechnik Holding GmbH
Publication of EP1936194A1 publication Critical patent/EP1936194A1/de
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Publication of EP1936194B1 publication Critical patent/EP1936194B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/08—Actuation of distribution members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/22—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by means of valves
    • F04B49/24—Bypassing
    • F04B49/243—Bypassing by keeping open the inlet valve
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7837—Direct response valves [i.e., check valve type]
    • Y10T137/7859—Single head, plural ports in parallel
    • Y10T137/7861—Annular head
    • Y10T137/7862—Central post on seat
    • Y10T137/7865—Guide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7837—Direct response valves [i.e., check valve type]
    • Y10T137/7904—Reciprocating valves

Definitions

  • the subject invention relates to a suction valve with a valve seat and a valve catcher, between which a valve element is arranged reciprocally, and with a Abhebegreifer with a number of Abhebegreiferfingern which pass through passageways in the valve seat and abut the valve element, the Abhebegreifer means of a Abhebegreiferverformatelle arranged against rotation with respect to the valve seat and guided in the axial direction
  • Suction valves of compressors or compressors are often designed with lift-off. These serve essentially, as is well known, to start the compressor without load or to switch the compressor to idle mode.
  • these starting blocks 21 would also have to be custom-made for each valve in a costly manner and procured and stored in small quantities. The resulting costs are correspondingly high.
  • Object of the subject invention is therefore to provide a Abhebegreiferverformatêt and leadership for a Abhebegreifer a suction valve, which is equally applicable to suction valves of different geometries and without adverse effects on the function of the suction valve.
  • the Abhebegreifervertext thesis is designed as a cylindrical Vermosellesshülse, which is arranged against rotation on and concentric with the valve seat and the cylindrical Vermosellesshülse on a valve seat facing away from an area having a base with a non-circular outer contour, the Abhebegreifer a centrally arranged Section with an axially continuous concentric opening with an outer contour
  • the Abhebegreifer a centrally arranged Section with an axially continuous concentric opening with an outer contour
  • gegen Dermater inner contour is arranged and arranged to guide and anti-rotation of the Abhebegreifers the Abhebegreifer with the central portion on the anti-rotation sleeve.
  • Such anti-rotation sleeve arranged centrally radially inwards can be used in valves with a wide variety of geometries, since the rotation is independent of the geometry of the suction valve.
  • the flow conditions of the suction valve in the region of the flow channels can not be influenced by the special arrangement of the anti-rotation sleeve. Nevertheless, with the anti-rotation sleeve, a simple and secure rotation and guidance of the lift-off gripper can be realized.
  • the anti-rotation sleeve is simply arranged secured against rotation in the valve seat, if in the valve seat a concentric recess is provided with an outer contour opposite inner contour, in which the anti-rotation sleeve is inserted.
  • an axially protruding projection is provided on the valve seat facing end surface of the anti-rotation sleeve, which is arranged in a recess in the valve seat.
  • a simple limitation of the axial movement of the lift-off gripper can be achieved by providing an annular section extending in the axial direction in a region of the anti-rotation sleeve facing the valve seat. With such an arrangement creates a stop in the axial direction for the lifting gripper. Due to the height of the annular portion, the axial movement limit of the lift-off gripper can be easily adjusted.
  • the outer contour of the anti-rotation sleeve or the inner contour of the Abhebegreifers can be chosen almost arbitrarily. It is particularly advantageous to form the contour wavy, as a polygonal or polygonal, since such contours can be easily and accurately produced.
  • the anti-rotation sleeve is designed as a hollow cylinder and in the anti-rotation sleeve, a cylindrical sleeve is arranged, the materials of the anti-rotation sleeve and the sleeve of the associated function can be selected accordingly.
  • the anti-rotation sleeve may e.g. are made of a material that ensures the lowest possible friction between anti-rotation sleeve and Abhebegreifer, and the inner sleeve can be made of a material of high strength in order to transmit the fferenvorspannkraft safely on the valve seat can.
  • a suction valve 1 for example for use in compressors, consists of a valve seat 3 and a valve catcher 2. In between, a valve element 4 is arranged, which is reciprocated between the valve seat 3 and valve catcher 2 and takes over the sealing function in cooperation with the valve seat 3 in that it closes and releases the annular through-channels 13 in the valve seat 3.
  • the individual parts of the suction valve 1 are held together by a continuous bolt 8, which is screwed into the valve catcher 2, and an opposite nut 10.
  • the distance between the valve seat 3 and valve plug 2, and thus the possible valve lift, is adjusted by an intermediate spacer 9, which is arranged on the bolt 8.
  • annular outflow 14 are arranged.
  • a lift-off gripper 22 is arranged, the lift-off gripper fingers 24 of which pass through the through-channels 13 of the valve seat 3 and rest on the valve element 4.
  • the lift-off gripper 22 is held by a disc 18 of the nut 10 on a sleeve 25 which transmits the screw biasing force to the valve seat 3.
  • On the disc 18 is located on a spring 17, the opposite end of a second, from the valve seat 3 further away disc 27 rests.
  • the second disc 27 is held here via a retaining ring 29 in the Abhebegreifer 22.
  • the lift-off gripper 22 can be moved in the axial direction against the spring force of the spring 17 in the direction of the valve catcher 2, whereby the valve element 4 is lifted off the valve seat 3 and the through-channels 13 are released.
  • the axial mobility of the Abhebegreifers 22 also by any other suitable arrangement than those described here can be realized.
  • the valve element 4 comprises in this example concentrically arranged sealing rings 5, which cooperate sealingly with the valve seat 3.
  • sealing rings 5 For this purpose, respectively associated and cooperating sealing surfaces are arranged on the sealing rings 5 and the valve seat 3.
  • the sealing surfaces on the sealing rings 5 may for example be flat (ie in a normal plane of the Axis of the suction valve 1 are), the sealing rings 5 may have as sealing surfaces but also bevelled edges or the sealing rings 5 could also have toric sealing surfaces. In principle, however, other arbitrarily shaped sealing surfaces are possible.
  • the correspondingly associated sealing surfaces on the valve seat 3 are in any case also correspondingly shaped.
  • ring guide lugs 15 are at least as far out of the valve seat 3 that the sealing rings 5 remain guided during the entire ring opening movement.
  • the valve element 4 further comprises a synchronizing plate 7, which is arranged on the valve seat 3 opposite sides of the sealing rings 5 and covers the sealing rings 5.
  • the synchronizing plate 7 is spring-loaded by a series of coil springs 11 arranged in spring springs 16 on the valve catcher 2.
  • the coil springs 11 thus press the sealing rings 5 against the valve seat 3 via the synchronizing plate 7.
  • the sealing rings 5 are lifted off the valve seat 3 by the applied gas pressure against the force of the spiral springs 11.
  • spring plates could be provided in a known manner or it could be done by feathering out of the synchronizing plate 7 out resilient arms.
  • a metallic separating plate 6 is further arranged, which prevents the synchronizing plate 7 and the sealing rings 5 from touching each other directly and thus could wear each other.
  • the partition plate 6 is e.g. as a thin flat metal disc, but could also be shaped differently (according to the shape of the synchronizing plate 7 and / or the sealing rings 5), e.g. be curved.
  • the synchronous plate 7 and the partition plate 6 are of course again a series of, preferably annular (actually a series of circular ring sections, which are separated by radial webs), flow openings arranged so that the gaseous medium can pass as lossless through the suction valve 1.
  • valve element 4 of the suction valve 1 lie loosely together and are moved together during the ring opening movement. Due to the separation of the synchronizing plate 7 and sealing rings 5 through the partition plate 6, they can no longer wear each other due to the constant movement of the valve element 4.
  • the valve element can also be designed differently, eg without a separator plate 6 or without a synchronous plate 7 or with a sealing plate instead of the sealing rings 5, which is incidental to the subject invention.
  • valve rotation lock can also be made in other possible ways, e.g. by corresponding projections and stops on the individual parts.
  • the anti-rotation sleeve 20 can also be used to transfer the screw bias, whereby the sleeve 25 could also be omitted entirely, or the anti-rotation sleeve 20 could be placed on the sleeve 25 or arranged in any other way around this.
  • the anti-rotation sleeve 20 can be made of metal, such as. Bronze, brass or similar material, as well as plastic or filled or fiber reinforced plastic, e.g. PEEK, PPS, PTFE, POM or PA.
  • the material of the anti-rotation sleeve 20, depending on the material of the Abhebegreifers 22 course should be chosen so that the resulting friction between Abhebegreifer 22 and anti-rotation sleeve 20 is minimized to minimize wear by the guide.
  • the sleeve 25 is preferably made of metal or a material of similar strength in order to transmit the fferenvorschreib can.
  • the sleeve 25 and the anti-rotation sleeve 20 can of course also be manufactured as a composite part, as in Fig. 6 shown.
  • the cylindrical sleeve 25, for example made of metal, has a ribbed or grooved outer contour 31, which is encapsulated in an injection molding process for forming the anti-rotation sleeve 20 with the abutment surfaces 30, for example with a suitable plastic.
  • the sleeve 25 and the anti-rotation sleeve 20 are so positively connected together to form a composite part.
  • the anti-rotation sleeve 20 has a base surface with a non-circular outer contour, so that a cylindrical sleeve is formed, which has a lateral surface with axially aligned abutment surfaces 30 which prevent rotation in conjunction with a corresponding counter-profile has.
  • a corresponding counter-profile with the matching inner contour is incorporated at a radially central portion 28.
  • the Abhebegreifer 22 is pushed by means of this central portion 28 on the anti-rotation sleeve 20, so that the outer contour of the anti-rotation sleeve 20 and the inner contour of this section 28 cooperate. As a result, rotation of the lift-off gripper 22 with respect to the anti-rotation sleeve 20 and thus also with respect to the valve seat 3 is prevented.
  • the outer contour of the base of the anti-rotation sleeve 20 can be formed almost arbitrarily, a very simple form would be, for example, an ellipse. Examples of possible outer contours are in the FIGS. 4 and 5 shown. To Fig. 4 the outer contour is formed by juxtaposed, oppositely curved circular sections, so that a wave-shaped outer contour is formed. The wave flanks form the abutment surfaces 30 of the lateral surface.
  • the outer contour could also be formed by any polygonal or polygonal.
  • Fig. 5 is the outer contour as a hexagon, here with rounded edges, formed (of course, can be any other polygon), wherein the abutment surfaces 30 by the side surfaces of the hexagon (or polygon) are formed.
  • the inner contour of the counter-profile in the Abhebegreifer 22 would then be shaped correspondingly opposite, so here a wavy contour or a hexagon - so in turn includes corresponding stop surfaces. Due to the cooperating abutment surfaces 30 on the outer contour of the anti-rotation sleeve 20 and on the inner contour of the Abhebegreifers 22, this can no longer rotate relative to the anti-rotation sleeve 20. In order to prevent rotation of the anti-rotation sleeve 20, at least two cooperating abutment surfaces 30 on the inner and outer contour are required.
  • the anti-rotation sleeve 20 also has a guide function in which the Abhebegreifer 22 is guided by the non-circular base surface of the anti-rotation sleeve 20 in the axial direction.
  • the outer contour and the associated inner contour can be performed with a suitable game that allows the least possible unimpeded and frictionless axial movement.
  • the play should not be too large to avoid that the anti-rotation sleeve 20 can rotate back and forth in a small area, which can increase the wear.
  • Convenient in this context are contours with steep flanks, such as in Fig.
  • a prerequisite for the functioning of the rotation is, of course, that the anti-rotation sleeve 20 is arranged against rotation even with respect to the valve seat 3.
  • This can most easily be achieved by a non-positive connection in that the anti-rotation sleeve 20 is pressed against the valve seat 3 by the screw biasing force, so that it can no longer or only with great difficulty be twisted by the resulting frictional forces.
  • a form-locked connection is more secure, as in the exemplary embodiment described here Fig. 1 and 2 shown.
  • a recess 26 is arranged in the valve seat 3, which has an inner contour which represents the counter profile to the outer contour of the anti-rotation sleeve 20 (as described above).
  • FIGS. 7 and 8 Another way to arrange the anti-rotation sleeve 20 against rotation is based on the FIGS. 7 and 8 described.
  • the valve seat 3 associated end face of the anti-rotation sleeve 20 protruding from this protrusions 32, here cylindrical pins, which are placed in associated recesses 33, here holes on the valve seat 3, bringing the anti-rotation sleeve 20 relative to the valve seat 3 is no longer can twist.
  • annular section 34 extending in the axial direction is formed, which here has a (not necessarily) larger radius, such as the radius of the envelope of the lateral surface of the anti-rotation sleeve 20 , as in FIGS. 7 and 8 shown.
  • Characterized a projection 35 is formed at the transition to the annular portion 34, which can be used as an axial stop for the Abhebegreifer 22.
  • a corresponding stop for the lifting gripper 22 can also be achieved without a projection 35, for example, in which the annular section has the radius of the envelope of the outer surface of the anti-rotation sleeve 20 as outer radius.

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Abstract

Um den Abhebegreifer verdrehgesichert anzuordnen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, am Ventilsitz 3 eine verdrehgesichert und konzentrisch angeordnete Verdrehsicherungshülse 20 mit einer nicht kreisrundförmigen Außenkontur vorzusehen, auf der der Abhebegreifer 22 mit einem entsprechend gegengleich geformten radial zentralen Abschnitt 28 angeordnet wird.

Description

  • Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Saugventil mit einem Ventilsitz und einem Ventilfänger, zwischen denen ein Ventilelement hin- und herbeweglich angeordnet ist, und mit einem Abhebegreifer mit einer Anzahl von Abhebegreiferfingern, die durch Durchgangskanäle im Ventilsitz durchgreifen und am Ventilelement anliegen, wobei der Abhebegreifer mittels einer Abhebegreiferverdrehsicherung gegenüber dem Ventilsitz verdrehgesichert angeordnet und in axialer Richtung geführt ist
  • Saugventile von Verdichtern bzw. Kompressoren sind häufig mit Abhebgreifen ausgeführt. Diese dienen im Wesentlichen, wie hinlänglich bekannt, dazu, den Kompressor lastlos hochzufahren bzw. den Kompressor auf Leerlaufbetrieb zu schalten.
  • Um speziell bei trocken laufenden Kompressoren den Verschleiß des Abhebegreifers an der Führung zu verhindern werden bereits seit Jahren Führungsbänder und Führungsringe in den Greiferführungen verwendet, wie z.B. in der EP 686 770 A2 oder der DE 44 31 512 A1 gezeigt. Zusätzlich wird die Verdrehung des Abhebegreifers durch die Verwendung von Anlaufblöcken 21 aus Kunststoff begrenzt, wie in Fig. 3 dargestellt. Dabei werden diese Anlaufböcke 21 mittels Schrauben 23, vorzugsweise radial innen, am Ventilsitz 3 angeschraubt. Im Fall, dass auf diese Verdrehsicherung verzichtet wird, würden die Greiferfinger 24 durch die Verdrehung des Abhebegreifers an den Stegen der Durchgangsöffnungen 13 am Ventilsitz 3 reiben und könnten aufgrund des dadurch auftretenden hohen Verschleißes eine Schädigung des Ventils und/oder des Abhebegreifers selbst verursachen. Aufgrund der geometrischen Vielfalt der Ventilausführungen müssten diese Anlaufblöcke 21 darüber hinaus für jedes Ventil aufwendig maßgeschneidert und in kleinen Stückzahlen beschafft und gelagert werden. Die damit verursachten Kosten sind entsprechend hoch. Außerdem können die Anlaufböcke 21, insbesondere bei kleineren Ventilen, die Strömungsverhältnisse im Ventil negativ beeinflussen.
  • Aufgabe der gegenständlichen Erfindung ist es daher eine Abhebegreiferverdrehsicherung und -führung für einen Abhebegreifer eines Saugventils anzugeben, die bei Saugventilen unterschiedlicher Geometrien gleichermaßen und ohne negative Auswirkungen auf die Funktion des Saugventils einsetzbar ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst, indem die Abhebegreiferverdrehsicherung als zylinderförmige Verdrehsicherungshülse ausgeführt ist, die verdrehgesichert am und konzentrisch zum Ventilsitz angeordnet ist und die zylinderförmige Verdrehsicherungshülse an einem dem Ventilsitz abgewandten Bereich eine Mantelfläche mit einer Grundfläche mit einer nicht kreisrunden Außenkontur aufweist, am Abhebegreifer ein zentral angeordneter Abschnitt mit einer axial durchgehenden konzentrischen Öffnung mit einer zur Außenkontur gegengleicher Innenkontur angeordnet ist und zur Führung und Verdrehsicherung des Abhebegreifers der Abhebegreifer mit dem zentralen Abschnitt auf der Verdrehsicherungshülse angeordnet ist. Eine solche zentral radial innen angeordnet Verdrehsicherungshülse kann bei Ventilen mit den unterschiedlichsten Geometrien eingesetzt werden, da die Verdrehsicherung unabhängig von der Geometrie des Saugventils ist. Außerdem können die Strömungsverhältnisse des Saugventils im Bereich der Durchströmkanäle durch die besondere Anordnung der Verdrehsicherungshülse nicht beeinflusst werden. Trotzdem kann mit der Verdrehsicherungshülse eine einfache und sichere Verdrehsicherung und Führung des Abhebegreifers realisiert werden.
  • Die Verdrehsicherungshülse wird einfach verdrehgesichert im Ventilsitz angeordnet, wenn im Ventilsitz eine konzentrische Vertiefung mit einer zur Außenkontur gegengleichen Innenkontur vorgesehen ist, in der die Verdrehsicherungshülse gesteckt wird. Alternativ kann an der dem Ventilsitz zugewandten Stirnfläche der Verdrehsicherungshülse ein axial davon abstehender Vorsprung vorgesehen ist, der in einer Vertiefung im Ventilsitz angeordnet ist.
  • Eine einfache Beschränkung der axialen Bewegung des Abhebegreifers kann erzielt werden, indem in einem dem Ventilsitz zugewandten Bereich der Verdrehsicherungshülse ein sich in axialer Richtung erstreckender ringförmiger Abschnitt vorgesehen ist. Mit einer solchen Anordnung entsteht ein Anschlag in axialer Richtung für den Abhebegreifer. Durch die Höhe des ringförmigen Abschnittes kann die axiale Bewegungsgrenze des Abhebegreifer einfach eingestellt werden.
  • Die Außenkontur der Verdrehsicherungshülse bzw. die Innenkontur des Abhebegreifers kann nahezu beliebig gewählt werden. Dabei ist besonders vorteilhaft, die Kontur wellenförmig, als Polygonzug oder als Vieleck zu formen, da solche Konturen einfach und genau hergestellt werden können.
  • Wenn die Verdrehsicherungshülse als Hohlzylinder ausgeführt ist und in der Verdrehsicherungshülse eine zylinderförmige Hülse angeordnet ist, können die Materialien der Verdrehsicherungshülse und der Hülse der zugeordneten Funktion entsprechend gewählt werden. Die Verdrehsicherungshülse kann z.B. aus einem Material gefertigt werden, das eine möglichst geringe Reibung zwischen Verdrehsicherungshülse und Abhebegreifer sicherstellt, und die innen liegende Hülse kann aus einen Material hoher Festigkeit gefertigt werden, um die Schraubenvorspannkraft sicher auf den Ventilsitz übertragen zu können.
  • Die gegenständliche Erfindung wird im Nachfolgenden anhand der schematischen, nicht einschränkenden Figuren 1 bis 8, die jeweils ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen, beschrieben. Dabei zeigt
    • Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Saugventil mit einem Abhebegreifer,
    • Fig. 2 eine Explosionsdarstellung dieses Saugventils,
    • Fig. 3 eine Verdrehsicherung für den Abhebegreifer nach dem Stand der Technik,
    • Fig. 4 und 5 je ein Beispiel einer möglichen Grundfläche der zylinderförmigen Verdrehsicherungshülse,
    • Fig. 6 eine Detailansicht einer zylinderförmigen Verdrehsicherungshülse und
    • Fig. 7 und 8 eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Verdrehsicherungshülse.
  • Der grundsätzliche Aufbau eines Saugventils 1 ist hinlänglich bekannt, weshalb hier nur kurz unter Bezugnahme auf die Figs. 1 und 2 darauf eingegangen wird. Ein Saugventil 1, z.B. für den Einsatz in Verdichtern, besteht aus einem Ventilsitz 3 und einem Ventilfänger 2. Dazwischen ist ein Ventilelement 4 angeordnet, das zwischen Ventilsitz 3 und Ventilfänger 2 hin- und herbewegt wird und im Zusammenwirken mit dem Ventilsitz 3 die Dichtungsfunktion übernimmt, indem es die ringförmigen Durchgangskanäle 13 im Ventilsitz 3 verschließt und freigibt. Die einzelnen Teile des Saugventils 1 werden durch einen durchgehenden Bolzen 8, der in den Ventilfänger 2 geschraubt wird, und einer gegenüberliegenden Mutter 10 zusammengehalten. Der Abstand zwischen Ventilsitz 3 und Ventilfänger 2, und somit der mögliche Ventilhub, wird durch eine dazwischen liegende Distanzscheibe 9, die am Bolzen 8 angeordnet ist, eingestellt. Im Ventilfänger 2 sind weiters ringförmige Abströmkanäle 14 angeordnet.
  • Am dem Ventilelement 4 abgewandten Ende des Bolzens 8 ist ein Abhebegreifer 22 angeordnet, dessen Abhebegreiferfinger 24 durch die Durchgangskanäle 13 des Ventilsitzes 3 hindurch greifen und am Ventilelement 4 anliegen. Der Abhebegreifer 22 wird über eine Scheibe 18 von der Mutter 10 an einer Hülse 25, die die Schraubenvorspannkraft auf den Ventilsitz 3 überträgt, gehalten. An der Scheibe 18 liegt eine Feder 17 an, deren gegenüberliegendes Ende an einer zweiten, vom Ventilsitz 3 weiter entfernt liegenden Scheibe 27 anliegt. Die zweite Scheibe 27 wird hier über einen Sicherungsring 29 im Abhebegreifer 22 gehalten. Aufgrund dieser Anordnung kann der Abhebegreifer 22 in axialer Richtung gegen die Federkraft der Feder 17 in Richtung Ventilfänger 2 bewegt werden, wodurch das Ventilelement 4 vom Ventilsitz 3 abgehoben wird und die Durchgangskanäle 13 freigegeben werden. Die Rückstellung des Abhebegreifers 22 erfolgt dabei selbsttätig durch die Federkraft der Feder 17. Selbstverständlich kann die axiale Beweglichkeit des Abhebegreifers 22 auch durch eine beliebig andere geeignete Anordnung als die hier beschriebene realisiert werden.
  • Das Ventilelement 4 umfasst in diesem Beispiel konzentrisch angeordnete Dichtringe 5, die mit den Ventilsitz 3 dichtend zusammenwirken. Dazu sind an den Dichtringen 5 und am Ventilsitz 3 jeweils zugeordnete und zusammenwirkende Dichtflächen angeordnet. Die Dichtflächen an den Dichtringen 5 können zum Beispiel eben sein (also in einer Normalebene der Achse des Saugventils 1 liegen), die Dichtringe 5 können als Dichtflächen aber auch abgeschrägte Kanten aufweisen oder die Dichtringe 5 könnten auch torisch ausgebildete Dichtflächen aufweisen. Grundsätzlich sind aber auch andere beliebig geformte Dichtflächen möglich. Die entsprechend zugeordneten Dichtflächen am Ventilsitz 3 sind dabei auf jeden Fall ebenfalls entsprechend geformt.
  • Am Ventilsitz 3 sind über den Umfang verteilt und in unterschiedlichen radialen Abständen eine Anzahl von in Richtung der Dichtringe 5 abstehenden Ringführungsnasen 15 angeordnet, zwischen denen die einzelnen Dichtringe 5 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung geführt angeordnet sind. Die Ringführungsnasen 15 stehen dabei zumindest soweit aus dem Ventilsitz 3 heraus, dass die Dichtringe 5 während der gesamten Ringöffnungsbewegung geführt bleiben.
  • Das Ventilelement 4 umfasst weiters eine Synchronplatte 7, die an den dem Ventilsitz 3 gegenüberliegenden Seiten der Dichtringe 5 angeordnet ist und die Dichtringe 5 überdeckt. Die Synchronplatte 7 wird durch eine Reihe von in Federnestern 16 am Ventilfänger 2 angeordneten Spiralfedern 11 federbelastet. Die Spiralfedern 11 drücken somit die Dichtringe 5 über die Synchronplatte 7 gegen den Ventilsitz 3. Während der Ringöffnungsbewegung werden die Dichtringe 5 durch den anstehenden Gasdruck entgegen der Kraft der Spiralfedern 11 vom Ventilsitz 3 abgehoben. Anstelle der Spiralfedern 11 könnten in bekannter Weise aber auch Federplatten vorgesehen sein oder es könnte die Befederung durch aus der Synchronplatte 7 heraus gebogene federnde Arme erfolgen.
  • Zwischen der Synchronplatte 7 und den Dichtringen 5 ist weiters eine metallische Trennplatte 6 angeordnet, die verhindert, dass sich die Synchronplatte 7 und die Dichtringe 5 direkt berühren und sich somit gegenseitig verschleißen könnten. Die Trennplatte 6 ist z.B. als dünne ebene Metallscheibe ausgeführt, könnte aber auch beliebig anders (entsprechend der Form der Synchronplatte 7 und/oder der Dichtringe 5) geformt sein, z.B. gekrümmt sein. In der Synchronplatte 7 und die Trennplatte 6 sind natürlich wieder eine Reihe von, bevorzugt ringförmigen (eigentlich eine Reihe von Kreisringabschnitten, die durch Radialstege getrennt werden), Durchströmöffnungen angeordnet, damit das gasförmige Medium möglichst verlustlos durch das Saugventil 1 durchtreten kann.
  • Die Synchronplatte 7, die Trennplatte 6 und die Dichtringe 5 bilden in diesem Beispiel das Ventilelement 4 des Saugventils 1, liegen lose aneinander und werden während der Ringöffnungsbewegung gemeinsam bewegt. Durch die Trennung von Synchronplatte 7 und Dichtringen 5 durch die Trennplatte 6 können sich diese durch die ständige Bewegung des Ventilelements 4 nicht mehr gegenseitig verschleißen. Selbstverständlich kann das Ventilelement auch anders ausgeführt sein, z.B. ohne Trennplatte 6 oder ohne Synchronplatte 7 oder mit einer Dichtplatte anstelle der Dichtringe 5, was für die gegenständliche Erfindung nebensächlich ist.
  • Damit die Durchströmöffnungen 20 der Synchronplatte 7 und der Trennplatte 6 zu den Durchgangskanälen 13 des Ventilsitzes 3 bzw. den Abströmkanälen 14 des Ventilfängers 2 richtig positioniert bleiben (und den verfügbaren Strömungsquerschnitt nicht verkleinern), wird verhindert, dass sich diese Teile relativ zueinander verdrehen, was durch einen durch diese Teile durchgesteckten Verdrehsicherungsstift 12, der auch im Ventilfänger 2 und im Ventilsitz 3 steckt, erreicht werden kann. Diese Ventilverdrehsicherung kann aber natürlich auch auf andere möglichen Arten hergestellt werden, z.B. durch entsprechende Vorsprünge und Anschläge an den einzelnen Teilen.
  • Um zu verhindern, dass sich der Abhebegreifer 22 gegenüber dem Ventilsitz 3 verdreht, da dadurch die Abhebegreiferfinger 24 an den radialen Stegen zwischen den Durchgangskanälen 13 anliegen und reiben könnten, was zu einem erhöhten Verschleiß und/oder einer Beschädigung der Abhebegreiferfinger 24 und/oder des Ventilsitzes 3 führen kann, ist eine Abhebegreiferverdrehsicherung vorgesehen. Diese besteht aus einer zylinderförmigen Verdrehsicherungshülse 20, die verdrehgesichert im Ventilsitz 3 gehalten wird. Diese Verdrehsicherungshülse 20 ist dabei konzentrisch um den Bolzen 8 und zwischen Ventilsitz 3 und Mutter 10 angeordnet. Die Verdrehsicherungshülse 20 kann dabei auch zum Übertragen der Schraubenvorspannung verwendet werden, womit die Hülse 25 auch gänzlich entfallen könnte, oder die Verdrehsicherungshülse 20 könnte auf die Hülse 25 gesteckt oder in anderer Weise um diese angeordnet werden. Die Verdrehsicherungshülse 20 kann dabei aus Metall, wie z.B. Bronze, Messing oder ähnlichem Material, sowie aus Kunststoff oder gefüllten bzw. faserverstärktem Kunststoff, wie z.B. PEEK, PPS, PTFE, POM oder PA, gefertigt sein. Grundsätzlich sollte das Material der Verdrehsicherungshülse 20 in Abhängigkeit vom Material des Abhebegreifers 22 natürlich so gewählt werden, dass die entstehende Reibung zwischen Abhebegreifer 22 und Verdrehsicherungshülse 20 möglichst gering wird, um den Verschleiß durch die Führung zu minimieren. Die Hülse 25 wird bevorzugt aus Metall oder einem Material ähnlicher Festigkeit gefertigt, um die Schraubenvorspannung übertragen zu können.
  • Die Hülse 25 und die Verdrehsicherungshülse 20 können natürlich auch als Verbundteil gefertigt werden, wie in Fig. 6 dargestellt. Die zylindrische Hülse 25, z.B. aus Metall, hat dabei eine gerippte oder gerillte Außenkontur 31, die in einem Spritzgussverfahren zur Ausformung der Verdrehsicherungshülse 20 mit den Anschlagsflächen 30 umspritzt wird, z.B. mit einem geeigneten Kunststoff. Die Hülse 25 und die Verdrehsicherungshülse 20 werden so formschlüssig miteinander zu einem Verbundteil verbunden.
  • Die Verdrehsicherungshülse 20 weist eine Grundfläche mit einer nicht kreisrunden Außenkontur auf, sodass eine zylinderförmige Hülse entsteht, die eine Mantelfläche mit axial ausgerichteten Anschlagsflächen 30, die in Verbindung mit einem entsprechenden Gegenprofil eine Verdrehung verhindern, aufweist. Am Abhebegreifer 22 ist an einem radial zentralen Abschnitt 28 ein entsprechendes Gegenprofil mit der passenden Innenkontur eingearbeitet. Der Abhebegreifer 22 wird mittels dieses zentralen Abschnitts 28 auf die Verdrehsicherungshülse 20 aufgeschoben, sodass die Außenkontur der Verdrehsicherungshülse 20 und die Innenkontur dieses Abschnitts 28 zusammenwirken. Dadurch wird ein Verdrehen des Abhebegreifers 22 gegenüber der Verdrehsicherungshülse 20 und somit auch gegenüber dem Ventilsitz 3 verhindert.
  • Die Außenkontur der Grundfläche der Verdrehsicherungshülse 20 kann dabei nahezu beliebig geformt sein, eine sehr einfache Form wäre z.B. eine Ellipse. Beispiele für mögliche Außenkonturen sind in den Figuren 4 und 5 dargestellt. Nach Fig. 4 wird die Außenkontur durch aneinander gereihte, entgegengesetzt gekrümmte Kreisabschnitte gebildet, sodass eine wellenförmige Außenkontur entsteht. Die Wellenflanken bilden dabei die Anschlagsflächen 30 der Mantelfläche. Die Außenkontur könnte aber auch durch einen beliebigen Polygonzug oder ein Vieleck gebildet werden. In Fig. 5 ist die Außenkontur als Sechseck, hier mit abgerundeten Kanten, geformt (kann natürlich auch jedes andere Vieleck sein), wobei die Anschlagsflächen 30 durch die Seitenflächen des Sechsecks (bzw. Vielecks) gebildet werden. Die Innenkontur des Gegenprofils im Abhebegreifer 22 wäre dann entsprechend gegengleich geformt, also hier eine wellenförmige Kontur oder ein Innensechseck - umfasst also wiederum entsprechende Anschlagsflächen. Durch die zusammenwirkenden Anschlagsflächen 30 an der Außenkontur der Verdrehsicherungshülse 20 und an der Innenkontur des Abhebegreifers 22 kann sich dieser gegenüber der Verdrehsicherungshülse 20 nicht mehr verdrehen. Um ein Verdrehen der Verdrehsicherungshülse 20 verhindern zu können, sind zumindest je zwei zusammenwirkende Anschlagsflächen 30 auf der Innen- und Außenkontur erforderlich.
  • Die Verdrehsicherungshülse 20 hat aber auch eine Führungsfunktion, in dem der Abhebegreifer 22 durch die nicht kreisrundförmige Grundfläche der Verdrehsicherungshülse 20 in axialer Richtung geführt wird. Dazu können die Außenkontur und die zugehörige Innenkontur mit einem geeigneten Spiel ausgeführt werden, das eine möglichst ungehinderte und reibungsfreie axiale Bewegung zulässt. Allerdings sollte das Spiel nicht zu groß werden, um zu vermeiden, dass sich die Verdrehsicherungshülse 20 in einem kleinen Bereich hin- und herdrehen kann, was den Verschleiß erhöhen kann. Günstig sind in diesem Zusammenhang Konturen mit steilen Flanken, wie z.B. in Fig. 4 gezeigt, da dann der Abhebegreifer sehr genau ausgerichtet werden kann, eine sehr sichere Führung sichergestellt ist und ein Spiel des Abhebegreifers 22 in Umfangsrichtung (und damit ein Hin- und Herdrehen) sehr klein gehalten werden kann. Ebenfalls kann durch eine geeignete Werkstoffwahl die Reibung zwischen Verdrehsicherungshülse 20 und Abhebegreifer 22 reduziert werden.
  • Eine Voraussetzung für das Funktionieren der Verdrehsicherung ist natürlich, dass die Verdrehsicherungshülse 20 selbst verdrehgesichert gegenüber dem Ventilsitz 3 angeordnet ist. Das kann am einfachsten durch eine kraftschlüssige Verbindung erreicht werden, indem die Verdrehsicherungshülse 20 durch die Schraubenvorspannkraft gegen den Ventilsitz 3 gepresst wird, sodass sich diese durch die entstehenden Reibungskräfte nicht mehr oder nur sehr schwer Verdrehen kann. Sicherer ist jedoch eine formschlüssige Verbindung, wie im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 gezeigt. Dazu ist im Ventilsitz 3 eine Vertiefung 26 angeordnet, die eine Innenkontur aufweist, die das Gegenprofil zur Außenkontur der Verdrehsicherungshülse 20 (wie oben beschrieben) darstellt. Bei dieser Verbindung muss kein Spiel vorhanden sein, sondern es könnte auch ein Presssitz vorgesehen sein, sodass sich die Verdrehsicherungshülse 20 gegenüber dem Ventilsitz 3 überhaupt nicht verdrehen kann und sicher im Ventilsitz 3 gehalten wird. Diese Vertiefung 26 kann dabei mit einem gängigen Verfahren, wie z.B. Fräsen, Erodieren, Bohren, etc. hergestellt werden. Wenn die Kontur aus Kreisabschnitten besteht, kann die Kontur besonders einfach durch Bohren hergestellt werden.
  • Eine andere Möglichkeit, die Verdrehsicherungshülse 20 verdrehgesichert anzuordnen wird anhand der Figuren 7 und 8 beschrieben. Hier sind an der dem Ventilsitz 3 zugeordneten Stirnfläche der Verdrehsicherungshülse 20 von dieser abstehende Vorsprünge 32, hier zylinderförmige Zapfen, angeordnet, die in zugeordnete Vertiefungen 33, hier Bohrungen, am Ventilsitz 3 gesteckt werden, womit sich die Verdrehsicherungshülse 20 gegenüber dem Ventilsitz 3 nicht mehr verdrehen kann.
  • Weiters kann vorgesehen sein, dass an einem dem Ventilsitz 3 zugeordneten Bereich der Verdrehsicherungshülse 20 ein sich in axialer Richtung erstreckender ringförmiger Abschnitt 34 angeformt ist, der hier einen (nicht notwendiger Weise) größeren Radius aufweist, wie der Radius der Einhüllenden der Mantelfläche der Verdrehsicherungshülse 20, wie in Fig. 7 und 8 gezeigt. Dadurch wird am Übergang zum ringförmigen Abschnitt 34 ein Vorsprung 35 gebildet, der als axialer Anschlag für den Abhebegreifer 22 verwendet werden kann. Damit kann die axiale Bewegung des Abhebegreifers 22 begrenzt werden. Ein entsprechender Anschlag für den Abhebegreifer 22 kann aber auch ohne Vorsprung 35 erzielt werden, z.B. in dem der ringförmige Abschnitt als Außenradius den Radius der Einhüllenden der Mantelfläche der Verdrehsicherungshülse 20 aufweist.

Claims (10)

  1. Saugventil mit einem Ventilsitz (3) und einem Ventilfänger (2), zwischen denen ein Ventilelement (4) hin- und herbeweglich angeordnet ist, und mit einem Abhebegreifer (22) mit einer Anzahl von Abhebegreiferfingern (24), die durch Durchgangskanäle (13) im Ventilsitz (3) durchgreifen und am Ventilelement (4) anliegen, wobei der Abhebegreifer (22) mittels einer Abhebegreiferverdrehsicherung gegenüber dem Ventilsitz (3) verdrehgesichert angeordnet und in axialer Richtung geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abhebegreiferverdrehsicherung als zylinderförmige Verdrehsicherungshülse (20) ausgeführt ist, die verdrehgesichert am und konzentrisch zum Ventilsitz (3) angeordnet ist und die zylinderförmige Verdrehsicherungshülse (25) eine Grundfläche mit einer nicht kreisrunden Außenkontur aufweist, dass am Abhebegreifer (22) ein zentral angeordneter Abschnitt (28) mit einer axial durchgehenden konzentrischen Öffnung mit einer zur Außenkontur gegengleichen Innenkontur angeordnet ist und dass zur Führung und Verdrehsicherung des Abhebegreifers (22) der Abhebegreifer (22) mit dem zentralen Abschnitt (28) auf der Verdrehsicherungshülse (25) angeordnet ist.
  2. Saugventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Ventilsitz (3) eine konzentrische Vertiefung (26) mit einer zur Außenkontur gegengleichen Innenkontur vorgesehen ist, in der die Verdrehsicherungshülse (20) angeordnet ist.
  3. Saugventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Ventilsitz (3) zugewandten Stirnfläche der Verdrehsicherungshülse (20) ein davon in axialer Richtung abstehender Vorsprung (32) vorgesehen ist, der in einer Vertiefung (33) im Ventilsitz (3) angeordnet ist.
  4. Saugventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dem Ventilsitz (3) zugewandten Bereich der Verdrehsicherungshülse (20) ein sich in axialer Richtung erstreckender ringförmiger Abschnitt vorgesehen ist.
  5. Saugventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur der Verdrehsicherungshülse (20) bzw. die Innenkontur des zentralen Abschnitts (28) des Abhebegreifers (22) wellenförmig geformt ist, bevorzugt mit Kreisabschnitten mit abwechselnd gegengleichen Krümmungen.
  6. Saugventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur der Verdrehsicherungshülse (20) bzw. die Innenkontur des zentralen Abschnitts (28) des Abhebegreifers (22) als Polygonzug geformt ist.
  7. Saugventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur der Verdrehsicherungshülse (20) bzw. die Innenkontur des zentralen Abschnitts (28) des Abhebegreifers (22) als Vieleck geformt ist.
  8. Saugventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherungshülse (20) aus Metall oder Kunststoff bzw. gefüllten oder faserverstärktem Kunststoff gefertigt ist.
  9. Saugventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherungshülse (20) als Hohlzylinder ausgeführt ist und in der Verdrehsicherungshülse (20) eine zylinderförmige Hülse (25) angeordnet ist.
  10. Saugventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherungshülse (20) und die zylinderförmige Hülse (25) als Verbundteil gebildet sind.
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