DE1500081A1 - Ringventil fuer Kolbenverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ringventil für Kolbenverdichter, mit einem Verschlußorgan zwischen Ventilsitz und Fänger, das durch eine zur Ventilachse konzentrische Schraubenfeder geführt ist, die mit einem Ende am Fänger und mit dem anderen Ende am Verschlußorgan auf je einer Zylinderfläche zentriert ist.

Ringventile dieser Art, bei denen das Verschlußorgan ohne sonstige Führung lediglich durch die Belastungsfeder geführt ist, sind bereits in verschiedenen Ausführungen bekannt. Sie zeichnen sich durch einfachen Aufbau und durch die reibungsfreie, ohne Verschleiß arbeitende Führung aus. Bei den bisher bekannten Ausführungen hat sich jedoch gezeigt, daß insbesondere bei der Verwendung derartiger Ringventile für Hochdruckverdichter schon nach verhältnismäßig kurzer Betriebszeit Abnützungserscheinungen an der Dichtfläche des Ventilsitzes und an dem darauf aufschlagenden Verschlußorgan Auftreten, die zu einem Undichtwerden des Ventils führen. Beispielsweise wurde beobachtet, daß sich die Kanten des Verschlußorgans in die Dichtfläche des Ventilsitzes einschlagen, was auf ein schräges Auftreffen des Verschlußorgans auf den Ventilsitz schließen läßt.

Die Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, daß die auftretenden Abnützungserscheinungen auf eine ungenaue Führung des Verschlußorgans während des Betriebes zurückzuführen sind. Bekanntlich können bei der Herstellung von Schraubenfedern keine engen Toleranzen für den Innen- und Außendurchmesser der Endwindungen eingehalten werden, so daß zur Ermöglichung eines ungehinderten Einbaues der Schraubenfedern in das Ventil zwischen den Endwindungen und den mit diesen zusammenwirkenden Zylinderflächen ein entsprechendes Spiel eingeplant sein muß. Dieses Spiel an den beiden Enden der Schraubenfeder, das sich in seinen Auswirkungen auf das Verschlußorgan addiert, hat eine mangelhafte Zentrierung und Führung des Verschlußorgans zur Folge.

Die Erfindung bezweckt nun die Vermeidung der Nachteile der bekannten Ringventile dieser Bauart unter gleichzeitiger Beibehaltung der Vorteile derselben und schafft dadurch Abhilfe, daß wenigstens an einem Ende der Schraubenfeder die an der Zylinderfläche anliegenden Windungen vor dem Einbau der Schraubenfeder über die Zylinderfläche radial vorragen und zur Erzielung eines spielfreien Sitzes nachträglich bearbeitet, vorzugsweise abgeschliffen sind. Diese nachträgliche Bearbeitung der Endwindungen gestattet sehr enge Toleranzen einzuhalten, wodurch das Spiel zwischen der bearbeiteten Endwindung der Schraubenfeder und der mit dieser zusammenarbeitenden Zylinderfläche beinahe ganz ausgeschaltet werden kann. Dadurch ergibt sich eine genaue Führung des Verschlußorgans, durch die vorzeitige Abnützungserscheinungen und ein Undichtwerden des Ventils vermieden werden, was auch durch Versuche bestätigt wurde.

Die Schraubenfeder kann bei den der Erfindung zu Grunde liegenden Ventilen an ihren beiden Enden wahlweise entweder mit ihren Innendurchmesser oder mit ihrem Außendurchmesser auf den Zylinderflächen zentriert sein. Erfindungsgemäß wird der gewählten Ausführung entsprechend entweder der Innendurchmesser oder der Außendurchmesser am Ende der Feder nachträglich bearbeitet. Um die nachträgliche Bearbeitung zu erleichtern, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die an den Zylinderflächen anliegenden Windungen der Schraubenfeder mit von den übrigen Windungen verschiedenen Windungsdurchmesser ausgeführt sind. Durch diese Maßnahme wird noch der weitere Vorteil erzielt, daß eine Beschädigung der nicht anliegenden und während des Arbeitens des Ventils sich elastisch verformenden Windungen der Feder beim nachträglichen Bearbeiten mit Sicherheit vermieden wird, was insofern von besonderer Bedeutung ist, als auch nur kleine Einkerbungen oder scharfe Kanten an der Außenhaut der Feder zu vorzeitigen Brüchen derselben führen können.

Als besonders vorteilhaft hat sich hierbei erwiesen, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Schraubenfeder tonnenförmig auszubilden. Im Rahmen der Erfindung sind aber auch andere Federformen möglich. Beispielsweise wird es bei mit ihrem Außenumfang am Verschlußorgan oder am Fänger anliegender Feder zweckmäßig sein, diese sanduhrartig in Form eines einschaligen Hyperboloides auszubilden. Ferner hat sich die erfindungsgemäße Maßnahme sowohl bei aus Runddraht gewickelten Schraubenfedern als auch bei Federn mit rechteckigem Querschnitt der Windungen als vorteilhaft erwiesen.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Ringventil im axialen Mittelschnitt dargestellt und die Fig. 2 und 3 zeigen je ein Detail einer weiteren Ausführungsform in größerem Maßstab und im Schnitt.

Gemäß Fig. 1 besteht das Ringventil aus einem Ventilsitz 1 und einem Fänger 2, welche Teile mit Hilfe eines Distanzringes 3 im Abstand voneinander angeordnet und durch eine Schraube 4 mit der Mutter 5 fest verbunden sind. Im Zwischenraum zwischen Ventilsitz 1 und Fänger 2 ist ein Verschlußorgan 6 in Achsrichtung verschiebbar angeordnet, das ringförmig ausgebildet und durch eine konzentrisch im Ventil vorgesehene Schraubenfeder 7 belastet ist. Die Schraubenfeder 7 ist mit einem Ende am Fänger 2 und mit dem anderen Ende am Verschlußorgan 6 auf je einer Zylinderfläche zentriert und dient gleichzeitig zur reibungsfreien Führung des Verschlußorgans 6. Am Fänger 2 ragt die Schraubenfeder 7 in einen Ringraum 8 hinein und sitzt mit ihrer letzten Windung auf der Zylinderfläche 9. Das Verschlußorgan 6 besitzt einen U-förmigen Querschnitt, wobei die Zylinderfläche 10 für die Zentrierung der Schraubenfeder 7 von dem innenliegenden ringförmigen Fortsatz 11 des Verschlußorgans gebildet wird. Innerhalb des vom ringförmigen Fortsatz 11 des Verschlußorgans umschlossenen Raumes liegen zahnkranzartig angeordnete Vorsprünge 12 des Distanzringes 3, die im Abstand vom Verschlußorgan 6 enden und als zusätzliche Hilfsführung dienen, um bei einem Bruch der Schraubenfeder 7 ein Weiterarbeiten des Ventils zu ermöglichen.

Die im Ventil nach Fig. 1 vorgesehene Schraubenfeder 7 besteht aus hochkant gewickeltem Bandstahl mit rechteckförmigem Querschnitt und ist tonnenförmig ausgebildet, wobei der Innendurchmesser der auf den Zylinderflächen 9 und 10 gelagerten Endwindungen der Schraubenfeder 7 kleiner als der Innendurchmesser der übrigen Federwindungen ist. Der Innendurchmesser der Endwindungen ist bei der Herstellung der Schraubenfeder auch kleiner als der Durchmesser der Zylinderflächen 9 und 10. Vor dem Einbau der Schraubenfeder 7 in das Ventil wird der Innendurchmesser der Endwindungen, die auf den Zylinderflächen 9 und 10 aufsitzen sollen, nachbearbeitet, beispielsweise ausgeschliffen, so daß ein spielfreier Sitz und dadurch eine genaue Führung des Verschlußorgans erzielt wird. Das Verschlußorgan 6 führt dadurch eine zur Dichtfläche des Ventilsitzes 1 im wesentlichen parallele Arbeitsbewegung aus und trifft auch mit seiner vollen Fläche auf den Ventilsitz 1 auf, wodurch eine Beschädigung der Dichtflächen, z.B. durch sogenannte Kantenschläge, und ein dadurch verursachtes Undichtschlagen vermieden werden.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 besteht die Schraubenfeder 7 aus Runddraht und weist mit Ausnahme ihres auf dem Verschlußorgan 6 aufliegenden Endes eine im wesentlichen zylindrische Form auf. Hierbei ist lediglich die auf dem Verschlußorgan 6 liegende Endwindung mit kleinerem Durchmesser gewickelt als die übrigen Federwindungen und nachträglich ebenfalls ausgeschliffen oder auf andere Weise nachbearbeitet, so daß sich ein spielfreier Sitz zwischen der Endwindung der Schraubenfeder 7 und der Zylinderfläche 10 am Verschlußorgan ergibt. Bei einer aus Runddraht bestehenden Schraubenfeder wird durch diese Maßnahme außerdem erreicht, daß die letzte Windung der Feder nicht nur entlang einer schmalen Berührungslinie sondern mit einer verhältnismäßig breiten Fläche an der Zylinderfläche 10 des Verschlußorganes 6 anliegt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich im wesentlichen dadurch, daß die Schraubenfeder 7 nicht an ihrem Innendurchmesser sondern an ihrem Außendurchmesser auf dem Verschlußorgan 6 anliegt. Die Zylinderfläche 10 für die Zentrierung der Schraubenfeder 7 ist dabei am äußeren ringförmigen Fortsatz 13 des U-förmigen Verschlußorgans 6 vorgesehen. Die Schraubenfeder 7 besteht gemäß Fig. 3 aus hochkant gewickeltem Bandstahl und weist eine im wesentlichen zylindrische Form auf, wobei jedoch die auf dem Verschlußorgan

6 aufliegende Endwindung mit größerem Durchmesser gewickelt ist als die übrigen Federwindungen, so daß sie an ihrem Außenumfang ohne Gefahr einer Verletzung der übrigen Federwindungen abgeschliffen werden kann, damit ein fester und spielfreier Sitz der Feder auf der Zylinderfläche 10 erzielt wird.

Im Rahmen der Erfindung sind sowohl hinsichtlich des Querschnittes der Windungen als auch der äußeren Form verschiedene Ausführungsformen der Feder möglich. Die Feder kann durchgehend eine zylindrische Form besitzen; sie kann aber auch an ihren Enden einen anderen Durchmesser aufweisen als im Bereich der innenliegenden Windungen. Wesentlich ist nur, dass die Feder bei ihrer Herstellung zumindest an ihren Enden derart bemessen ist, daß sie auf die für ihre Zentrierung bestimmten Zylinderflächen erst nach einer Nachbearbeitung aufgebracht werden kann, um auf diese Weise die Erzielung eines spielfreien Sitzes zu ermöglichen. Wenn die Feder mit ihrem Innendurchmesser auf einer Zylinderfläche zentriert werden soll, wird sie bei der Herstellung wenigstens im Bereich der letzten Federwindung einen kleineren Innendurchmesser aufweisen als die Zylinderfläche, während bei einer Feder, die mit ihrem Außendurchmesser auf einer Zylinderfläche zentriert werden soll, der Außendurchmesser vor der Nachbearbeitung größer als der Durchmesser der Zylinderfläche sein muß. Als vorteilhaft haben sich beispielsweise tonnenförmige Schraubenfedern für Ausführungen, die mit ihrem Innendurchmesser auf Zylinderflächensitzen und sanduhrartige Schraubenfedern mit einer hyperbolischen Form für Ausführungen, bei welchen die Schraubenfedern mit ihrem Außendurchmesser an einer Zylinderfläche anliegen, erwiesen.

Claims (3)

1. Ringventil für Kolbenverdichter, mit einem Verschlußorgan zwischen Ventilsitz und Fänger, das durch eine zur Ventilachse konzentrische Schraubenfeder geführt ist, die mit einem Ende am Fänger und mit dem anderen Ende am Verschlußorgan auf je einer Zylinderfläche zentriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens an einem Ende der Schraubenfeder (7) die an der Zylinderfläche (9 bzw. 10) anliegenden Windungen vor dem Einbau der Schraubenfeder über die Zylinderfläche radial vorragen und zur Erzielung eines spielfreien Sitzes nachträglich bearbeitet, vorzugsweise abgeschliffen sind.

2. Ringventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Zylinderflächen (9, 10) anliegenden Windungen der Schraubenfeder (7) mit von den übrigen Windungen verschiedenen Windungsdurchmesser ausgeführt sind.

3. Ringventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (7) tonnenförmig ausgebildet ist oder eine hyperbolische Form aufweist.