DE1675454B1 - Konzentrisches Saug- und Druckventil - Google Patents

Description

In der Patentanmeldung P 14 50 606.0 - 12 ist ein konzentrisches Saug- und Druckventil für Hochdruckkolbenverdichter und -pumpen in Vorschlag gebracht worden, das aus mehreren in einer Bohrung des als Ventilgehäuse dienenden Zylinderkopfes koaxial aneinandergereihten, zu einer gemeinsamen einsetzbaren bzw. herausnehmbaren Einheit verbundenen zylindrischen Bauteilen besteht, von denen das in der Mitte der Einheit befindliche an seinen beiden Enden die Ventilsitze sowohl für das am kolbenseitigen Ende der Einheit befindliche Saugventil, als auch für das am entgegengesetzten Ende der Einheit befindliche Druckventil sowie schräg verlaufende Einströmkanäle trägt, wobei alle Teile bis zum Verschlußstück des Druckventils von einem Ausströmkanal mittig durchdrungen sind.

Bei einem in dieser Weise ausgebildeten, konzentrischen Saug- und Druckventil sind an dem den wechselnden Drücken ausgesetzten Teil des Ventilkörpers jegliche Spannungserhöhenden Querschnittswechsel weitgehend vermieden. Außerdem kann das Ventil nach Lösen eines am Zylinderkopf angebrachten Deckels oder einer Verschlußschraube ohne weitere Demontagearbeiten in kürzester Zeit in den Zylinder des Kompressors oder der Pumpe ein- bzw. aus ihm ausgebaut werden.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung liegt es nun, das konzentrische Saug- und Druckventil für Hochdruckverdichter und -pumpen nach der Hauptpatentanmeldung dahingehend so zu verbessern, daß sich durch eine vereinfachte Bauweise ein leichterer Zusammenbau ergibt und jede Betriebsgefährdung, z. B. bei Bruch des Zentralrohres, ausgeschaltet wird.

Hierzu schlägt die vorliegende Erfindung vor, daß der Saugventilsitz und der Druckventilsitz von zwei getrennten Bauteilen gebildet werden, daß zwischen dem Saugventilsitz und dem Druckventilsitz ein Zwischenring zur Aufnahme des mit einer strömungsgünstig gestalteten Mittenbohrung versehenen Saugventilhubfängers eingebaut ist und daß alle diese Teile zusammen mit dem Druckventilhubfänger zu einer auswechselbaren Einheit verbunden sind, die an ihrer Außenfläche mindestens in der bis zum Austrittsbereich der Einströmkanäle im Saugventilsitz reichenden Zone vom Enddruck beaufschlagt ist.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des konzentrischen Saug- und Druckventils nach der Erfindung in schematischen Längsschnitten dargestellt.

Bei der Ausführungsform nach der F i g. 1 ist das konzentrische Saug- und Druckventil in die Bohrung 2 des als Ventilgehäuse 1 dienenden Zylinderkopfes eingesetzt. Der linke mit 3 bezeichnete, den Saugventilsitz bildende Saugventilkörper ist mit von seinem Umfang ausgehenden Einströmkanälen 4 versehen, die zu einem ringförmigen Verschlußstücks mit ebener, konischer oder gewölbter Abdichtfläche 19 des Saugventils hin schräg verlaufen und um eine mittlere Bohrung 6 herum angeordnet sind, die zum Durchströmen des Mediums beim Saug- und Druckhub dient. Im Bereich der Eintrittsstellen der schräg verlaufenden Einströmkanäle 4 ist zwischen diesen und dem Ventilgehäuse 1 ein ringförmiger Raum 7 ■ für den Zufluß des Mediums angeordnet. Die mittlere Bohrung 6 des Saugventilkörpers 3 führt über eine mittlere Bohrung 10 eines Saugventil-Hubfängers 9 und eine mittlere Bohrung 11 eines den Druckventilsitz bildenden Ventilkörpers 12 zu dem Verschlußstück 13 des Druckventils, dessen Ventilraum über Bohrungen 14 mit dem Druckraum 15 verbunden ist, aus dem das unter Druck gebrachte Medium abfließen kann. Zur Erzielung günstiger Strömungsverhältnisse werden die Eintrittsöffnungen der Zentralbohrungen gut ausgerundet.

Bei der dargestellten Anordnung strömt das zu verdichtende Medium mit einem bestimmten Ansaugedruck in Pfeilrichtung durch den Ringraum 7 in die schräg verlaufenden Kanäle 4 und hebt dann das Verschlußstück 5 des Saugventils entgegen der Kraft der Feder 5 α vom Saugventilsitz ab. Das Verschlußstück 13 des Druckventils wird beim Ansaugevorgang durch den auf ihm lastenden Enddruck verschlossen gehalten. Beim Druckhub wird das angesaugte Medium durch einen in einer Bohrung 27 angeordneten Kolben verdichtet, schließt dabei das Saugventil-Verschlußstück 5 über eine Bohrung 5 b und hebt dann das Druckventil-Verschlußstück 13 vom Druckventilsitz ab.

Zwischen dem Druckraum 15, der unter Verdichtungsdruck steht, und dem ringförmigen Raum 7, der M unter Saugdruck steht, ist am Saugventilkörper 3 ™ gegenüber der Innenseite der Bohrung 18 des Ventilgehäuses 1 eine ringförmige Dichtung 16 bekannter Bauart eingesetzt.

Zwischen dem den Saugventilsitz bildenden Ventilkörper 3 und dem den Druckventilsitz bildenden Ventilkörper 12 befindet sich ein Zwischenring 8, der mit einer glatten Innenbohrung 17 versehen ist. In der Bohrung 17 ist der Hubfänger 9 für die Hubbegrenzung des ringförmigen Verschlußstückes 5 des Saugventils eingesetzt.

Damit die durch den innerhalb der Bohrung 17 wechselweise wirkenden Saug- und Verdichtungsdruck verursachte Formänderung des Ringes 8 verringert wird, die in den Auflageflächen, die zugleich als Dichtflächen dienen, Anlaß zu schädlicher Reibungskorrosion geben kann, wird der Ring 8 aus einem Werkstoff hergestellt, der gegenüber dem Werkstoff des anschließenden Saugkörpers 3 und des Druckventilkörpers 12 einen wesentlich höheren Elastizitätsmodul und höhere Druckfestigkeit auf- ^ weist. Die unter der Druckeinwirkung entstehenden % Formänderungen am Ring 8 werden durch den höheren Elastizitätsmodul verringert, und bei entsprechender Abstimmung· des Ringinnen- zum Außendurchmesser läßt sich die Formänderung zu derjenigen der benachbarten Auflageflächen des Saugventilkörpers 3 und des Druckventilkörpers 12 so festlegen, daß die Relativbewegung unter der innen- und außenseitigen Druckeinwirkung in den Auflageflächen auf ein Minimum herabgesetzt und somit die Gefahr einer schädlichen Reibungskorrosion weitgehend ausgeschaltet wird.

Damit die schädliche Wirkung der wechselnden Spannungen im Bereich der um die Zentralbohrung 6 des Saugventilkörpers 3 angeordneten schrägen Einströmkanäle 4, die sich erhöhen, je näher die Einströmkanäle 4 zur Abdichtungsfläche 19 des ringförmigen Saugventilverschlußstückes 5 verlaufen, weitgehend verringert wird, ist der Außenmantel des Saugventilkörpers 3 auf ein kurzes Stück d im Bereich der Zone, in der die schrägen Einströmkanäle 4 in unmittelbarer Nähe des Austritts der Zentralbohrung 6 liegen, unter den konstanten Enddruck gesetzt.

Dadurch werden die durch den wechselnden Druck

hervorgerufenen Spannungen am Saugventilkörper 3 in der Zone des Austrittes der Zentralbohrung 6 und der Austritte der schrägen Einströmkanäle 4 in den Bereich der Druckspannungen verlagert.

Dies wird, wie in F i g. 1 gezeigt, dadurch erreicht, daß die Gehäusebohrung abgestuft ausgeführt wird. Die Bohrung 18 mit größerem Durchmesser gegenüber der Bohrung 2 wird so tief ausgeführt, daß die Stirnfläche des Saugventilkörpers 3 mit der Dichtfläche 19 so weit über die von den beiden Gehäusebohrungen 2 und 18 gebildeten Absatz 20 hervorsteht, daß nach dem Einsetzen des Dichtringes 16 in den ringförmigen Absatz 20 der Außenmantel des saugseitigen Endes am Saugventilkörper 3 auf eine bestimmte Länge unter die Wirkung des konstanten Enddruckes gebracht wird. Hierdurch werden an der Stirnfläche in der Zone des Austrittes der Zentralbohrung 6 und der in unmittelbarer Nähe liegenden Austritte der schrägen Einströmkanäle 4 die infolge des in der Zentralbohrung 6 wirkenden Wechseldruckes auftretenden Spannungen in den Bereich der Druckspannungen verlagert.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten Anordnung weist die zylindrische Bohrung des Ventilgehäuses 1 einen Absatz zur Aufnahme der Dichtung 16 auf. In F i g. 2 ist dargestellt, wie dieser Absatz vermieden werden kann. Bei diesem Ausfülirungsbeispiel ist der zur Aufnahme der Dichtung 16 bestimmte Absatz am Saugventilkörper 3 angebracht, und die Bohrung des Ventilgehäuses 1 ist ohne Abstufung ausgeführt. Die Einwirkung des Enddruckes auf das dem Saugventil zugewandte Ende des Saugventilkörpers 3 wird hierdurch gleichermaßen erzielt wie bei der Anordnung nach Fig. 1.

Es ist aber auch möglich, sowohl die Bohrung des Ventilgehäuses 1 als auch die zylindrische Umfangsfläche des Saugventilkörpers 3 ohne Absatz auszuführen. Eine derartige Ausführungsform ist in F i g. 3 veranschaulicht. In diesem Falle ist zwischen dem Ventilgehäuse 1 und dem Saugventilkörper 3 ein zylindrischer Zwischenring 26 eingelegt, der eine Durchströmöffnung 26 a für angesaugtes Medium aufweist. Der Dichtring 16 liegt auf der freien Stirnfläche des Zwischenringes 26 auf.

Der Saugventilkörper 3, der Zwischenring 8 mit eingesetztem Saugventil-Hubfänger 9, der Druckventilkörpers 12 und der Druckventil-Hubfänger 21 werden durch eine Übersteckhülse 22 zentriert und zu einer gemeinsam ein- und ausbaufähigen Einheit zusammengefaßt.

Wie in der F i g. 1 beispielsweise dargestellt ist, erhält die Hülse 22 für den Zusammenbau am rechten Ende einen Bund 23 und am linken Ende ein Innengewinde 24, das in das entsprechende Außengewinde am rechten Ende des Saugventilkörpers 3 eingeschraubt wird. Selbstverständlich lassen sich auch andere Befestigungsmöglichkeiten am Saugventilkörper 3 ausführen.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Konzentrisches Saug- und Druckventil für Hochdruckkolbenverdichter und -pumpen, bestehend aus mehreren in einer Bohrung des als Ventilgehäuse dienenden Zylinderkopfes koaxial aneinandergereihten, zu einer gemeinsam einsetzbaren bzw. herausnehmbaren Einheit verbundenen zylindrischen Bauteilen, von denen das in der Mitte der Einheit befindliche an seinen beiden Enden die Ventilsitze sowohl für das am kolbenseitigen Ende der Einheit befindliche Saugventil, als auch für das am entgegengesetzten Ende der Einheit befindliche Druckventil sowie schräg verlaufende Einströmkanäle trägt, wobei alle Teile bis zum Verschlußstück des Druckventils von einem Ausströmkanal mittig durchdrungen sind, nach Patentanmeldung P 14 50 606.0-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugventilsitz und der Druckventilsitz von zwei getrennten Bauteilen (3 bzw. 12) gebildet werden, daß zwischen dem Saugventilsitz und dem Druckventilsitz ein Zwischenring (8) zur Aufnahme des mit einer strömungsgünstig gestalteten Mittenbohrung (10) versehenen Saugventilhubf ängers (9) eingebaut ist und daß alle diese Teile zusammen mit dem Druckventilhubfänger (21) zu einer auswechselbaren Einheit verbunden sind, die an ihrer Außenfläche mindestens in der bis zum Austrittsbereich der Einströmkanäle (4) im Saugventilsitz reichenden Zone vom Enddruck beaufschlagt ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugventilsitz (3) mit dem Zwischenring (8), dem Druckventilsitz (12) und dem Druckventilhubfänger (21) durch eine der Bohrung des Ventilgehäuses (1) angepaßte Hülse

(22) zusammengehalten sind, welche einerseits den Druckventilhubfänger (21) mit einem Bund

(23) umfaßt und andererseits auf die Außenfläche des Saugventilsitzes aufgeschraubt ist.

3. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (8) aus einem Werkstoff von höherem Elastizitätsmodul und höherer Druckfestigkeit gegenüber den Werkstoffen der anliegenden Ventilsitze (3,12) hergestellt ist.

4. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Enddruck ausgesetzte Zone (d) des Saugventilsitzes (3) durch die Lage eines Dichtringes (16) bestimmt ist, der am Umfang des Saugventilsitzes angeordnet ist.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (16) auf einem in der Innenbohrung des Ventilgehäuses (1) vorgesehenen Absatz aufliegt.

6. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (16) auf einem Absatz aufliegt, der in die Umfangspartie des Saugventilsitzes (3) eingearbeitet ist.

7. Ventil nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ventilgehäuse (1) und dem Saugventilsitz (3) ein Zwischenring (26) eingesetzt ist, welcher dem Dichtring (16) als Abstützung dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen