DE1948491A1 - Verdichterventil mit einer Einrichtung zur Liefermengenregelung - Google Patents

Description

DIPL-ING BUSCHHOFF DIPL. ING HENNICKE DIPL-ING. VOLLBACH 23. 9- 1969

5 KÖLN

KAISER-VVHHFtM.SING 24

.HOERBIGER VMTILViERKE AKiDIElTGESSLLSCHAIi', Wien

Verdichterventil mit einer Einrichtung zur Liefermengenregelung

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Verdichterventil mit einer Einrichtung zur Liefermengenregelung, wobei die Ventilplatte durch in Zylinderbohrungen des Ventilsitzes verschiebbare Steuerkolben gegen die auf sie wirkenden Schließkräfte vom Ventilsitz abhebbar ist. .;

Es ist bekannt, Ventile von Kolbenverdichtern mit Einrichtungen zu versehen, die ein Abheben der Ventilplatte vom Ventilsitz und ein Offenhalten derselben ermöglichen, um dadurch einen entlasteten Anlauf des Verdichters und allenfalls auch eine Regulierung der Liefermenge während des Be-f triebes zu ermöglichen. Durch diese Einrichtungen werden in der Regel die Säugventile,^offengehalten, so daß das angesaugte Medium während des Druckhubes des Verdichterkolbens wieder in die Saugleitung zurückgedrückt wird. In gleicher Weise kann aber auch eine Regelung der Liefermenge durch Abheben der Druckvontilplatten erzielt werden, wobei das verdichtete

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Gas in den Zylinder zurückströmt und ein Öffnen des Saug-• .Ventils verhindert.

Bei»den.bekannten Ausführungen mit durch ein pneumatisches oder hydraulisches Druckmittel beaufschlagten Steuerkolben zum Abheben der Ventilplatte sind die Steuerkolben in Zylinderbohrungen angeordnet, deren Achsen zur Ebene der abzuhebenden Ventilplatte senkrecht stehen. Die Steuerkolben ' sind dadurch in der Bewegungsrichtung der Ventiiplatte verschiebbar und wirken entweder unmittelbar oder niixtels an ihnen befestigter Abhebestifte auf die Ventilplatte. Auch bei den weiterhin bekannten Bauarten, bei welchen die Ventiiplatte durch auf sie über Abhebestifte einwirkende Federn abgehoben

k Mira, und die druckmittelbetätigten Steuerkolben zum Zurückziehen der federbelasteten Abhebestifte von der Ventiiplatte dienen, sind die Zylinderbohrungen der Steuerkolben in Abheberichtung angeordnet. Da aufgrund des kleinen Hubes der .·■■ · Ventilplatte in der Größenordnung von etwa 1 am der Stellweg der Steuerkolben ebenso klein ist, müssen zur !Erzielung ausreichend großer Abhebekräfte bei einem bestimmten Steuerdruck entweder eine Mehrzahl, von Steuerkolben oder verhältnismäßig große Steuerkolben vorgesehen werden. In vielen Eällen steht der hiefür erforderliche Raum im Ventilsitz selbst nicht zur Verfügung, so daß umständliche Konstruktionen mit an den Steuerkolben angeordneten Abhebestiften notwendig sind. Ferner ergibt sich bei zu großem Raumbedarf der Regelimgs-

\- einrichtung eine nachteilige Einengung dee für die Durch-Strömung des geförderten Mediums zur Verfügung stehenden Querschnittes des Ventiles. ^

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der Verdichterventile mit einer Regelungseinrichtung der genannten Art, insbesondere hinsichtlich des Raumbedarfes der Regelunssein-: richtung, und erreicht dies dadurch, daß die für die Steuerkolben vorgesehenen Zylind erbohr ungen' mit zur Bewegungsrichtung der Ventilplatte geneigten Achsen im Ventilsitz angeordjaet sind und die Steuerkolben zur Kolbenachse geneigte Steuerflächen aufweisen, die mit der Ventiiplatte, vorzugs-

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weise unter Zwischenschaltung eines Abhebestückes, in Antriebsverbindung stehen. Durch diese Anordnung der Zylinderbohrungen ist die räumliche Unterbringung der Regelungseinrichtung im Ventilsitz leichter möglich, weil die Zylinderbohrungen mit den Steuerkolben nicht genau unterhalb der Ventilplatt-e mit in Bewegungsrichtung derselben verlaufenden Achsen angeordnet werden müssen. Außerdem kann eine Über— „· Setzung zwischen den Abhebebewegungen der Steuerkolben und der Ventilplatte erzielt werden, wobei der bei der Abhebung zurückgelegte Kolbenweg erheblich größer als der Hub der Ventilplatte sein kann. Dadurch werden auch bei einer geringeren Anzahl von Steuerkolben oder mit Hilfe von Steuerkolben mit kleinerem Durchmesser ausreichend große Abhebekräfte erzielt, so daß der Raumbedarf der gesamten Regelungseinrichtung bei gleichbleibenden Abhebekräften wesentlich verringert werden kann oder umgekehrt, bei gleicher Räuabeanspruchung wesentlich größere Abhebekräfte erzielt werden können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Achsen der Zylinderbohrungen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Ventilplatte vorgesehen und weisen die Steuerkolben an ihrem einen Ende je eine konische Steuerfläche auf, auf welcher das zugehörige Abhebestück abgestützt ist.

ι Diese Bauart ist einfach herstellbar', weil die Zylindsrbohrungen radial in der Umfangsfläche des Ventilsitzes vorgesehen werden können, und zeichnet sich durch besonders kleinen Raumbedarf aus, wobei nur eine geringe Bauhöhe des Ventilsitzes erforderlich ist. Außerdem ergibt sich durch die radiale Anordnung der Zylinderbohrungen eine einfache Zuleitung des Druckmediums. Ein gegebenenfalls gewünschtes übersetzungsverhältnis kann durch Wahl der Neigung der konischen Steuerflächen an den Enden der Steuerkolben einfach feetgelegt werden. Die AbhebeetUcke bestehen vorteilhaft ,aus Kugeln, die billig erhältlich sind und bei der Abhebebewegung nur verhältnismäßig geringe Reibungskräfte verursachen. .

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Die Steuerkolben Können hohl ausgebildet sein und in ihrem Inneren je eine Rückstellfeder aufweisen, durch welche sie nach Abschalten des Steuerdruckes in ihre ursprüngliche . Lage zurückgeführt werden. In manchen Fällen können aber auch die auf die Ventilplatte wirkenden Schließkräfte für die Rückstellung der Steuerkolben ausreichen. Die Rückstellfedern können an der dem druckbeaufsphlagten Ende der Steuerkolben gegenüberliegenden Stirnflächen derselben in Sackbohrungen sitzen. Eine vorteilhafte Ausführungsfora ergibt sich, wenn die Rückstellfeder mit einem Ende an der Innenseite der druckbeaufschlagten Stirnwand des hohlen Steuerkolbens und mit dem anderen Ende an einem Druckstift £ abgestützt ist, der aus dem Steuerkolben herausragt und am Grund der Zylinderbohrung ansteht. Zweckmäßig sind die Steuerkolben dabei zweiteilig ausgebildet und bestehen je aus einem an einem Ende abgeschlossenen Hohlzylinder und einer auf das offene Ende desselben aufgesetzten Kappe, die vorzugsweise mit der geneigten Steuerfläche versehen ist. Die Steuer- , kolben bilden dabei zusammen mit ihrer Rückstellfeder einen in sich abgeschlossenen Bauteil und können daher einfach und xaselb'©in- und ausgebaut werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung, die in Pig. 1 ein in einen Verdichter einge-.'■-." bautes erfindungsgemäßes Ventil im axialen Mittelschnitt, " in Pig. 2 dazu ein vergrößert herausgezeichnetes Detail und in Pig. 3 ein Detail einer anderen Ausführungsform in scliematischer Darstellung zeigt.

In Pig. .1 ist der obere Teil eines Verdichters mit einer Zylinderbüchse 1 und einem Kolben 2 dargestellt. Auf den flanschartigen Rand der Zylinder büchse 1 ist ein ringförmiges Saugventil 3 aufgesetzt und zusammen mit der Zylinderbüchse 1 mittels Schrauben 4 am Verdient er gehäuse 5 hängend "befestigt. Konzentrisch innerhalb des ringförmigen Saugventils 3 ist ein nur in Ansicht dargestelltes Druckventil 6 angeordnet,

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das über ein Druckstück 7 mittels einer Feder 8, die an einem Deckel 9 abgestützt ist, auf seine vom Saugventil 3 gebildete» Sitzflache aufgepreßt wird. Das Saugventil 3 v/eist .einen Ventilsitz IO mit Durchströmkanälen 11, die von einer aus einem Einzelring bestehenden Ventilplatte 12 gesteuert sind, einen Fänger 13 und an diesem abgestützte weitere Ringplatten H auf, insbesondere eine oder mehrere Federplatten, die die Ventilplatte 12 auf den Ventilsitz 10 aufdrücken.

Im Ventilsitz 10 sind über dessen Umfang verteilt mehrere, beispielsweise acht Zylinderbohrungen 15 vorgesehen, die von der äußeren Mantelfläche des Ventilsitzes 10 auegehen und in radialer Richtung verlaufen, so daß ihre Achsen zur Bewegungsrichtung der Ventilplatte 12 unter einem rechten Winkel geneigt sind. In den Zylinderbohrungen 15 sind Steuerkolben 16 angeordnet, die an ihrem innenliegenden Ende eine konische Steuerfläche 17 aufweisen, auf der je eine als Abhebest ück dienende Kugel 18 geführt ist. Die Kugeln -18 liegen unterhalb der Ventilplatte 12 und bilden eine Antriebsverbindung zwischen den Steuerkolben 16 und der Ventilplatte Zur Zuführung eines pneumatischen oder hydraulischen Druckmittels in die Zylinderbohrungen 15 ist im Verdichtergehäuse ein Kanal 19 ausgespart, der in eine zwischen dem Saugventil 3 und dem Verdiohtergehäuse 5 freigelassene, abgedichtete Ringnut 20 mündet, welche den Ventilsitz 10 umgibt und so eine Zuführung von Druckmittel zu sämtlichen vorgesehenen Zylinderbohrungen 15 sicherstellt. · - .

Das durch den Kanal 19 und die Ringnut ZQ zugeführte Druckmittel beaufschlagt die Steuerkolben 16 und verschiebt diese radial nach innen. Dabei gleiten die Kugeln 18 den konischen Steuerflächen 17 entlang und werden von diesen gegen die Ventilplatte 12 angehoben, so daß sie diese vom Ventilsitz 10 abheben. Daa Saugventil wird dadurch so lange offengehalten, I)Ie der die Steuerkolben 16 beaufschlagende Druck abgebaut wird, worauf diese entweder aufgrund der auf die Ventilplatte 12 wirkenden Schließkräfte oder mit Hilfe eigener Rückstellfedern in ihre ursprüngliche Lage zurüok-

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■ . kehren. In Abhängigkeit von der Neigung der konischen Steuerfläche 17 relativ zur Achse des Steuerkolbens 16 ergibt sich. dabei eine Übersetzung zwischen der Stellbewegung des Steuerkolbens und der von der Kugel 18 ausgeführten Abhebebewegung.

Der in Pig. 2 dargestellte Steuerkolben 16 i3t hohl ausgebildet und mit einer Rückstellfeder 21 versehen. Der Steuerkolben besteht dabei aus einem einseitig abgeschlossenen Kohlzylinder 22 und aus einer auf das offene Ende desselben aufgesetzten Kappe 23, die zur Bildung der konischen Steuerfläche 17 abgeschrägt ist. Die Rückstellfeder 21 ist mit einem Ende an der Innenseite der Stirnwand des Hohlzylinders - " 22 und mit dem anderen Ende an einem Druckstift 24 abgestützt, der die Kappe 23 durchsetzt und mit seinem außenliegenden Ende am Grund der Zylinderbohrung 15 ansteht. Ss handelt sich dabei um eine kompakte Baueinheit aus Steuerkolben samt Rückstellfeder, welche sich durch einfache Handhabung-und geringen Raumbedarf auszeichnet.

Pig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der axe Zylinder?- bohrung 15 unter einem spitzen Winkel gegen die Bewegungsrichtung der Ventilplatte 12 geneigt ist. Außerdem wirkt dabei der Steuerkolben 16 ohne Zwischenschaltung eines Abhebestückes unmittelbar auf die Ventilplatte 12, wobei die Steuerfläche 1T während der Stellbewegung auf der Unterseite der Ventilplatte 12 gleitet. Auch diese Ausführungsfoim \ zeichnet sich durch geringen Raumbedarf aus, wobei in dargestellten Beispiel, die Zylinderbohrung 15 den Durchströrakanal 11 im Ventilsitz 10 anschneidet, so daß durch die Anordnung der Steuerkolben 16 praktisch kein Verlust an Durchströmquerschnitt des Ventils auftritt. Außerdem wird wie beim Ausführungsbeispiel nach Pig· 1 eine vorteilhafte Übersetzung

- zwischen der Stellbewegung des Steuerkolbens 16 und der Abhebebewegung der Ventilplatte 12 erzielt, deren Größe durch Wahl des Neigungswinkels der Zylinderbohrung 15 wahlweise bestimmt werden kann. . ·

. Die in .den Ausführungsbeispielen gezeigten Einrichtungen zur liefermengenregelung können mit gleichem Vorteil sowohl

. bei Saugventilen als auch bei Druckventilen angewendet werden.

• 009818/1112 Paten tansprüche:

Claims (1)

1. Patentansprüche :

   Verdichterventil mit einer Einrichtung zur Liefermengenregelung, wobei die Ventilplatte durch in Zylinderbohrungen des Ventilsitzes verschiebbare Steuerkolben gegen die auf sie wirkenden Schließkräfte vom Ventilsitz ab- ; hebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbohrungen (15) mit zur Bewegungsrichtung der Ventilplatte (12) geneigten Achsen im Ventilsitz (10) angeordnet sind'und die Steuerkolben (16) zur Kolbenachse geneigte Steuerflächen (17) aufweisen, die mit der Ventilplatte (12), vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Abhebe-Stückes (18), in Antriebsverbindung stehen. Verdichterventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Zylinderbohrungen (15) senkrecht zur Bewegungsrichtung der Ventilplatte (12) vorgesehen sind und die Steuerkolben (16) an ihrem einen Ende je eine konische Steuerfläche (17) aufweisen, auf welcher das zugehörige Abhebentuck (18) abgestützt ist. Verdichterventil nach Anspruch 1 oder 2; dadurch gekennzeichnet, daß die Abhebestüeke aus Zugein (18) bestehen. Verdichterventil nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkolben (16) hohl ausgebildet sind und in ihrem Inneren je eine Rückstellfeder (21) angeordnet ist.

   Verdichterventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daS die Rückstellfeder (21) mit einem Ende an der Innenseite der druckbeaufschlagten Stirnwand des'hohlen Steuerkolbens (16) und mit dem anderen Ende an einem Druckstift (24) abgestützt ist, der aus dem Steüerkolben (16) herausragt und am Grund der Zylinderbohrung (15) ansteht.

   Verdichterventil naoh Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daS die Steüerkolben (16) je aus einem an einem Ende abgeschlossenen Hohlzylinder (22),und einer auf das offene Sade deoselben aufgesetzten Kappe*(23) bestehen, die vorzugsweise mit der geneigten Steuerfläche (17) Versehen ist.

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