DE1985815U

DE1985815U - Konzentrisches saug- und druckventil fuer hochdruckkompressoren und -pumpen.

Info

Publication number: DE1985815U
Application number: DEM49229U
Authority: DE
Original assignee: Maschinenfabrik Burckhardt AG
Current assignee: Burckhardt Compression AG
Priority date: 1964-08-11
Filing date: 1964-08-25
Publication date: 1968-05-22
Also published as: GB1091324A; US3309014A; CH419755A; NL6510383A

Description

Dipl.-Ing. W. PAAP "«ÄtonWhÄji »Γ 257μ&γ? 1968

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH
Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN

PATENTANWÄLTE

GelDrauclismusteranmelduTig M 49 229/47 g G-bm Maschinenfabrik Burokhardt A. G-.., Basel

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Konzentrisches Saug- und Druckventil für Hochdruckkompresso.ren

und -pumpen

. Die Heuerung betrifft ein konzentrisch angeordnetes Saug- und Druckventil für Hochdruckkompressoren und -pumpen.

Es sind Hochdruckventile dieser Art bekannt, bei denen in einem mittleren Yentilkörper eine "Zentralbohrung für das Druckventil und um diese Zentralbohrung herum Schrägbohrungen für das Saugventil angeordnet sind, die einen den mittleren Yentilkörper umgebenden, unter Saugdruck stehenden Ringraum des Ventils mit dem Ventilsitz des Saugventiles verbinden.

Bei derartigen ausgebildeten Strömungsventilen von Pumpen und Kompressoren, die mit Betriebsdrücken bis zu mehreren.tausend Atmosphären arbeiten, treten in den die Ventilteile bildenden Werkstoffen Beanspruchungen auf, die--weit höher liegen, als die im Maschinenbau bei üblichen Drükken zugelassenen Beanspruchungen. Der ständige Wechsel der Druckhöhe beim Saugen und Verdichten'führt dabei insbesondere

an scharfen Kanten und Ecken im Innern cfer Ventildurchlässe Belastungsspitzen herbei_s die leicht Ermüdungsbrüche verursachen können« Durch sorgfältige Ausrundungen und Oberflächenbearbeitung der scharfen Kanten ist wohl eine Reduzierung der Beanspruchungen möglich, eine gänzliche Beseitigung ist jedoch nicht zu erreichen»

Bei Hochdruckzylindern oder -G-efässen₅ die einem konstanten hohen Innendruck ausgesetzt sind₅ sind diese Belastungsbzw. Spannungsspitzen im allgemeinen ohne schädlichen Einfluss j da bei örtlicher Überschreitung der Streckgrenze des Materials an der Kerbstelle die Spannungsspitze bei Werkstoff mit ausreichender Dehnung durch Pliessen und plastische Verformung ausgeglichen wird,, Bei örtlicher Beschränkung der !"liesszone ist eine Gefahr eines Dauerbruches nicht gegeben«, Bei den in Hochdruckpumpen und -Kompressoren eingebauten konzentrischen Saug- und Druckventilen wechselt dagegen bei jeder Umdrehung der Druck zwischen Ansauge- und Verdichtungsdruck , wovon vor allem der die Bohrungen für das Druckventil und das Saugventil enthaltende mittlere Ventilkörper im Bereich zwischen der Dichtfläche des SaugjsntilverschlusStückes und der Dichtfläche des DruckventilverschlusStückes betroffen wird» Bei diesem wechselnden Druck ist nicht die auftretende Höchstspannung für die Bruchgefährdung massgebend_s sondern der Unterschied zwischen der höchsten und niedrigsten Spannung»

Durch die vorliegende !Teuerung soll ein konzentrisches

Hochdruck-Saug- und Druckventil der genannten Art geschaffen werden, bei dem der schädliche Einfluss der wechselnden Beanspruchungen«, insbesondere auf die Bohrungen des mittleren Ventilkörpers und damit die Kerbspannungen weitgehend erniedrigt sindj und die Gefahr von Dauerbrüchen herabgesetzt ist»

Demgemäss besteht die Neuerung darin, dass die Länge des unter Saugdruck stehenden Teiles des Aussenumfanges des mittleren Ventilkörpers etwa gleich der Länge der unter Zylinderdruck stehenden zentralen Bohrung im Bereich zwischen der gewölbt ausgebildeten Dichtfläche des ringförmigen Saugventilvers chlusStückes und der Dichtfläche des Druckventilverschlussstückes ist„

Hierdurch wird erreicht₅ dass der Aussenumfang des mittleren Kernstücks zwischen der das mittlere Kernstück gegenüber dem Ventilgehäuse abdichtenden Dichtung und der Sitzfläche des Saugventiles, einsehliesslich der schrägen Bohrungen₉ auf einer Länge unter konstantem Saugdruck steht_? die etwa der Länge der unter wechselndem Zylinderdruck stehenden Zentralbohrung gleich ist, wodurch die durch den wechselnden Druck hervorgerufenen Spannungen im mittleren Ventilkörper verringert werden»

Damit die noch verbleibenden Weehselspannungen sich im Bereichder um die Zentralbohrung herum angeordneten Schrägbohrungen nicht durch Kerbwirkungen und SpannungserhöhiÄigen

schädlich auswirken/ ist gemäss einem weiteren Merkmal der Heuerung die Ausbildung vorzugsweise derart₉ dass zur Verminderung der Kerbwirkung die Dichtfläche des ringförmigen SaugventilverschlusStückes als Teil einer Kugelfläche ausgebildet ist und die an diese kugelförmige Dichtfläche anschliessende Auflagefläche des mittleren Ventilkörpers unter Pressdruck an einem Ring aus einem Werkstoff von höherem Elastizitätsmodul anliegt, wodurch infolge der Reibung in der Auflagefläche in Verbindung mit der die Austrittszone der schrägen Bohrungen bildenden Dichtfläche Formänderungen des mittleren Yentilkörpers weitgehend behindert werden»

Weitere Merkmale der Feuerung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in der Zeichnung lediglich als Beispiel dargestellten Ausführungsform des Ventiles» Die einzige !Figur der Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch das Ventil«

Das dargestellte Ventil ist ah an sich bekanntes konzentrisches Saug- und Druckventil für Hochdruckkompressoren oder -pumpen} bei dem das Medium über die im mittleren Ventilkörper 1 angebrachten schrägen Bohrungen 2₅ die um eine Zentralbohrung 3 angeordnet sind, beim Saughub des Kolbens in das Zylinderinnere 4 strömt,, Beim Druckhub strömt das Medium durch die Zentralbohrung 3 des mittleren Ventilkörpers 1.;

Beim Saughub der Hochdruckpumpe oder des Kompressors

strömt das Medium von einem den mittleren Ventilkörper umgebenden unter Saugdruck stehenden Eingraum^ des Ventiles durch die schrägen Bohrungen 2 zum Abdichtungssitz 7 des ringförmigen Saugventilverschlusstückes 8 und dann an diesem und dem in den Zylinderraum 4 hineinragenden Anschlagstück 9 entlang in den Hubraum des Zylinders»

Beim Druckhufe wird das zu verdichtende Medium durch die Zentralbohrung 3 im mittleren Ventilkörper 1, über ein plattenförmiges Druckventilverschlusstück 10 in den unter dem Verdichtungsdruck stehenden ringförmigen Raum 11 des Ventilkopfes geführt» Durch den im Ringraum 11 herrschenden Verdi chtungsdruck₅ der auf die Stirnfläche 12 des in den Rmngraum 11 hineinragenden konzentrischen Saug- und Druckventiles wirkt j wird der mittlere Ventilkörper 1 auf die Stirnfläche β des in einen Zwischenring 13 eingeschrumpften Innenringes 14 gedrückt» Die Stirnfläche 6 und die an ihr anliegende Stirnfläche des mittleren Ventilkörpers 1 sind so bearbeitet_s dass durch das Anpressen eine Dichtwirkung erzielt wird«

Zur Gewährleistung eines einwandfreien Ventilsitzes an der Anlagefläche β, zj, beim Anfahren des drucklosen Kompressors, ist zwischen der Stirnfläche 12 des konzentrischen Ventiles und dem im Ventilkopf angebrachten Verschlusstück 15 in bekannter Weise ein federndes Element 16 eingesetzt. Die Abdichtung des unter konstantem Druck stehenden Druckraumes 11 gegenüber dem unter konstantem Druck stehenden Saugraum 5

im Yentilkopf erfolgt über ein ringförmiges ATddichtungselement 17} wobei die zylindrische Bohrung 18 des Zylinderkopfes zwischen dem ringförmigen Saugraum 5 und dem ringförmigen Druckraum 11 als führung für den mittleren Yentilkörper 1 dient»

G-emäss der Feuerung steht bei dem mittleren Yentilkörper die Zone der dem wechselnden Zylinderdruck ausgesetzten Zentralbohrung 3 zwischen der gewölbt ausgebildeten Dichtfläche des ringförmigen SaugventilverschlusStückes 8 und der Dichtfläche des Druckventilverschlusstückes 10 etwa in gleicher Länge am Aussenumfang zwischen der Abdichtung 17 und der Auflagefläche 6j einschliesslich der schrägen Bohrungen_s unter . konstantem Saugdruck₅ so dass durch die Wirkung des Saugdruckes auf diesen Umfangsbersieh des mittleren Yentilkörpers die durch den wechselnden Druck hervorgerufenen Spannungen im mittleren Yentilkörper 1 verringert werden»

Damit die noch verbleibenden Wechselspannungen im Bereich der um die Zentralbohrung 3 angeordneten schrägen Bohrungen 2 keine schädlichen Kerbwirkungen und Spannungserhöhungen herbeiführen_s werden neuerungsgemäss die auftretenden Spannungserhöhungen im Bereich der schrägen Bohrungen 2_S die, je näher ,diese zur Abdichtungsfläche 7 des ringförmigen Saugventilverschlusstückes 8 verlaufen, sich erhöhen^ dadurch weitgehend verringertj dass der mittlere Yentilkörper 1,, der im Bereich zwischen der Dichtung 17 bis zur Anlagefläche 6 des im Zwischenring 13 eingeschrumpften Innenringes 14 allseitig unter

Saugdruck steht, in der Anlagefläche β am im Zwischenring 13 eingeschrumpften Rmng 14 eine hohe JPläehenpressung erhält und der eingeschrumpfte Ring 14 aus einem Werkstoff hergestellt wirdj der gegenüber dem Werkstoff des mittleren Ventilkörpers 1 einen wesentlich höheren Elastizitätsmodul aufweist,

Die !Formänderungen des Ringes 14 werden durch den höheren Elastizitätsmodul Terringert, und durch die Reibung in der Dichtfläche 6 werden infolgedessen auch die Formänderungen in benachbarten Zonen des mittleren Tentilkörpers 1 vermindert» Entsprechend werden auch die Spannungen im mittleren Ventilkörper 1₉ die gemäss dem Hook'sehen Gesetz den Formänderungen proportional sind, verringert. Die Abdichtungsfläche 7 und die Oberfläche des ringförmigen Saugventilverschlusstückes 8 sind hierbei gewölbt, wobei die Achsen der schräg verlaufenden Bohrungen 2 mit dem Radius der Wölbung zur Verkleinerung der Kerbziffer vorzugsweise eine Gerade bilden«,

Durch den Einfluss der Flächenpressung in der Anlageflache 6 und des gegenüber dem Werkstück des mittleren Ventilkörpers höheren Elastizitätsmoduls im geschrumpften Ring 14«, werden in der gewölbten. Dichtfläche 7 die durch Kerbwirkung auftretenden Spannungsspitzen soweit verringert, dass sie keine Bruchgefahr mehr bedeuten»

Schutzansprüohes

Claims

-Q- S chut zansprüche

1. Konzentrisches Saug- und Druckventil für Hochdruckkompressoren und -pumpen, "bei dem in einem mittleren Ventilkörper eine Zentralbohrung für das Druckventil und um diese Sentralbohrung herum Schrägbohrungen für das Saugventil angeordnet sind₅ die einen den mittleren Tentilkörper umgebenden₉ unter Saudruck stehenden Ringraum des Ventiles mit der Ventilsitzfläche des Saugventiles verbinden., daduroh gekennzeichnet₉ dass die Länge des unter Saugdruck stehenden Teiles des Aussenumfanges des mittleren Ventilkörpers (1) etwa gleich der länge.der unter Zylinderdruck stehenden zentralen Bohrung (3) im Bereich zwischen der gewölbt ausgebildeten Dichtfläche (7) des ringförmigen SaugventilverschlusStückes (8) und der Dichtfläche des Druckventilverschlusstückes (10) ist«

2. Ventil nach Anspruch 1₅ dadurch gekennzeichnet, dass zur Verminderung der Kerbwirkung die Dichtfläche (7) des ringförmigen Saugventilverschlus^stüokes (8) als Teil einer Kugelfläche ausgebildet ist und die an diese kugelförmige Dichtfläche anschliessende Auflagefläche /(6) des mittleren Ventilkörpers (1) unter Pressdruck an einem Ring (14) aus einem Werkstoff von höherem Elastizitätsmodul anliegt, wodurch infolge der Reibung in der Auflagefläche (6) in Verbindung mit der die Austrittszone der schrägen Bohrungen (2) bildenden Dichtfläche Formänderungen des mittleren Ventilkörpers weitgehend behindert werden»

3» Ventil nach Anspruch 2_S dadurch gekennzeichnet» dass die Achsen (19) der schrägen Bohrungen (2) des mittleren Yentilkörpers (1) im Mittelpunkt (20) der teilkugelförmigen Dichtflächen (7) zusammentreffen.

Der Patentanwalt