DE1985815U - CONCENTRIC SUCTION AND PRESSURE VALVE FOR HIGH PRESSURE COMPRESSORS AND PUMPS. - Google Patents

CONCENTRIC SUCTION AND PRESSURE VALVE FOR HIGH PRESSURE COMPRESSORS AND PUMPS.

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

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

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

siäi Diese Unit-'iuot löi^ciitetüuno (no icnuiwrispi} ij| 3ie iuieizi ,iirnjaiereiils, si» Mäivfil /Ort *lw <Vöi> Mssung d.»i u^rff-o'irt »n m.-f-khipn Unlp.-Ioye"» ob Oje /echiliche Sedeutung der Abwefchunq Ut nio!tt,qspnjfi Die gtsprOnc'.scTi au-.y-· i.-.t.-n Umeftogen befindefi <i> h in gen Amtsoklen, Sie '<onr\«n pdrti&t cl.na Noc^eis sines reshtlioh«n lnt§f-isi»J oeböhrenfrel emae*ener senden Au/ Atitrog warden hiervon auch ?«ίοΐ«ιοί·-·ι ader Prfift nseoiiv« zw deri ufahcher. Preisen oeliefe'.' . Oeutsches iotentami (5ebrauchsmBsf«rs?e8esiäi This Unit-'iuot löi ^ ciitetüuno (no icnuiwrispi} ij | 3ie iuieizi, iirnjaiereiils, si »Mäivfil / Ort * lw <Vöi> Mssung d.» iu ^ rff-o'irt »n m.-f-khipn Unlp .-Ioye "» whether Oje / echiliche meaning of the deviation Ut nio! Tt, qspnjfi The gtsprOnc'.scTi au-.y- · i .-. T.-n Umeftogen is located <i> h in the official club, you '< onr \ «n pdrti & t cl.na Noc ^ eis sines reshtlioh« n lnt§f-isi »J oeböhrenfrel emae * ener send Au / Atitrog will also receive this? Prices oeliefe '.'. Oeutsches iotentami (5ebrauchsmBsf «rs? E8e

Konzentrisches Saug- und Druckventil für Hochdruckkompresso.ren Concentric suction and pressure valve for high pressure compressors

und -pumpenand pumps

. Die Heuerung betrifft ein konzentrisch angeordnetes Saug- und Druckventil für Hochdruckkompressoren und -pumpen.. The hiring concerns a concentrically arranged Suction and pressure valve for high pressure compressors and pumps.

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.There are high-pressure valves of this type are known in which a "central bore for the Pressure valve and around this central bore inclined bores for the suction valve are arranged, which one the middle Connect the annulus of the valve that surrounds the valve body and is under suction pressure with the valve seat of the suction valve.

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 insbesondereWith such trained flow valves of pumps and compressors with operating pressures up to several thousand atmospheres work, stresses occur in the materials forming the valve parts that - far are higher than the loads permitted in mechanical engineering at normal pressures. The constant change of Pressure level during suction and compression leads in particular

an scharfen Kanten und Ecken im Innern cfer Ventildurchlässe Belastungsspitzen herbeis 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»on sharp edges and corners inside CFER valve passages load peaks caused s which can easily cause fatigue fractures "By carefully fillets and surface treatment of the sharp edges to reduce the stress is quite possible even complete elimination is not to achieve"

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 massgebends sondern der Unterschied zwischen der höchsten und niedrigsten Spannung»In the case of high-pressure cylinders or vessels 5 which are exposed to a constant high internal pressure 5 , these load or Stress peaks generally without any harmful influence because if the yield point of the material is locally exceeded at the notch point, the stress peak in material with sufficient elongation is compensated for by pleating and plastic deformation. With the concentric suction and pressure valves built into high-pressure pumps and compressors, on the other hand, the pressure changes between suction and compression pressure with every revolution, of which mainly the middle valve body containing the bores for the pressure valve and the suction valve in the area between the sealing surface of the suction valve closure piece and the Sealing surface of the pressure valve closure piece is affected »With this changing pressure, it is not the maximum stress that is decisive for the risk of breakage s but the difference between the highest and lowest stress»

Durch die vorliegende !Teuerung soll ein konzentrischesThe present inflation should create a concentric

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»High pressure suction and pressure valve of the type mentioned created where the harmful influence of the changing stresses «, in particular on the bores of the central valve body and thus the notch stresses are largely reduced sindj and the risk of fatigue fractures is reduced »

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„Accordingly, the innovation is that the length of the part of the outer circumference of the under suction pressure middle valve body approximately equal to the length of the central bore under cylinder pressure in the area between the arched sealing surface of the annular suction valve closure piece and the sealing surface of the pressure valve closure piece is"

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»This achieves 5 that the outer circumference of the central core piece between the seal sealing the central core piece against the valve housing and the seat surface of the suction valve, including the inclined bores 9, is under constant suction pressure over a length ? which is roughly the same as the length of the central bore under changing cylinder pressure, which reduces the stresses in the central valve body caused by the changing pressure »

Damit die noch verbleibenden Weehselspannungen sich im Bereichder um die Zentralbohrung herum angeordneten Schrägbohrungen nicht durch Kerbwirkungen und SpannungserhöhiÄigenSo that the remaining electrical tensions are in the Do not increase the area of the inclined bores around the central bore due to notch effects and stress increases

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»detrimental / is according to a further feature of the Heuerung the training preferably such 9 that in order to reduce the notch effect, the sealing surface of the annular SaugventilverschlusStückes as part of a spherical surface is formed and subsequent to this spherical sealing surface contact area of the central valve body under pressing pressure to a ring of a material of higher modulus of elasticity is applied, which largely prevents changes in shape of the central valve body due to the friction in the bearing surface in connection with the sealing surface forming the exit zone of the inclined bores »

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«Further features of the furnace emerge from the following description of the in the drawing only as Example illustrated embodiment of the valve »The The only one! Figure of the drawing shows a longitudinal section through the valve «

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.;The valve shown is a well-known concentric suction and pressure valve for high pressure compressors or pumps} in which the medium flows through the inclined bores 2 5 in the central valve body 1, which are arranged around a central bore 3, during the suction stroke of the piston into the cylinder interior 4 flows ,, During the pressure stroke, the medium flows through the central bore 3 of the central valve body 1 .;

Beim Saughub der Hochdruckpumpe oder des KompressorsDuring the suction stroke of the high pressure pump or the compressor

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»the medium flows from a valve body surrounding the middle the inlet chamber ^ of the valve, which is under suction pressure the inclined bores 2 to the sealing seat 7 of the annular suction valve closure piece 8 and then on this and the into the cylinder space 4 protruding stop piece 9 along into the displacement of the cylinder »

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 bearbeitets dass durch das Anpressen eine Dichtwirkung erzielt wird«When Druckhufe is guided the medium to be compressed through the central bore 3 in the central valve body 1, a plate-shaped Druckventilverschlusstück 10 in the column under the compaction pressure annular space 11 of the valve head "chtungsdruck by the pressure prevailing in the annular space 11 Verdi 5 of the end face 12 of the in the Rmngraum 11 protruding concentric suction and discharge valve acts j of the intermediate valve body 1 is on the end surface β of the shrink-fitted into an intermediate ring 13 inner ring 14 is pressed "the front face 6 and the voltage applied to their end face of the central valve body 1 are processed to see that by Pressing a sealing effect is achieved «

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 5To ensure a proper valve seat on the contact surface β, zj when starting the pressureless compressor, a resilient element 16 is inserted in a known manner between the end face 12 of the concentric valve and the closure piece 15 mounted in the valve head. The sealing of the pressure space 11, which is under constant pressure, with respect to the suction space 5, which is under constant pressure

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»in the Y-valve head takes place via a ring-shaped ATd sealing element 17} wherein the cylindrical bore 18 of the cylinder head between the annular suction chamber 5 and the annular pressure chamber 11 serves as a guide for the central valve body 1 »

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 Bohrungens 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»According to the furnace, the zone of the central bore 3 exposed to the changing cylinder pressure between the curved sealing surface of the annular suction valve closure piece 8 and the sealing surface of the pressure valve closure piece 10 is approximately the same length on the outer circumference between the seal 17 and the support surface 6j including the central valve body inclined holes s under. constant suction pressure 5 so that through the effect of the suction pressure on this circumferential surface of the central valve body, the stresses in the central valve body 1 caused by the changing pressure are reduced »

Damit die noch verbleibenden Wechselspannungen im Bereich der um die Zentralbohrung 3 angeordneten schrägen Bohrungen 2 keine schädlichen Kerbwirkungen und Spannungserhöhungen herbeiführens werden neuerungsgemäss die auftretenden Spannungserhöhungen im Bereich der schrägen Bohrungen 2S 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 Thus, the remaining alternating voltages in the range of the arranged around the central hole 3 oblique bores 2 cause no harmful stress concentrations and stress risers s are 2 S, extend renewal according to the occurring stress risers in the area of the oblique holes, the closer this for the sealing surface 7 of the annular Saugventilverschlusstückes 8, increase ^ thereby largely reducedj that the middle valve body 1 ,, the in the area between the seal 17 to the contact surface 6 of the inner ring 14 shrunk in the intermediate ring 13 under

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,Suction pressure is in the contact surface β am in the intermediate ring 13 The shrunk Rmng 14 receives a high surface pressure and the shrunk ring 14 is made of a material that is different from the material of the central valve body 1 has a much higher modulus of elasticity,

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«,The! Changes in shape of the ring 14 are also the shape changes are due to the higher modulus of elasticity Terri Gert, and by the friction in the sealing surface 6, consequently, reduced in zones adjacent to the central Tentilkörpers 1 "Accordingly, the tensions in the central valve body 1 9 according to the Hook ' see law the shape changes are proportional, decreased. The sealing surface 7 and the surface of the annular suction valve closure piece 8 are curved, the axes of the inclined bores 2 preferably forming a straight line with the radius of the curvature to reduce the notch number «,

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»Due to the influence of the surface pressure in the contact surface 6 and the opposite to the workpiece of the central valve body higher modulus of elasticity in the shrunk ring 14 ″, are arched in the. Sealing surface 7 by the notch effect occurring voltage peaks are reduced to such an extent that they do not have any Risk of breakage mean more »

SchutzansprüohesProtection claims

Claims (2)

-Q- S chut zansprüche-Q- claims for protection 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«1. Concentric suction and discharge valve for high pressure compressors and pumps, "in which are arranged a central bore for the pressure valve and to this Sentralbohrung around oblique bores for the suction valve in a central valve body 5, the surrounding said central Tentilkörper 9 under Saudruck annulus of the valve connect with the valve seat surface of the suction valve, daduroh characterized 9 that the length of the part of the outer circumference of the central valve body (1) which is under suction pressure is approximately equal to the length of the central bore (3) under cylinder pressure in the area between the arched sealing surface (7 ) of the annular suction valve closure piece (8) and the sealing surface of the pressure valve closure piece (10) is « 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»2. Valve according to claim 1 5, characterized in that to reduce the notch effect, the sealing surface (7) of the annular suction valve closure ^ stüokes (8) is designed as part of a spherical surface and the bearing surface adjoining this spherical sealing surface / (6) of the central valve body ( 1) rests under pressure on a ring (14) made of a material with a higher modulus of elasticity, which largely prevents changes in shape of the central valve body due to the friction in the bearing surface (6) in connection with the sealing surface forming the exit zone of the inclined bores (2) » 3» Ventil nach Anspruch 2S dadurch gekennzeichnet» dass die Achsen (19) der schrägen Bohrungen (2) des mittleren Yentilkörpers (1) im Mittelpunkt (20) der teilkugelförmigen Dichtflächen (7) zusammentreffen.3 »Valve according to claim 2 S characterized» that the axes (19) of the inclined bores (2) of the central valve body (1) meet in the center (20) of the partially spherical sealing surfaces (7). Der PatentanwaltThe patent attorney
DEM49229U 1964-08-11 1964-08-25 CONCENTRIC SUCTION AND PRESSURE VALVE FOR HIGH PRESSURE COMPRESSORS AND PUMPS. Expired DE1985815U (en)

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