DE2311720C2

DE2311720C2 - Ventil für Kolbenverdichter

Info

Publication number: DE2311720C2
Application number: DE19732311720
Authority: DE
Inventors: Josef Ing. Wien Papst, (verstorben)
Original assignee: Hoerbiger Ventilwerke GmbH and Co KG
Current assignee: Hoerbiger Ventilwerke GmbH and Co KG
Priority date: 1973-03-09
Filing date: 1973-03-09
Publication date: 1982-11-11
Also published as: DE2311720A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil für Kolbenverdichter, mit einem Ventilsitz, dessen Durchgangskanäle durch w^rt.gstens zwei übereinander angeordnete Verschlußstücke gesteuert sind, die wenigstens zum Teil durch Schließfedern belastet oder mit elastischer Vorspannung auf dem Ventilsitz festgespannt sind und zu deren Hubbegrenzung Anschläge vorgesehen sind, wobei das auf dem Ventilsitz unmittelbar aufliegende Verschlußstück im Bereich der Durchgangskanälc Durchbrüche aufweist, die das darüberliegende Verschlußstück abdeckt

Ein Ventil dieser Bauart mit zwei übereinander angeordneten Verschlußstücken ist aus der GB-PS 33 755 bekannt Die beiden Verschlußstücke sind dabei so ausgebildet, daß das vom Ventilsitz weiter entfernt liegende Verschlußstück, welches einen Durchbruch des auf dem Ventilsitz unmittelbar aufliegenden Verschlußstückes abdeckt, durch kleinere spezifische Federkräfte gegen den Ventilsitz gedrückt ist und sich daher beim öffnen des Ventils früher vom Ventilsitz abhebt, als das unter ihm unmittelbar auf dem Ventilsitz aufliegende Verschlußstück. Die Anschläge zur Hubbegrenzung für die beiden Verschlußstücke sind in Abständen vom Ventilsitz vorgesehen deren Unterschied nicht größer ist als die Dicke des äußeren Verschlußstückes, so daß die beiden Verschlußstücke auch bei vollständig geöffnetem Ventil dicht aufeinander aufliegen.

Aus der DE-PS 1 74 117 ist ein weiteres Ventil mit mehreren übereinanderliegend angeordneten Verschlußstücken bekannt, die entweder federnd eingespannt oder durch besondere Federn belastet sind, ders art, daß sie ein in der Reihenfolge vom Sitz nach außen abnehmendes Bestreben zur Rückkehr in die Schlußstellung besitzen. Die auf die einzelnen Verschlußstücke wirkenden Schließkräfte sind also auch dort so gewählt, daß sich beim öffnen des Ventils immer das votu Ven tilsitz weiter entfernt liegende Verschlußstück zuerst vom darunterliegenden Verschlußstück abhebt, worauf das nächste Verschlußstück nachfolgt Das Schließen soll in umgekehrter Reihenfolge vor sich gehen.

Mit diesen bekannten Ventilausführungen soll ver-

lündert werden, daß die Verschlußstücke gleichzeitig öffnen und schließen. Es soll ein stufenweises öffnen und Schließen erreicht werden, einerseits um die hierbei auftretenden Schlagbeanspruchungen und andererseits um die Schlaggeräusche zu vermindern. Dabei besteht jedoch die Gefahr, daß die stärker befederten Verschlußstücke nicht ganz öffnen und in der Strömung des vom Verdichter geförderten Mediums flattern, die schwächer befederten Verschlußstücke hingegen beim Schließen des Ventils zu spät in die geschlossene Stel lung zurückkehren.

Es ist weiterhin bekannt, daß die Ventile von Kolbenverdichtern immer nur für einen eng begrenzten Drehzahlbereich optimal ausgelegt werden können, da insbesondere die Größe der Befederung und des Hubes der Verschlußstücke in erheblichem Ausmaß von der Drehzahl abhängig ist Für mit konstanter Drehzahl angetriebene Verdichter ergeben sich daraus keine Probleme. Wenn hingegen der Verdichter mit variabler Drehzahl angetrieben wird, wie dies z. B. bei Bremskompressoren von Kraftfahrzeugen der Fall ist, können die Ventile nur für eine mittlere Drehzahl ausgelegt werden. Dabei kann es bei niedrigeren Drehzahlen zu einem Flattern des Verschlußstückes kommen und es kann bei höheren Drehzahlen Spätschluß auftreten. Be-tes wirkt sich auf die Lebensdauer der beweglichen Ventilteile und auch auf die Förderleistung des Verdichten nachteilig aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Bauart so auszubilden, daß seine Verschlußstücke in einem verhältnismäßig großen Drehzahlbereich flatterfrei und ohne Spätschluß arbeiten, so daß es vor allem für mit variabler Drehzahl angetriebene Kolbenverdichter geeignet ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Verschlußsiück, das Durchbrüche eines unter

W ihm liegenden Verschlußstückes abdeckt, durch größere spezifische Federkräfte belastet ist als das unter ihm liegende Verschlußstück und daß sein Hubbegrenzungsanschlag in einem Abstand über dem Ventilsitz angeordnet ist, der um mehr als seine Dicke größer ist als der Abstand des Hubbegrenzungsanschlages des mit den Durchbrüchen versehenen Verschlußstückes. Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß die Verschluß-Stücke beim öffnen des Ventils gleichzeitig vom Ventilsitz abheben, bei zur Gänze geöffnetem Ventil jedoch im Abstand voneinander an ihren Hubbegrenzungsanschlägen anliegen. Ein solches Ventil kann sich der jeweiligen Drehzahl des Verdichters anpassen. Bei niedriger Drehzahl heben sich die beiden Verschlußstücke nicht voneinander ab, so daß das erfindungsgemäße Ventil wie ein Ventil mit einem einzigen Verschlußstück arbeitet. Bei höheren Drehzahlen löst sich hingegen das oben liegende Verschlußstück von dem mit den Durchbrüchen versehenen Verschlußstück, sobald die-

ses an seine Hubbegrenzung anschlägt, wodurch bei voll geöffnetem Ventil zusätzliche, durch die Durchbrüche führende Durchgangswege für die gesteuerte Strömung und damit zusätzliche Durchgangsquerschnitte freigegeben werden. Beim Schließen des Ventils trifft zuerst das oben liegende Verschlußstück auf das darunterliegende Verschlußstück auf und bewirkt so ein rechtzeitiges Schließen des Ventils, wobei Spätschlüsse vermieden werden.

Vorzugsweise ist nur das oberste Verschlußstück unmittelbar durch Schließfedern belastet oder elastisch gegen den Ventilsitz vorgespannt Die auf das oberste Verschlußstück wirkenden Federkräfte halten dabei auch das oder die darunterliegenden Verschlußstücke in der Schließstellung des Ventils auf dem Ventilsitz,

Der Hub des auf dem Ventilsitz unmittelbar aufliegenden Verschlußstückes ist zweckmäßig durch mehrere, im seitlichen Abstand voneinander liegende Anschläge begrenzt, zwischen denen Ausnehmungen für den Durchtritt des durch die Durchbrüche hindurch ausströmenden Mediums vorgesehen sind. Dadurch wird eine nennenswerte Behinderung der durch die Durchbräche gehenden Strömung durch die Anschläge vermieden und ein Abströmen des Mediums an beiden Rändern des obersten Verschlußstückes ermöglicht.

In den Zeichnungen sind Ausfühmngsbeispiele der Erfindung dargestellt Es zeigen

F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Ventilsatz im axialen Mittelschnitt, der zwischen Zylinder und Zylinderkopf eines Kolbenverdichters eingespannt ist,

F i g. 2 dazu eine Ansicht des Ventils von unten,

Fig.3 ein erfindungsgemäßes Ringplattenventil im axialen Mittelschnitt, u. zw. in der linken Hälfte geschlossen und in der rechten Hälfte geöffnet, und

die F i g. 4 und 5 die Verschlußstücke des Ventils nach F i g. 3 im Grundriß.

Der in den F i g. 1 und 2 gezeigte Ventilsatz besteht aus einem Saugventil 1 und einem Druckventil 2, die beide als sogenannte Lamellenventile ausgebildet sind. Sie besitzen einen gemeinsamen Ventilsitz 3, der zwischen dem Zylinder 4 und dem Zylinderkopf 5 eines Kolbenverdichters eingespannt ist Im Ventilsitz 3 sind Durchgangskanäle 6 für das Saugventil und ein Durchgangskanal 7 für das Druckventil angeordnet Die Durchgangskanäle des Saugventils 1 sind durch zwei Verschlußstücke 8 und 9 gesteuert,, von denen das Verschlußstück 8 unmittelbar auf dem Ventilsitz 3 aufliegt und das Verschlußstück 9 über dem Verschlußstück 8 angeordnet ist Im Verschlußstück 8 befinden sich Durchbrüche 10, die durch das Verschlußstück 9 abgedeckt sind.

Die Verschlußstücke 8, 9 des Saugventils 1 bestehen gemäß F i g. 2 aus etwa ringförmigen Lamellen, die an dem mit 11 bezeichneten Ende zwischen dem Ventilsitz 3 und dem Zylinder 4 eingespannt sind, an ihrem anderen Ende Zungen 12,13 aufweisen, denen Anschläge 14 und 15 im Zylinder 4 zur Hubbegrenzung zugeordnet sind. Die beiden Anschläge 14, 15 zur Hubbegrenzung liegen in verschieden großen Abständen "om Ventilsitz 3, so daß sich die beiden Verschlußstücke 8,9 bei gänzlich geöffnetem Ventil voneinander abheben, wobei das außenliegende Verschlußstück 9 die Durchbrüche 10 im Verschlußstück 8 freigibt. Das Druckventil 2 ist ebenfalls mit zwei übereinanderliegenden Verschlußstücken 16,17 versehen, die als streifenförmige Lamellen ausgebildet sind und von denen das unmittelbar auf dem Ventilsitz 3 aufliegende Verschlußstück 16 mit einem vom Verschlußstück 17 abgedeckton Durchbruch 18 versehen ist Über diesen beiden Verschlußstücken 16,17 befindet sich ein Fänger 19, der gemeinsam mit den Verschlußstücken 16,17 durch Bolzen 20 am Ventilsitz 3 befestigt ist Der Fänger 19 weist in seinem mittleren Teil zwei gegen den Ventilsitz 3 vorspringende Anschläge 21 auf, die zur Hubbegrenzung des Verschlußstückes 16 dienen, welches etwas breiter als das Verschlußstück 17 ist, das an der Fängerfläche selbst anschlägt

to Das in F i g. 3 gezeigte Ringplattenventil besitzt einen Ventilsitz 22 und einen Fänger 23, die unter Zwischenschaltung eines Führungsringes 24 durch eine Mittelschraube 25 miteinander verbunden sind. Im Ventilsitz 22 sind Durchgangskanäle 26 vorgesehen, die durch zusätzliche Rippen 27 unterteilt sind, und im Fänger 23 befinden sich Kanäle 28. Die Verschlußstücke 29 und 30 bestehen bei diesem Ventil aus Schlitzplatten, die am Führungsring 24 gleitend geführt sind. Das in F i g. 4 gezeigte Verschlußstück 29 liegt unmittelbar auf dem Ventilsitz 22 auf und besitzt im Bereich der Durchgangskanäle 26 ringsegmentförmige Durchgehe 31, die vom zweiten Versch'iuBstück 30, weiches, ?n Fig.5 im Grundriß dargestellt ist, abgedeckt sind. Die Rippen 27 in den Durchgangskanälen 26 umgeben die Durchbrüche 31, so daß das plattenförmige Verschlußstück 29 an diese·- Stellen zusätzlich abgestützt ist Ferner ist im Ventil nach F i g. 3 eine Federplatte 32 vorgesehen, die mit Federarmen 33 auf das obere Verschlußstück 30 wirkt Das unter Verschlußstück 29 ist durch keine eigenen Federn belastet Der Fänger 23 weist an seinem Außenumfang eigene Anschläge 34 zur Hubbegrenzung des Verschlußstückes 29 auf, die sich in kleinerem Abstand vom Ventilsitz 22 befinden als die dem oberen Verschlußstück 30 zugeordnete Anschlagfläche des Fängers 23 bzw. der vor diesem liegenden Federplatte 32 Zwischen den Anschlägen 34 befinden sich Ausnehmungen für den Durchtritt des durch die Durchbrüche 31 bei geöffnetem Ventil austretenden Mediums.
Wie aus den Zeichnungen zu erkennen ist, liefen in allen Ausführungsbeispielen die beiden Verschlußstücke 8,9; 16,17; 29,30 bei geschlossenem Ventil spielfrei aufeinander, so daß sowohl die Durchgangskanäle 6, 7, 26 im Ventilsitz als auch die Durchbrüche 10,18,31 in dem auf dem Ventilsitz unmittelbar aufliegenden yerschlußstück abgedichtet sind. Wenn sich das Ventil öffnet, heben sich zunächst beide Verschlußstücke gemeinsam vom Ventilsitz ab, bis das dem Ventilsitz nächstliegende Verschlußstück 8,16,29 auf seinen Hubbegrenzungsanschlag 14,21,34 auftrifft In Abhängigkeit von der jeweiligen Drehzahl des Verdichters hebt sich hierauf das außenliegende Versrhlußstück 9, 17, 30 vom anderen Verschlußstück mehr oder weniger weit ab und gibt dabei die Durchbrüche in diesem frei, so daß durch die Dnrch'jrüche Medium zusätzlich abströmen kann. Nur bei größerer Drehzahl wird das obere oder außenliegende Verschlußstück soweit vom anderen VerschluC-stück abgehoben, daß auch es auf seinen Hubbegrenzungsanschlag auitrifft. Bei der Schließbewegung legt sich das obere Vurschlußstück zunächst an das untere Verschlußstück an, wobei es die Durchbrüche in diesem abdichtet, und erst danach bewegen sich beide Verschlußstücke gemeinsam auf den Ventilsitz zu >m£ schlagen auf diesem auf.

Die geschilderten öffnungs- und Schließbewegungen des Ventils werden riadurch gefördert, daß die beiden Verschlußstücke durch ungleich große, auf die von ihnen bei geschlossenem Ventil abgedeckte druckbeaufschlagte Fläche bezogene spezifische Federkräfte bela-

stet werden. Insbesondere ist nur das außenliegende oder obere Verschlußstück unmittelbar von Federkräften beaufschlagt Beim Ausfuhrungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 sind keine eigenen Ventilfedern vorgesehen. Die Verschlußstücke werden dabei in bei Lamellenventilen üblicher Weise aufgrund ihrer Eigenelastizität auf dem Ventilsitz festgehalten. Sie können durch entsprechende Vorbiegung elastisch gegen den Ventilsitz vorgespannt sein, wobei das außenliegende Verschlußstück stärker gegen den Ventilsitz vorgespannt sein kann als das unmittelbar auf diesem aufliegende Verschlußstück, so daß praktisch die gleiche Wirkung erzielt wird wie beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3—5, wo nur das außenliegende Verschlußstück durch eine Federplatte belastet ist. Das Ventil kann sich somit der jeweiligen Drehzahl, mit welcher der Verdichter angetrieben wird, anpassen, so daß sowohl ein Flattern bei niedriger Drehzahl als auch Spätschlüsse bei höheren Drehzahlen vermieden werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

23 Π 720 Patentansprüche:

1. Ventil für Kolbenverdichter, mit einem Ventilsitz, dessen Durchgangskanäle durch wenigstens zwei übereinander angeordnete Verschlußstücke gesteuert sind, die wenigstens zum Teil durch Schließfedern belastet oder mit elastischer Vorspannung auf dem Ventilsitz festgespannt sind und zu deren Hubbegrenzung Anschläge vorgesehen sind, wobei das auf dem Ventilsitz unmittelbar aufliegende Verschlußstück im Bereich der Durchgangskanäle Durchbrüche aufweist, die das darüberliegende Verschlußstück abdeckt, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Verschlußstück (9, Yt, 30), das Durchbrüche (10,18,31) eines unter ihm liegenden Verschlußstückes (8, 16, 29) abdeckt, durch größere spezifische Federkräfte belastet ist als das unter ihm liegende Verschlußstück (8,16,29) und sein ttebbegrenzungsanschlag (15, 19, 23) in einem Abstand über dem Ventilsitz (3. 22) angeordnet ist, der um mehr als seine Dicke größer ist als der Abstand des Hubbegrenzungsanschlages (14, 21,34) des mit den Durchbrüchen (10,18,31) versehenen Verschlußstückes (8,16,29).

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur das oberste Verschlußstück (9, 17, 30) unmittelbar durch Schließfedern (32) belastet oder elastisch gegen den Ventilsitz (3) vorgespannt ist

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des auf dem Ventilsitz (3,22) unmittelbar aulliegenden Verschlußstückes (16, 29) durch mehrere, im seitlichen Aostand voneinander liegende Anschläge (21, S4) begrenzt ist, zwischen denen Ausnehmungen für den fX/chtritt des durch die Durchbrüche (18, 31) hindurch ausströmenden Mediums vorgesehen sind.