DE2443030A1 - COMPRESSOR - Google Patents
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Description
Patentanwälte 'Patent attorneys'
Homburg 50 - KanigstroBe 28 2443030 Homburg 50 - KanigstroBe 28 2443030
W. 26435/74· 12/SchW. 26435/74 · 12 / Sch
Bendix Westinghouse Limited Bristol (England)Bendix Westinghouse Limited Bristol (England)
Die Erfindung bezieht sich auf Kompressoren bzw· Verdichter und insbesondere auf die Ventile, die bei Luftverdichtern verwendet werden·The invention relates to compressors and in particular to the valves that are used in Air compressors are used
Bei Luftverdichtern werden bisher verschiedene . Arten von Ventilen verwendet. Luftverdichter weisen üblicherweise einen oder mehrere Kolben auf, die in üblicher Weise über eine Pleuelstange und eine Kurbelwelle derart angetrieben werden, daß sie sich in dem betreffenden Zylinder hin- und herbewegen· Ungleich zu Brennkraftmaschinen oder Dampfmaschinen verwenden Luftverdichter üblicherweise Ventile, die durch die relativen Drücke geöffnet und geschlossen werden, welche auf dieIn the case of air compressors, different ones have been used so far. Types of valves used. Air compressor show usually one or more pistons which are driven in the usual way via a connecting rod and a crankshaft in such a way that they move to and fro in the relevant cylinder Internal combustion engines or steam engines usually use air compressors that are controlled by the relative valves Press to open and close which on the
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beiden Seiten der Ventilglieder ausgeübt werden, und üblicherweise sind keine anderen Mittel zum öffnen der Ventile vorgesehen.both sides of the valve members are exerted, and usually no other means of opening the Valves provided.
Die Ventile sind gewöhnlich in Form von in Paaren angeordneten Einwegventilen vorgesehen, wobei jedes Ventilpaar ein Einlaßventil und ein Abgabeventil für den Verdichter aufweist·The valves are usually provided in the form of one-way valves arranged in pairs, each Valve pair has an inlet valve and a discharge valve for the compressor
Bisherige Verdichterventile'weisen typisch federbelastete ebene Scheiben, die mit ebenen oder konischen Ventilsitzen versehen sind, auf, oder die Ventile weisen Blattventile oder Zungenventile auf, die ie wesentlichen aus ebenen Federteilen bestehen, von denen das eine Ende ■it dem Gehäuse des Verdichters verbolzt oder verstiftet ist, und von denen das andere Ende gewöhnlich über der Abgabeöffnung bzw. Einlaßöffnung ruht bzw· aufliegt. In jeden Fall lenkt der Luftdruck auf Jedem Hub das Einlaßventil so ab, daß es auf einem Halbhub sich öffnet, wobei das Abgabeventil auf der anderen Hälfte des Hubes geöffnet wird· Es ist gefunden worden, daß solche Ventile Nachteile insofern haben, daß sie das Bestreben haben, im Betrieb zu brechen, wobei sie weiterhin die Luftströmung unerwünscht •inengen oder begrenzen können und demgemäß unangemessene Erhitzung innerhalb des Gehäuses des Verdichters hervorrufen können.Previous compressor valves typically have spring-loaded flat disks with flat or conical Valve seats are provided, or the valves have reed valves or tongue valves, the essentials consist of flat spring parts, one end of which is bolted or pinned to the housing of the compressor and the other end of which usually rests or rests above the dispensing opening or inlet opening. In in any case, the air pressure on each stroke deflects the inlet valve so that it opens on a half stroke, with the dispensing valve is opened on the other half of the stroke · It has been found that such valves have disadvantages in that they have a tendency to break in service, while still keeping the air flow undesirable • Narrow or limit and thus cause inadequate heating within the housing of the compressor can.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, Ventile für einen Verdichter zu schaffen, die weniger leicht brechen als die bisher bekannten Ventile und/oder verbesserte Strömungscharakteristiken für ein gegebenes Ausmaß des Abhebens eines Ventilgliedes von seinem Ventilsitz schaffen.The present invention aims to provide valves for a compressor that are less likely to break than the previously known valves and / or improved flow characteristics for a given extent of lifting of a Create valve member from its valve seat.
Gemäß der Erfindung ist ein Verdichter geschaffen mit einer Ventileinrichtung, die federnd vorgespannte scheibenartige Teile aufweist, die auf einer Seite eine konkave Fläche, in die eine federnde Vorspanneinrichtung (typisch •ine Feder) eingreift, und auf der anderen Seite eineAccording to the invention, a compressor is provided with a valve device, which has resiliently biased disc-like parts which are concave on one side Area in which a resilient pretensioning device (typically a spring) engages, and one on the other side
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konvexe gebogene fläche hat, die sich gegen einen allgemein konkaven Ventilsitz legt.has a convex curved surface which lays against a generally concave valve seat.
Der allgemein konkave Ventilsitz kann kegelstumpfförmige Gestalt haben, oder er kann gebogene Gestalt, typisch sphärische Oberflächengestalt, haben zwecks Anpassung an die gebogene Fläche des Ventilgliedes·The generally concave valve seat can be frustoconical in shape or it can be curved in shape, typically spherical surface shape, for the purpose of adapting to the curved surface of the valve member
Die federnde Vorspanneinrichtung kann relativ zu dem Ventilglied mittels der konkaven Fläche des Ventilgliedes dadurch angeordnet werden, daß die konkave Fläche des Yentilgliedes mit einem mittleren Teil versehen ist, der das Bestreben hat, die federnde Einrichtung zu halten. In diesem letzteren Fall kann der mittlere Teil ein im wesentlichen ebener oder flacher Teil sein.The resilient biasing device can relative to the valve member by means of the concave surface of the valve member be arranged in that the concave surface of the Yentilgliedes is provided with a central part, the endeavors to hold the resilient device. In this latter case, the middle part can be an im be an essential plane or flat part.
Die federnde Einrichtung kann in dem Verdichtergehauee durch geeignete Aufnahmemittel gehalten sein, durch welche die federnde Einrichtung daran gehindert ist, ihre Arbeitsstellung in dem Verdichtergehäuse relativ zu dem Ventilsitz seitlich zu verschieben·The resilient device can be in the compressor housing be held by suitable receiving means, by which the resilient device is prevented from shifting its working position in the compressor housing laterally relative to the valve seat
Bei einer weiteren Ausführungsform braucht das Ventilglied nicht mit dem mittleren ebenen Teil versehen zu sein, sondern es kann eine vorragende Einrichtung vorgesehen sein, die in das Verdichtergehäuse vorragt und für die das Bestreben besteht, von dem Ventilglied erfaßt zu werden, wenn dieser sich von dem Ventilsitz abhebt derart, daß das Bestreben besteht, das Ventilglied relativ zu dem Ventilsitz und der federnden Einrichtung zu zentrieren. In diesem letzteren Fall kann die vorragende Einrichtung wenigstens zum Teil die Aufnahmemittel umfassen, welche die federnde Einrichtung in einer vorbestimmten Stellung relativ zu dem Ventilsitz halten.In a further embodiment, the valve member need not be provided with the central flat part, rather, a protruding device can be provided which protrudes into the compressor housing and for which there is a tendency to be detected by the valve member, if this is lifted from the valve seat such that there is a tendency to move the valve member relative to the To center the valve seat and the resilient device. In this latter case, the projecting entity can at least in part comprise the receiving means which hold the resilient device in a predetermined position hold relative to the valve seat.
Bas Ventilglied kann dadurch hergestellt werden, daß es aus Blech aus rostfreiem Stahl ausgestanzt wird und wärmebehandelt wird, üb einen geforderten Härtegrad zu erhalten.The valve member can be produced in that it is punched out of sheet metal made of stainless steel and is heat-treated to a required degree of hardness obtain.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.The invention is described below with reference to the drawing for example explained.
Pig· 1 zeigt einen zweizylindrigen Luftverdichter in
teilweise geschnittener Ansicht, wobei ein Austrittsventil und ein Eintrittsventil gemäß
einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt sind.
Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Austrittsventils zur Verwendung in einem Luftverdichter.
Pig · 1 shows a two-cylinder air compressor in a partially sectioned view, showing an outlet valve and an inlet valve according to an embodiment of the invention.
Fig. 2 shows a modified embodiment of the outlet valve for use in an air compressor.
Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines Eintrittsventils zur Verwendung in einem Luftverdichter. Fig. 3 shows a modified embodiment of an inlet valve for use in an air compressor.
In Fig. 1 sind nur diejenigen Teile eines zweizylindrigen Luftverdichters dargestellt, die für das Verständnis der Erfindung erforderlich sind. Demgemäß sind für einen Zylinder ein Eintrittsventil, und für den anderen Zylinder ein Austrittsventil dargestellt. Es ist jedoch zu bemerken, daß jeder Zylinder ein Eintrittsventil und ein Austrittsventil aufweist. Das Verdichtergehäuse 1 umfaßt einen Zylinderkopf 2, einen Zwischenventilteil 3 und einen· Zylinderblock 4. Der Zylinderblock 4 umfaßt einen Zylinder nit einem Kolben 6 sowie einen weiteren Zylinder 7 mit einem Kolben 8. Die Kolben 6, 8 werden jeweils mittels einer Pleuelstange 9 bzw. 10 hin- und herbewegt, und die Pleuelstangen 9» 10 sind jeweils mit einer Kröpfung der nicht dargestellten Kurbelwelle verbunden. Der Zylinderkopf 2 ist mit einer Eintrittsverbindung 11 und einer Austrittsverbindung 12 versehen. Die Eintrittsverbindung 11 weist einen Durchgang 13 zur oberen Seite eines konkaven Ventilsitzes 14 auf, gegen den eine konvexe Fläche 16 eines Ventilgliedes 15 durch eine federnde Einrichtung in Form einer leichten Feder 17 gedrückt wird. Die Fläche des Ventilgliedes -15» gegen welche die Feder 17 drückt, istIn Fig. 1, only those parts of a two-cylinder air compressor are shown which are necessary for an understanding of the invention required are. Accordingly, there is an inlet valve for one cylinder and one for the other cylinder Outlet valve shown. It should be noted, however, that each cylinder has an inlet valve and an outlet valve. The compressor housing 1 comprises a Cylinder head 2, an intermediate valve part 3 and a Cylinder block 4. The cylinder block 4 comprises a cylinder with a piston 6 and a further cylinder 7 with a Pistons 8. The pistons 6, 8 are each by means of a Connecting rods 9 and 10, respectively, are moved back and forth, and the connecting rods 9 »10 are each not cranked connected crankshaft. The cylinder head 2 is provided with an inlet connection 11 and an outlet connection 12. The inlet connection 11 has a passage 13 to the upper side of a concave valve seat 14 against which a convex surface 16 of a valve member 15 is shaped by a resilient device a light spring 17 is pressed. The surface of the valve member -15 »against which the spring 17 presses is
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eine konkave Fläche 18, die einen mittleren ebenen Teil hat, gegen den sich die Feder 17 legt· Am anderen Ende ist die Feder 17 in einer Ausnehmung im Gehäuseteil 3 des Verdichters aufgenommen, und durch diese Anordnung ist eine selbstzentrierende Wirkung für das Ventilglied 15 geschaffen.a concave surface 18 having a central flat part against which the spring 17 rests on the other At the end of the spring 17 is received in a recess in the housing part 3 of the compressor, and by this arrangement is a self-centering effect for the valve member 15 created.
Das Austrittsventil für den Zylinder 7 ist dem Eintrittsventil des Zylinders 5 im wesentlichen identisch mit der Ausnahme, daß die Anordnung und der Arbeitssinn umgekehrt sind· Dieses Austrittsventil braucht daher nicht im einzelnen beschrieben zu werden, jedoch ist zu bemerken, daß es zwischen dem Zylinder 7 und der'Austrittsverbindung des Verdichters eine Einwegverbindung schafft.The outlet valve for the cylinder 7 is essentially identical to the inlet valve of the cylinder 5 with the exception that the arrangement and the direction of operation are reversed. This outlet valve is therefore not required to be described in detail, but it should be noted that there is between the cylinder 7 and the outlet connection of the compressor creates a one-way connection.
Im Betrieb des Verdichters werden das Eintrittsventil und das Austrittsventil jeweils durch die Wirkung eines Luftdruckunterschiedes an ihnen geöffnet, so daß Einwegströmung von Luft zwischen der Eintrittsverbindung 11, dem betreffenden Zylinder und der Austrittsverbindung 12 ermöglicht, ist. Das Wiederaufsetzen der Ventile auf ihren Sitz wird durch die federnde Einrichtung in Form der Feder 17 unterstützt derart, daß die Ventile geringfügig in die Schließstellung gedrückt werden. Es ist zu bemerken, daß, da die Ventilglieder konvexe Flächen haben, die mit konkaven Ventilsitzen in Eingriff treten, sie vorteilhafte Strömungscharakteristiken für die Strömung von Luft durch sie schaffen im Vergleich beispielsweise mit Scheibenventilen, wie sie bisher in gewissen Verdichtern verwendet werden· Weiterhin werden zufolge der Geometrie der Ventilglieder, wie es oben kurz erwähnt wurde, die mittleren ebenen oder flachen Teile der Ventilglieder durch die leichten Federn 17 beeinflußt und sie schaffen eine vorteilhafte Zentrierwirkung für die Ventilglieder derart, daß keine weitere Führungseinrichtung für das Zentrieren der Ventiiglieder im Betrieb erforderlich ist. Da weiterhin diejenige Fläche des Ventilgliedes, die mit dem zugehörigen Ventilsitz inIn the operation of the compressor, the inlet valve and the outlet valve are each by the action of a Air pressure difference opened at them, so that one-way flow of air between the inlet connection 11, the relevant cylinder and the outlet connection 12 is made possible. Repositioning the valves on their seats is supported by the resilient device in the form of the spring 17 so that the valves slightly in the In the closed position. It should be noted that since the valve members have convex surfaces, those with concave surfaces Valve seats engage, they have advantageous flow characteristics for the flow of air through them create in comparison, for example, with butterfly valves, as they have been used in certain compressors up to now Furthermore, due to the geometry of the valve members, as briefly mentioned above, the central planar or flat parts of the valve members influenced by the light springs 17 and they create an advantageous centering effect for the valve members in such a way that no further guide device for centering the valve members is required in operation. Since that area of the valve member that is connected to the associated valve seat in
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Eingriff tritt, konvex ist, sind die wirksamen augenblicklichen oder zeitweiligen Stoßkräfte, die zwischen dem Ventilglied und dem Ventilsitz auftreten, klein im Vergleich mit den betreffenden Kräften, die auftreten, wenn oben erwähnte Scheibenventilglieder verwendet werden· Demgemäß ist die Wahrscheinlichkeit des Ventilbruchs beträchtlich verringert.Engagement occurs that is convex are effective instantaneous or temporary impact forces occurring between the valve member and the valve seat are small in comparison with the respective forces occurring when using the above-mentioned disc valve members · Accordingly the likelihood of valve rupture is considerably reduced.
In fig. 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform eines Austrittsventils dargestellt, bei welchem zwar ein kegelstumpf förmiger Ventilsitz 21 vorgesehen ist, bei welchem jedoch das Ventilglied 22 sowohl an der inneren als auch an der äußeren Fläche im wesentlichen kugelförmig ist« Demgemäß ist bei diesem Beispiel kein mittlerer flacher Teil vorhanden wie es bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 der Fall ist. Bei diesem Beispiel ist die federnde Einrichtung in Form einer Feder 23 in einem ringförmigen Vorsprung 24 aufgenommen, der sich vom Ventilgehäuse in Richtung gegen das Ventil erstreckt. Die Feder 23 steht wiederum mit der inneren konkaven Fläche des Ventilgliedes im Eingriff, jedoch wird die Zentrierung des Ventilgliedes durch die Tatsache erreicht, daß der Umfang des Ventilgliedes das Bestreben hat, mit der unteren Fläche des ringförmigen Vorsprunges 24· in Eingriff zu treten, wodurch das Ventilglied jedesmal nivelliert wird, wenn es sich unter dem Einfluß von Luftdruck von seinem Ventilsitz abhebt, um den Austritt von Luft zur Austrittsverbindung des Verdichters zu ermöglichen. Um irgendein Bestreben des Ventilgliedes 22 zu verringern, an der unteren Fläche des ringförmigen Vorsprunges 24 anzuhaften, wenn gute Abdichtung zwischen dem letzteren und der Umfangsfläche des Ventilgliedes auftritt, ist ein Leckdurchgang 25 oberhalb des Ventilgliedes 22 geschaffen, um unmittelbare Freigabe in den geschlossenen Zustand zu ermöglichen.In fig. 2 shows a modified embodiment of an outlet valve in which, although a truncated cone shaped valve seat 21 is provided, in which, however, the valve member 22 on both the inner and is essentially spherical on the outer surface " Accordingly, in this example there is no central flat part as in the embodiment according to FIG Case is. In this example, the resilient device is in the form of a spring 23 in an annular projection 24 added, which extends from the valve housing towards the valve. The spring 23 is in turn with the inner concave surface of the valve member engaged, however the centering of the valve member is achieved by the fact that the circumference of the valve member tends to has to engage the lower surface of the annular projection 24 ·, causing the valve member each time is leveled when it lifts off its valve seat under the influence of air pressure to allow air to escape To enable outlet connection of the compressor. In order to reduce any tendency of the valve member 22, to adhere to the lower surface of the annular projection 24 when a good seal between the latter and the peripheral surface of the valve member occurs a leakage passage 25 is created above the valve member 22, to enable immediate release in the closed state.
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Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines Eintrittsventils, welches sich gegenüber dem Eintrittsventil des Verdichters gemäß Fig· 1 etwas unterscheidet, und zwar hinsichtlich seiner Anordnung in dem Verdichter. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Eintrittsverbindung an der Stelle 31 ausgeführt, und dort befindet sich eine öffnung, die in dem Zylinderblock des Verdichters vorgesehen ist. Die Austrittsströmung ist daher eine Aufwärtsströmung an dem Ventilglied 32 vorbei, auf welches wiederum eine federnde Einrichtung in Form einer Feder 33 wirkt, die in einer ringförmigen Ausnehmung 34-aufgenommen ist, welche in dem Zwischenteil 35 des Verdichtergehäuses gebildet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Ventilsitz durch einen ringförmigen Einsatz 36 gebildet, dessen obere Fläche zu sphärischer konvexer Gestalt geschliffen ist zwecks Aufnahme des Ventilgliedes 32· Unter dem Ventilglied 32 und mit dessen konvexer Fläche 38 in Eingriff tretend befindet sich ein Entleerungsmechanismus, der eine Schubstange 39 aufweist, die mittels nicht dargestellter Mittel über eine Buchse 4-0 in dem Verdichter betätigt wird. Der Entleerungsmechanismus wird von einer Steuereinrichtung betätigt, die auf den Behälterdruck anspricht und den Verdichter entleert, wenn ein gegebener Grad an Ausgangsdruck von der Austrittsverbindung des Verdichters erreicht ist.Fig. 3 shows a modified embodiment of an inlet valve, which is opposite to the inlet valve of the compressor according to Fig. 1 differs somewhat, namely with regard to its arrangement in the Compressor. In this exemplary embodiment, the entry connection is made at point 31, and is located there there is an opening in the cylinder block of the compressor is provided. The exit flow is therefore an upward flow past the valve member 32 which in turn acts a resilient device in the form of a spring 33 which is received in an annular recess 34 which is formed in the intermediate part 35 of the compressor housing. In this embodiment is the valve seat is formed by an annular insert 36, the upper surface of which is ground to a spherical convex shape is for the purpose of receiving the valve member 32 · Below the valve member 32 and with its convex surface 38 in In engagement there is an emptying mechanism which has a push rod 39, which is not shown by means of Means is actuated via a socket 4-0 in the compressor. The emptying mechanism is controlled by a Actuates control device, which responds to the tank pressure and empties the compressor, if a given The degree of outlet pressure from the outlet connection of the compressor has been reached.
Im Betrieb arbeitet das Eintrittsventil gemäß Fig. im wesentlichen in der gleichen Weise wie das Ventil gemäß Fig. 2, und bei dieser Ausführungsform ist die Zentrierwirkung hervorgerufen durch die Feder 33 und die Tatsache, daß der Umfang des Ventilgliedes 32 beim Abheben von seinem Sitz 36 das Bestreben hat, mit der Cfberflache des Zwischenteils 35 des Verdichtergehäuses in EingriffIn operation, the inlet valve according to FIG. Works essentially in the same way as the valve according to FIG Fig. 2, and in this embodiment the centering effect is caused by the spring 33 and the fact that the circumference of the valve member 32 when lifting of its seat 36 has the tendency to work with the surface of the intermediate part 35 of the compressor housing in engagement
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zu treten, wodurch ein Bestreben besteht, das Ventilglied 32 bei Jeder Rückkehr in die gewünschte Arbeitsstellung zu zentrieren. Ähnliche weitere Ausführungen gelten für die Ventile gemäß den Fig. 2 und 3 im Hinblick auf die Stoßkräfte und die Luftströmung zwischen den Ventilgliedern und den Ventilsitzen.to step, whereby there is a tendency to the valve member 32 at each return to the desired working position center. Similar further statements apply to the valves according to FIGS. 2 and 3 with regard to the impact forces and the air flow between the valve members and the valve seats.
Die Ventilglieder sind durch Ausstanzen aus ebenem Blech aus rostfreiem Stahl hergestellt. Die Stanzstücke werden dann geschliffen, um eine ebene Umfangsfläche zu erzeugen, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist. Es wird auch Wärmebehandlung angewendet, um einen gewünschten Härtegrad ohne unangemessene Sprödigkeit zu erzielen im Hinblick auf die besondere schwierige Arbeitsumgebung innerhalb des Verdichtergehäuses· The valve members are punched out of flat Sheet metal made from stainless steel. The stampings are then ground to form a flat peripheral surface as shown in the drawing. It is also applied heat treatment to a desired one To achieve a degree of hardness without undue brittleness in view of the particularly difficult working environment within the compressor housing
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