DE7838964U1

DE7838964U1 - Ventil

Info

Publication number: DE7838964U1
Application number: DE19787838964U
Authority: DE
Original assignee: Gerber Alfred Dr-Ing Zuerich (schweiz)
Current assignee: Gerber Alfred Dr-Ing Zuerich (schweiz)
Priority date: 1977-12-09
Filing date: 1978-12-11
Publication date: 1980-10-16
Also published as: CH625861A5; GB2036259B; EP0007301A1; WO1979000364A1; SU1088671A3; US4305424A; JPS54500109A; JPS6029031B2; GB2036259A

Description

Ventil |

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einer zylindrischen Ventilkammer, die ein in Umfangsrichtung der Ventilkammer

ringförmig gekrümmtes Federblatt umgibt, dessen im Bereich · einer radial zur Kammerwand gerichteten Einlassöffnung ;^il<it angeordneter Umfangsbereich den Ventilschliessteil bildet',¹' so dass das Federblatt unter dem Druck des abzusperrenden¹, Mediums federnd in eine offene Ventilposition ausbiegbar

ist. Ein solches Ventil eignet sich besonders als Auslas,sr" ventil eines Rotationskolbenverdichters, da es in axialer Richtung des Verdichters beliebig lang und in seiner radialen Richtung sehr klein dimensioniert sein kann. Insbesondere lässt sich der Ventilschliessteil sehr nahe an der Innenwandung des Rotationskolbenverdichters anordnen, so dass sich eine minimale Grosse des·Totraumes des Verdichters ergibt.

Für ein Ventil der genannten Art wurde bereits ein Federblatt vorgeschlagen, das in entspanntem Zustand eben ist und erst durch Einspannen in die zylindrische Ventilkammer durch Anlage an deren Innenwand unter Vorspannung eine Ringform annimmt. Die somit gegeneinander gerichteten Enden der offenen Ringform stützen sich auf der der Einlassöffnung diametral gegenüberliegenden Seite der Ventilkammer in den hakenförmigen Enden eines *ßr-förmigen Hubfängers ab. Daraus ergibt sich, dass bei geschlossener Ventilposition das ringförmig angeordnete Federblatt auf einem verhältnis-

massig grossen Umfangsbereich von ca. 130 auf der Seite der radialen Einlassöffnung an der Innenwand der Ventilkammer unter Federkraft anliegt, während die Auslassöffnung

nur weniger als ein Drittel bis ein Viertel dieses Wink!ei^u' bereiches ausfüllt. Wird dieses Federblatt unter dem Druck' des durch die Einlassöffnung einströmenden Mediums ausge-· bogen, so ergibt sich durch diese Anlage des Federblattes auf in Umfangsrichtung beiden Seiten der Einlassöffnung eine Abstützung entsprechender Umfangsbereiche des Federblattes an der Innenwand der Ventilkammer, durch die sich die Ausbiegung auf einen eingeengten Umfangsbereich des Federblattes gegenüber der Einlassöffnung beschränkt, so dass die Ausbiegung mit entsprechend hohen Biegespannungen verbunden ist, die bei der Verwendung des Ventils an einem Verdichter in verhältnismässig kurzer Zeit zu Ermüdungsbrüchen führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Art zu finden, dessen Federblatt bei seiner Ausbiegung in die geöffnete Ventilposition geringeren Biegespannungen ausgesetzt ist, so dass die Gefahr von Ermüdungsbrüchen beseitigt wird. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Ventil der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Federblatt im entspannten Zustand ringförmig gekrümmt ist, sein oder seine Durchmesser kleiner sind als der oder die Innen-

durchmesser der Ventilkammer und das Federblatt in einem der Einlassöffnung diametral gegenüberliegenden Bereich

mit Abstand von der Kammerinnenwand gehalten ist, so daös',!

sein den Ventilschliessteil bildender Umfangsbereich eni-""

lang des die Auslassöffnung umgebenden Randes an der ;

Kammerinnenwand dichtend anliegt, wobei die Differenz der'·, Durchmesser so gewählt ist, dass das Federblatt nach sej.mer

Ausbiegung in geöffnete Ventilposition sich in allseitige^'' Abstand von der zylindrischen Kammerinnenwand befindet. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Federblatt nur so weit an der Kammerinnenwand anliegt,als für die Ab-.dichtung des Ventils in Schliessposition erforderlich ist. Für die Abdichtung reicht bekanntlich ein verhältnismässig schmaler Randbereich um die Einlassöffnung herum aus, der beispielsweise 1 mm breit ist. Da ausserhalb des Dichtbereiches kein Kontakt zwischen dem Federblatt und der Kammerinnenwand vorhanden ist, kann bei der Ausbiegung in geöffnete Ventilposition die gesamte Umfangslänge des Federblattes an der .Biegeverformung unbehindert teilnehmen, so dass die Biegespannung entsprechend gering ist. Weiterhin wird die Gefahr einer Ueberbeanspruchung des Federblattes durch zu starke Ausbiegung unter übermässigem Druck des Mediums vermieden, so dass ein Hubfänger zur Begrenzung der möglichen Ausbiegung überflüssig ist.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es· j

zeigt: . , ,

Fig. 1 einen Radialquerschnitt durch ein Ventil gemäss dem

Stand der Technik in geschlossener Ventilposition^' wobei durch Strichlinien die Verformung des Feder-·' blattes bei geöffneter Ventilposition angedeutet 'ist,

Fig. 2 eine Darstellung entsprechend Fig. 1 eines Ventils gemäss der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 3 eine Aufsicht auf ein in die Ebene abgewickelt dargestelltes Federblatt, wobei die Lage der Ventil-Einlassöffnungen relativ zu dem Federblatt durch Strichlinien angedeutet ist.

Im dargestellten Beispiel nach Fig. 1 zum Stand der Technik sowie im Beispiel nach Fig. 2 einer erfindungsgemässen Ausführung sform befindet sich die zylindrische Ventilkammer 2 bzw. 4 in Form einer kreiszylindrischen Bohrung im Gehäusemantel 6, 8 eines Rotationskolbenkompressors und verläuft parallel zu dessen Rotationsachse. Von der Mantellaufbahn 10 bzw. 12 des Kompressors bzw. von dessen Kompressionsraum aus verlaufen mehrere,in Form einer axial gerichteten Reihe mit gleichmässigem Abstand voneinander angeordnete, schlitzförmige Ventileinlassöffnungen 14, 14' in die

Vent;!kammer 2 bzw. 4 hinein, die in Fig. 3 durch Strichlinien 14, 14' angedeutet sind. Es versteht sich, dass

statt mehreren auch nur eine einzelne Einlassöffnung vo,r« ,

handen sein kann. In geschlossener Ventilposition wird ],

jede Einlassöffnung 14, 14' durch einen Umfangsbereich · eines ringförmigen Federblattes 16 bzw. 18 überdeckt, das in dem die Oeffnungen umgebenden Bereich der Innen-

wand der Ventilkammer 4 dichtend anliegt. '"

Ein Vergleich der Darstellungen der Fig. 1 und 2 miteinander zeigt, dass beim Ausführungsbeispiel gernäss dem Stand der Technik das Federblatt 16 auf einem verhältnismässig grossen Teil des Umfanges der Kammerinnenwand anliegt. Dies ergibt sich zwangsläufig durch die Verwendung eines im entspannten Zustand ebenen Federblattes 16, das erst durch seine Halterung in der zylindrischen Ventilkammer die Form eines Ringes annimmt. Die freien, gegeneinander gerichteten Enden 20, 22 stützen sich dabei an der zylindrischen Kammerinnenwand bzw. in den hakenförmigen Enden 24, 26 eines Λ -förmigen Hubfängers 28 ab, so dass sie im Winkel zu einer Tangente der Kammerinnenwand gerichtet sind. Es hat sich gezeigt, dass sich durch die Anlage dieses Federblattes 16 auf einem verhältnismässig grossen ümfangsbereich der Kammerinnenwand unter der Rückstellkraft des Federblattes eine Abstützung an der Kammerinnenwand ergibt, durch die sich das Federblatt

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nicht unbehindert unter dem Druck des einströmenden Mediums ausbiegen kann, so dass sich die Ausbiegung auf '.

einen verhältnismässig engen Umfangsbereich in der Nähe;,

• der Einlassöffnung 14 beschränkt, wie durch die Strich- ,,',

linie 30 in Fig. 1 angedeutet ist. Diese Strichlinie 3O₁₁, ;

zeigt das Ventil in maximaler Oeffnungsposition, in der *

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eine weitere Ausbiegung des Federblattes 16 durch den ,]' Hubfänger 28 begrenzt wird. Die Ausbiegung auf engem Umfangsbereich nach innen, so dass sich an dieser Stelle eine konkave Form des Federblattes ergibt, führt an den Stellen 32, 34, an denen die Krümmung des Federblattes von konvexer in konkave Form übergeht, zu einer erhöhten Biegespannung, die bei Dauer-Wechselbelastung bei der Verwendung an einem Kompressor zu baldigen Ermüdungsbrüchen führt. Zur Verdeutlichung wurde die Ausbiegung entsprechend der Strichlinie 30 bzw. die maximale Oeffnungsposition des Ventiles übertrieben dargestellt. Die erwähnte Ueberbeanspruchung tTitt jedoch bereits bei einer Hubweite der Ausbiegung von Bruchteilen eines Millimeters auf.

Nachdem sich das Federblatt im Bereich der Einlassöffnung j 14 von der Kammerinnenwand unter dem Druck des komprimierten Mediums abgehoben hat, kann dieses radial in die Ventilkammer 2 bzw. 4 einströmen, wobei es in axialer Richtung umgelenkt wird, um die Ventilkammer zu einer Auslassöffnung

hin zu durchströmen, die sich an ihrem einen Ende befindet

und die Querschnittsgrösse der Ventilkammer aufweisen ,kann. Die axiale Strömung erfolgt dabei zum Teil in dem Spalt·- raum zwischen der Kammerinnenwand und dem Federblatt, s'öw'a.e

an den Lamellenteilen 16a bis e bzw. 18a bis e des Fede^ blattes 16 bzw. 18 in radialer Richtung vorbei zu dem mittleren Bereich der Ventilkammer, um anschliessend in

axialer Richtung zur Auslassöffnung abgeführt zu werden. Die Aufteilung des Ventileinlasses in mehrere schlitzförmige, reihenförmig angeordnete Einlassöffnungen 14, 14' und die Lücken 36 zwischen den einzelnen Blattlamellen ermöglichen auch bei grösserer axialer Ausdehnung des Ventils das Einströmen des Mediums zum zentralen Bereich der Ventilkammer. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 entsprechend dem Stand der Technik versteht es sich, dass in dem Hubfänger 28 seitliche schlitzförmige Oeffnungen 38, 40 vorgesehen sind, durch die hindurch sich die einzelnen Lamellen des Federblattes 16 bogenförmig erstrecken.

Das erfindungsgemässe Ventil nach Fig. 2 hat grundsätzlich die gleiche Funktionsweise wie anhand der Fig. 1 zum Stand der Technik beschrieben wurde, jedoch weist es ein anders geformtes und dimensioniertes Federblatt 18 auf, das ein anderes Verformungsverhalten hat. Das Federblatt 18 hat bereits im entspannten Zustand, d.h. vor dem Einbau in die zylindrische Ventilkammer 4, die Form einer zylindri-

sehen Hülse mit einem axial verlaufenden Schlitz, der durch die einander entgegengerichteten Blattenden 42, 44 begrenzt ist. Abgewickelt in eine Ebene kann das Federblatt 18 jer-,',

doch die gleiche Form haben wie das Federblatt 16 des '

Ventils entsprechend der Darstellung in Fig - 1, wie in ! Fig - 3 gezeigt ist. Im montierten Zustand ist der axial ·,

verlaufende Schlitz etwas aufgespreizt, so dass die Blatt.-

enden 42, 44 mit Vorspannung eine stegförmige Erhebung 46 eines Abstandshalters 48 umfassen, der der Reihe der Oeffnungen 14' diametral gegenüberliegend an der Innenwand der Ventilkammer 4 befestigt ist. Die Blattenden 42, 44 liegen mit ihrer äusseren Umfangsflache mit geringer Vorspannung an den beidseitig zu der stegförmigen Erhebung 46 verlaufenden Flächen 50, 52 des Abstandshalters 48 an, und mit dieser Vorspannung liegt der dem axialen Schlitz gegenüberliegende Bereich des Federblattes an dem die Oeffnungen 14' umgebenden Rand 54 und damit an der Kammerinnenwand dichtend an. Sobald in den Einlassöffnungen 14' ein Druck wirkt, der grosser ist als der Druck in der Ventilkammer 4 und die Andruckkraft des Federblattes, hebt sich das Federblatt von dem Rand 54 ab, so dass er sich nur noch in Kontakt mit dem Abstandshalter 48 befindet. Eine Behinderung der dabei auftretenden Deformation des ringförmigen Federblättes durch Anlage an der Kammerinnenwand ist nicht möglich, da der Durchmesser des Federblattes kleiner ist als der Durchmesser der

zylindrischen Ventilkanuner. In Fig. 2 ist die Form des Federblattes 18 bei geöffneter Ventilposition durch eine | Strichlinie angedeutet. Ein Hubbegrenzer ist nicht erfor- ί

derlich, da bei zu starker Deformation des Federblattes;,^: dieses sich auf zwei gegenüberliegenden Seiten an der ··".

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Kammerinnenwand abstützt und der zwischen den Abstützstellen verlaufende bogenförmige Blatteil des Federblattes* einen hohen Widerstand gegen eine weitere Deformation bildet.

Es versteht sich, dass das Federblatt im entspannten Zustand verschiedene Ringformen und auch die Ventilkammer verschiedene Querschnittsformen aufweisen kann_f wie z.B. elliptisch, eiförmig usw. Wesentlich ist, dass eine Anlage des Federblattes an der Kammerinnenwand nur entlang des Oeffnungsrandes 54 erfolgt, so dass eine von der Kammerinnenwand unbehinderte elastische Deformation des Federblattes möglich ist. Auf diese Weise werden mit Sicherheit die Nachteile eines Ventiles gemäss der Darstellung der Fig. 1 vermieden. Obgleich es nicht erforderlich ist, kann auch bei dem erfindungsgemässen Ventil ein Hubfänger verwendet werden. Für die Ausführung des Federblattes eignet sich Stahlblech, dessen Dicke so zu bemessen ist, dass es sich nicht über den Einlassöffnungen 14' abweichend von der Ringform deformiert.

ZUSAMMENFASSUNG

Für ein Ventil mit einer zylindrischen Ventilkammer, in der ein ringförmiges Federblatt sich dichtend gegen eine radial gerichtete Einlassöffnung anlegt, wird zur Vermeidung von Biegebrüchen des Federblattes eine Form und Anordnung des Federblattes vorgeschlagen, durch die es sich ohne Abstützung an der Kammerinnenwand unbehindert unter dem Druck des abzudichtenden Mediums in eine geöffnete Ventilposition ausbiegen kann.

Claims

•Ρ— Ansprüche

1. Ventil mit einer zylindrischen Ventilkammer, die ein in Umfangsrichtung der Ventilkammer ringförmig gekrümmtes Federblatt umgibt, dessen im Bereich einer radial zur

Kammerwand gerichteten Einlassöffnung angeordneter Umfangsbereich den Ventilschliessteil bildet, so dass das Feder-·,·

blatt unter dem Druck des abzusperrenden Mediums federnd<.' in eine offene Ventilposition ausbiegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Federblatt (18, 18a - 18e) im entspannten Zustand ringförmig gekrümmt ist, sein oder seine Durchmesser kleiner sind als der oder die Innendurchmesser der Ventilkammer (4) und das Federblatt in einem der Einlassöffnung (14') diametral gegenüberliegenden Bereich mit Abstand von der Kammerinnenwand gehalten ist, so dass sein den Ventilschliessteil bildender Umfangsbereich entlang des die Auslassöffnung (14') umgebenden Randes (54)

ι an der Kanunerinnenwand dichtend anliegt, wobei die Diffe

renz der Durchmesser so gewählt ist, dass das Federblatt (18) nach seiner Ausbiegung in geöffnete Ventilposition sich in allseitigem Abstand von der zylindrischen Kammerinnenwand befindet.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federblatt einen axial verlaufenden, durch die einander

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entgegengerichteten Blattenden (42, 44) begrenzten Schlitz aufweist, der im montierten Zustand entgegen der Federkraft des Federblattes durch eine Erhebung (46) eines Abstandst· halters (48) gespreizt ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mehrere

in axialer Richtung nebeneinander angeordnete Einlassöf'f·-,

nungen (14'), denen jeweils eine Lamelle (18a - 18d) de's! Federblattes (18) zugeordnet ist, wobei der Abstandshalter (48) aus einer im Querschnitt T-förmigen Rippe besteht, die der Reihe der Oeffnungen (14') diametral gegenüberliegend an der Innenwand der Ventilkammer (4) befestigt ist.

4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federblatt (18, 18a - 18d) in geschlossener Ventilposition an den in Umfangsrichtung einander gegenüberliegenden Oeffnungsrändern (54) jeweils auf einer Breite von weniger als 4 mm anliegt.