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EP0346285A1 - Ventilanordnung - Google Patents

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Publication number
EP0346285A1
EP0346285A1 EP89810419A EP89810419A EP0346285A1 EP 0346285 A1 EP0346285 A1 EP 0346285A1 EP 89810419 A EP89810419 A EP 89810419A EP 89810419 A EP89810419 A EP 89810419A EP 0346285 A1 EP0346285 A1 EP 0346285A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
spring plate
valve body
valve seat
arrangement according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP89810419A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0346285B1 (de
Inventor
Heinz Baumann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Atlas Copco Schweiz AG
Original Assignee
Sulzer AG
Gebrueder Sulzer AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sulzer AG, Gebrueder Sulzer AG filed Critical Sulzer AG
Publication of EP0346285A1 publication Critical patent/EP0346285A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0346285B1 publication Critical patent/EP0346285B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/10Adaptations or arrangements of distribution members
    • F04B39/102Adaptations or arrangements of distribution members the members being disc valves
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/7722Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7837Direct response valves [i.e., check valve type]
    • Y10T137/7904Reciprocating valves
    • Y10T137/7922Spring biased
    • Y10T137/7929Spring coaxial with valve
    • Y10T137/7937Cage-type guide for stemless valves
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/8593Systems
    • Y10T137/87571Multiple inlet with single outlet
    • Y10T137/87587Combining by aspiration

Definitions

  • the invention relates to a valve arrangement, in particular for piston compressors, pumps or the like, with a component which contains a passage opening through which a fluid can flow and a valve body which cooperates with a valve seat surrounding the passage opening.
  • Valve assemblies of this type used in piston compressors each have an annular or concentric slit valve plate which, together with a spring plate, is secured by a central screw or e.g. are clamped by three corresponding fastening elements distributed over the valve between a valve seat part which can be placed on the passage opening and a holding plate which can be braced against the latter, the valve seat part and the holding plate being provided with openings through which the fluid can flow.
  • the invention has for its object to provide an improved valve arrangement in this regard in a simplified, compact and inexpensive construction, in particular with a low overall height, which enables an embodiment with a small clearance and correspondingly small dimensions of the required installation space.
  • valve body is formed by a round disk which can be loosely placed on the valve seat and completely covers the passage opening and which is designed with a central local elevation on the side facing away from the valve seat, which has a bearing surface for a central support surface has a round spring plate which can be loosely clamped against the elevation, and that the valve body and the spring plate are arranged in a freely movable manner in a recess of the guide part which at least partially surrounds the valve seat and is open to the through-opening and through which fluid can flow, this recess in a lifting of the valve body permissible distance from the valve seat is designed with an inwardly projecting paragraph against which the edge part of the spring plate facing away from the valve body bears under prestress.
  • valve body and the spring plate in the associated guide part free from fastening parts in the valve area, enables a particularly flat design of the valve, the installation height of which is essentially determined only by the thicknesses of the valve body and the spring plate and by the stroke of the valve body. At the same time, easy installation and removal of the valve body and the spring plate is guaranteed.
  • the pistons 5 and 7 are coupled via a yoke 14 connecting their piston rods 12 and 13 to a sliding piece 15 which is mounted on a crank pin 16 of a crankshaft 17.
  • the crankshaft 17 is connected to a motor, not shown, for example an electric motor.
  • the slider 15 is guided transversely to the axis 10 between two guideways 18 formed in the yoke 14.
  • the pistons 6 and 7 are via a yoke 22 connecting their piston rods 20 and 21, respectively coupled to a second slider, not shown, mounted on the crank pin 16, which is displaceably guided transversely to the axis 11 in the yoke 22, which is offset by 90 ° relative to the yoke 14.
  • the compression space 31 of the cylinder 1 forming the first compression stage is delimited by an end plate 35 inserted into the cylinder head 27, which is provided with several, for example four through openings 36 arranged offset in the circumferential direction are provided.
  • the passage openings 36, of which only one is visible in FIG. 1, are each provided with a pressure valve 37.
  • the pressure valves 37 are each arranged on the side of the end plate 35 facing away from the piston 5 in a recess 38 of a guide part, according to FIG.
  • a plurality of passage openings 42 are also formed in the piston 5, each of which is provided with a suction valve 41.
  • a connection is established between the compression space 31 and a cylinder space 43 separated from it by the piston 5, which is connected to a feed line (not shown) for the medium to be compressed, e.g. Natural gas, is connected.
  • the suction valves 41 are arranged on the side of the piston 5 facing the compression space 31, each in a recess 44 of a further guide part detachably fastened to the piston 5, as shown in the illustration of a holding plate 45.
  • the compression spaces 32 and 33 are each one on the cylinder insert 24 and 25th attached end plate 46 and 47 limited.
  • the end plates 46 and 47 each contain a central passage opening 36 provided with the pressure valve 37, for example four, with suction valves 41 provided with circumferentially offset passage openings 42, of which only one is also visible in FIG. 1.
  • the recess 38 receiving the pressure valve 37 is formed in the cylinder cover 28 and 29, respectively.
  • the recesses 44 receiving the suction valves 41 are each formed in the end part of the cylinder insert 24 or 25 facing the inside of the end plate 46 or 47, which serves as a guide part for the suction valves 41.
  • the recesses 38 are each connected to the compression space 32 or 33 by a lateral opening.
  • both a passage opening 36 provided with the pressure valve 37 and a passage opening 42 provided with the suction valve 41 are formed in the cylinder cover 30, the recess 38 receiving the pressure valve 37 in a connecting nipple 50 which can be screwed into the cylinder cover 30 of a pressure line leading away from the compressor 51 is formed, while the recess 44 receiving the suction valve 41 is formed in a nipple 52 which connects the compression space 34 to a flow channel 58 formed in the cylinder cover 30.
  • the piston 5 is shown in its top dead center position, in which the compression space 31 is the smallest.
  • the gas supplied to the cylinder space 43 is sucked through the passage opening 42 with the suction valve 41 open.
  • the gas compressed to a pressure of, for example, 5 bar is opened with the pressure valve 37 through the passage opening 36 into a cylinder space 55 and from there via a cylinder cover 27 and 28 connecting Flow channel 56 and an annular channel 48 of the second compression stage formed by the cylinder 2 are supplied.
  • the gas drawn into the compression chamber 32 through the passage openings 42 during the suction stroke of the piston 6 is reduced to a pressure of e.g. Compressed 20 bar and supplied with the pressure valve 37 open via a flow channel 57 connecting the cylinder covers 28 and 29 and an annular channel 49 to the third compression stage formed by the cylinder 3.
  • Fig. 1 the piston 7 of the cylinder 3 is shown in the bottom dead center position, in which the compression space 33 is largest.
  • the gas sucked into the compression space 33 during the suction stroke of the piston 7 is reduced to a pressure of e.g. 60 bar compressed and fed via the flow channel 58 connecting the cylinder covers 29 and 30 and through connection channels 59 and 60 formed in the nipple 52 to the fourth compression stage formed by the cylinder 4.
  • the gas sucked into the compression space 34 during the suction stroke of the piston 8 is brought to a pressure of e.g. 180 bar compressed and supplied with the pressure valve 37 open via the pressure line 51 to a gas fuel tank, not shown, which e.g. can be designed as a fuel tank of a motor vehicle.
  • All pressure valves 37 and suction valves 41 are, apart from any different dimensions of the interacting parts, essentially the same design.
  • the pressure valve 37 contains a disc-shaped round valve body 61 and which completely covers the associated passage opening 36 a round spring plate 62, under the action of which the valve body 61 loosely rests with a flat contact surface against a valve seat 63 surrounding the passage opening 36.
  • the valve seat 63 is formed directly on the end plate 35 delimiting the compression space 31.
  • the valve body 61 is provided on the side facing away from the valve seat 63 with a central elevation 64, which can be formed, for example, by a cylindrical projection or, as shown in FIG.
  • a bearing surface 65 for a central supporting surface 66 of the spring plate 62 is formed on the elevation 64.
  • the spring plate 62 is held clamped in the recess 38 of the holding plate 40 surrounding the pressure valve 37 against the valve body 61, the recess 38 being designed with a shoulder 67 narrowing in cross section.
  • the shoulder 67 protrudes at a distance from the valve body 61 which allows the valve body 61 to be lifted off and thus forms an abutment for the edge part 71 of the spring plate 62 which can be biased against it.
  • the recess 38 can be designed with local, niche-like extensions 68 which are distributed over its circumference and which ensure a low-loss flow through the recess 38 through the gas emerging from the compression space 31 when the pressure valve 37 is open. It goes without saying that a different number of extensions, or possibly only a single corresponding connection opening, can also be provided.
  • three slots 70 are formed in the spring plate 62 over their surface in the circumferential direction, each of which, one on an annular edge portion 71 the reference point 72 lying on the spring plate 62, runs spirally essentially over the four quadrants A, B, C and D of the surface of the spring plate 62 against its central support surface 66.
  • This support surface 66 which corresponds to the contact surface 65 of the elevation 64, is determined by an imaginary circle inscribed between the inner ends 73 of the three slots 70.
  • the slots 70 are designed such that, starting from their respective reference point 72, they each have an initial section E running along the edge portion 71 with a width increasing in the area of the first quadrant A towards the second quadrant B and decreasing at the beginning of the second quadrant B.
  • the course of the slots 71 is selected such that webs 74 remain between them, each of which is designed with a width H, which, starting from the edge part 71, continuously decreases slightly over the first half of its length and against the second half against its length the central support surface 66 continuously increases slightly.
  • the support surface 66 can be made relatively small without an opening, and thus, like the corresponding contact surface 65 of the elevation 64. This construction therefore results, with optimal use of the material of the spring plate 62, in a design with relatively long, favorably stressed webs 74, which allow a relatively large spring travel with a small diameter of the spring plate 62. Accordingly, a maximum deflection of the spring plate is obtained if a minimum clearance is maintained 62 achieved so that the structural dimensions of the compressor can be kept correspondingly small.
  • valve design according to the invention is particularly suitable for small, dry-running compressors, the valve bodies 61 and spring plates 62 e.g. Can have diameters of about 10 to 12 mm.
  • the spring plates 62 can be made of spring steel or another material suitable for leaf springs, such as titanium or beryllium, and each have a thickness of 0.1 to 0.3 mm. It goes without saying that designs with dimensions other than those described are also possible.
  • the valve bodies 61 can be made of metal or a plastic, e.g. Polyether ether ketone (PEEK).
  • the plastic design in particular, enables a cost-effective, low-mass and low-noise valve arrangement to be achieved, which responds quickly and which guarantees operation with minimal wear and a correspondingly long service life.
  • An optimal ratio between the maximum deflection and the spring force of the spring plate 62 can be achieved in versions in which the bearing surface 65 formed on the elevation 64 and the central support surface 66 of the spring plate 62 have a diameter which is approximately 1/4 to 1/8 of the diameter of the valve body 61.
  • Modified embodiments can contain valve bodies, each of which is designed with a conical or lenticular contact surface and which cooperate with correspondingly designed valve seats.
  • An embodiment is also possible in which the valve seat is formed on an exchangeable insert.
  • the invention is not limited to the use on compressors of the type described and illustrated above, but is also for other, single or multi-stage designs, as well as for other applications, e.g. suitable for pipes, breathing air compressors, compressors for low-temperature technology or compressors for compressing CO2, nitrogen and similar media.
  • the valve arrangement according to the invention is also suitable for use on pumps or lines for liquid media, e.g. Water or liquid gas, suitable.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Ventilanordnung enthält einen an einen Ventilsitz (63) lose anlegbaren, scheibenförmigen Ventilkörper (61) und eine gegen diesen lose verspannbare Federplatte (62). Der Ventilkörper (61), der eine vom Ventilsitz (63) umgebene, von einem Fluid durchströmbare Durchtrittsöffnung (36) vollständig überdeckt, ist auf der dem Ventilsitz (63) abgewandten Seite mit einer zentralen örtlichen Erhebung (64) versehen, die mit einer zentralen Stützfläche (66) der Federplatte (62) zusammenwirkt. Der Ventilkörper (61) und die Federplatte (62) sind frei beweglich in einer vom Fluid durchströmbaren Ausnehmung (38) angeordnet, welche in einem den Ventilsitz (63) umgebenden Führungsteil ausgebildet ist. Diese Ausnehmung (38) ist in einem Abheben des Ventilkörpers (61) zulassenden Abstand vom Ventilsitz (63) mit einem nach innen vorstehenden Absatz (67) ausgeführt, an den die Randpartie (71) der Federplatte (62) unter Vorspannung anliegt. Diese Anordnung ergibt ein Ventil in flacher, kompakter Bauweise und mit minimalem Schadraum. Derartige Ventile sind als Druckventile und Saugventile für insbesondere kleine, trockenlaufende Kompressoren oder für Pumpen geeignet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung, insbesondere für Kolbenkompressoren, Pumpen oder dgl., mit einem Bau­teil, der eine von einem Fluid durchströmbare Durchtritts­öffnung enthält, und einem Ventilkörper, der mit einem die Durchtrittsöffnung umgebenden Ventilsitz zusammenwirkt.
  • Bisherige, z.B. bei Kolbenkompressoren verwendete Ventilan­ordnungen dieser Art weisen je eine ringförmige oder mit konzentrischen Schlitzen versehene Ventilplatte auf, die zusammen mit einer Federplatte durch eine zentrale Schraube oder z.B. durch drei entsprechende, über das Ventil ver­teilte Befestigungselemente zwischen einem auf die Durch­trittsöffnung aufsetzbaren Ventilsitzteil und einer gegen diesen verspannbaren Halteplatte eingespannt sind, wobei der Ventilsitzteil und die Halteplatte mit vom Fluid durch­strömbaren Durchbrüchen versehen sind.
  • Diese bekannten, mehrteiligen Ventilkonstruktionen erfor­dern jeweils einen relativ grossen Einbauraum sowie einen relativ grossen Arbeitsaufwand beim Zusammenbau und beim Einbau des Ventils.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in dieser Hinsicht verbesserte Ventilanordnung in einer vereinfach­ten, kompakten und kostengünstigen Bauweise, insbesondere mit geringer Bauhöhe zu schaffen, welche eine Ausführung mit geringem Schadraum und entsprechend geringen Abmessun­gen des erforderlichen Einbauraumes ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Ventilkörper durch eine an den Ventilsitz lose anlegba­re, die Durchtrittsöffnung vollständig überdeckende, runde Scheibe gebildet ist, welche auf der dem Ventilsitz abge­wandten Seite mit einer zentralen örtlichen Erhebung ausge­führt ist, die eine Auflagefläche für eine zentrale Stütz­fläche einer lose gegen die Erhebung verspannbaren runden Federplatte aufweist, und dass der Ventilkörper und die Federplatte frei beweglich in einer gegen die Durchtritts­öffnung hin offenen, vom Fluid durchströmbaren Ausnehmung eines den Ventilsitz zumindest teilweise umgebenden Füh­rungsteils angeordnet sind, wobei diese Ausnehmung in einem ein Abheben des Ventilkörpers zulassenden Abstand vom Ven­tilsitz mit einem nach innen vorstehenden Absatz ausgeführt ist, an den die dem Ventilkörper abgewandte Randpartie der Federplatte unter Vorspannung anliegt.
  • Die erfindungsgemässe, von Befestigungsteilen im Ventilbe­reich freie Anordnung des Ventilkörpers und der Federplatte im zugehörigen Führungsteil ermöglicht eine besonders fla­che Ausführung des Ventils, dessen Einbauhöhe im wesentli­chen nur durch die Dicken des Ventilkörpers und der Feder­platte sowie durch den Hub des Ventilkörpers bestimmt ist. Zugleich wird ein einfacher Ein- und Ausbau des Ventilkör­pers und der Federplatte gewährleistet.
  • Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Pa­tentansprüchen angegeben.
  • Weitere Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschrei­bung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Aus­führungsbeispiels der Erfindung. Es zeigen:
    • Fig. 1 einen mit Ventilanordnungen nach der Erfindung versehenen Hubkolbenkompressor in einem durch zwei Horizontalebenen geführten Schnitt;
    • Fig. 2 eine der Ventilanordnungen nach der Erfindung in einem Ausschnitt aus der Fig. 1 in einer grösse­ren Darstellung;
    • Fig. 3 die Ventilanordnung nach Fig. 2 in einer Drauf­sicht;
    • Fig. 4 eine Einzelheit der Ventilanordnung in einer Draufsicht.
  • Der Kompressor nach Fig. 1 weist vier Zylinder 1, 2, 3 und 4 auf, in denen Kolben 5, 6, 7 und 8 geführt sind. Die Zy­linder 1 und 2 weisen eine in der Zeichnungsebene liegende gemeinsame Achse 10 auf, während die Zylinder 2 und 4 auf einer gegenüber der Zeichnungsebene zurückversetzten ge­meinsamen Achse 11 angeordnet sind. Die Kolben 5 und 7 sind über ein ihre Kolbenstangen 12 bzw. 13 verbindendes Joch 14 mit einem Gleitstück 15 gekoppelt, welches auf einem Kur­belzapfen 16 einer Kurbelwelle 17 gelagert ist. Die Kur­belwelle 17 ist mit einem nicht dargestellten Motor, z.B. einem Elektromotor, verbunden. Das Gleitstück 15 ist zwi­schen zwei im Joch 14 ausgebildeten Führungsbahnen 18 quer zur Achse 10 verschiebbar geführt. Die Kolben 6 und 7 sind über ein ihre Kolbenstangen 20 bzw. 21 verbindendes Joch 22 mit einem auf dem Kurbelzapfen 16 gelagerten, nicht darge­stellten zweiten Gleitstück gekoppelt, welches in dem gegen­über dem Joch 14 um 90o versetzten Joch 22 quer zur Achse 11 verschiebbar geführt ist.
  • Die in Zylindereinsätzen 23, 24, 25 und 26 geführten Kolben 5, 6, 7 und 8 begrenzen in den durch lösbar befestigte Zy­linderdeckel 27, 28, 29 und 30 abgeschlossenen Zylindern 1, 2, 3 und 4 je einen Kompressionsraum 31, 32, 33 bzw. 34. Der Kompressionsraum 31 des die erste Verdichtungsstufe bildenden Zylinders 1 ist durch eine in den Zylinderkopf 27 eingesetzte Stirnplatte 35 begrenzt, die mit mehreren, z.B. vier, in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordne­ten Durchtrittsöffnungen 36 versehen sind. Die Durchtritts­öffnungen 36, von denen in der Fig. 1 nur eine sichtbar ist, sind je mit einem Druckventil 37 versehen. Die Druck­ventile 37 sind auf der dem Kolben 5 abgewandten Seite der Stirnplatte 35 je in einer Ausnehmung 38 eines Führungs­teils, gemäss Fig. 1 einer Halteplatte 40, angeordnet, die auf der Stirnplatte 35 lösbar befestigt ist. Im Kolben 5 sind ebenfalls mehrere Durchtrittsöffnungen 42 ausgebildet, welche je mit einem Saugventil 41 versehen sind. Entspre­chend wird jeweils - während des Saughubes des Kolbens 5 und bei geöffneten Saugventilen 41 - eine Verbindung zwi­schen dem Kompressionsraum 31 und einem von diesem durch den Kolben 5 getrennten Zylinderraum 43 hergestellt, der an eine nicht dargestellte Zuführleitung für das zu komprimie­rende Medium, z.B. Erdgas, angeschlossen ist. Die Saugven­tile 41 sind auf der dem Kompressionsraum 31 zugewandten Seite des Kolbens 5 je in einer Ausnehmung 44 eines am Kol­ben 5 lösbar befestigten weiteren Führungsteils, darstel­lungsgemäss einer Halteplatte 45, angeordnet.
  • In den Zylindern 2 und 3 sind die Kompressionsräume 32 und 33 je durch eine auf den Zylindereinsatz 24 bzw. 25 aufgesetzte Stirnplatte 46 bzw. 47 begrenzt. Die Stirnplat­ten 46 und 47 enthalten je eine mit dem Druckventil 37 ver­sehene zentrale Durchtrittsöffnung 36 eine Anzahl, z.B. vier, mit Saugventilen 41 versehene, in Umfangsrichtung gegeneinander versetzte Durchtrittsöffnungen 42, von denen in der Fig. 1 ebenfalls jeweils nur eine sichtbar ist. Die das Druckventil 37 aufnehmende Ausnehmung 38 ist jeweils im Zylinderdeckel 28 bzw. 29 ausgebildet. Die die Saugventile 41 aufnehmenden Ausnehmungen 44 sind jeweils in der der Innenseite der Stirnplatte 46 bzw. 47 zugekehrten Stirnpar­tie des Zylindereinsatzes 24 bzw. 25 ausgebildet, die als Führungsteil für die Saugventile 41 dient. Die Ausnehmungen 38 sind je durch eine seitliche Oeffnung mit Kompressions­raum 32 bzw. 33 verbunden.
  • Im Zylinder 4 sind sowohl eine mit dem Druckventil 37 ver­sehene Durchtrittsöffnung 36 als auch eine mit dem Saugven­til 41 versehene Durchtrittsöffnung 42 im Zylinderdeckel 30 ausgebildet, wobei die das Druckventil 37 aufnehmende Aus­nehmung 38 in einem in den Zylinderdeckel 30 einschraubba­ren Anschlussnippel 50 einer vom Kompressor wegführenden Druckleitung 51 ausgebildet ist, während die das Saugventil 41 aufnehmende Ausnehmung 44 in einem Nippel 52 ausgebildet ist, der den Kompressionsraum 34 mit einem im Zylinderdeckel 30 ausgebildeten Strömungskanal 58 verbindet.
  • In der Fig. 1 ist der Kolben 5 in seiner oberen Totpunktla­ge dargestellt, in der der Kompressionsraum 31 am kleinsten ist. Während des Saughubes des Kolbens 5 wird das dem Zy­linderraum 43 zugeführte Gas bei geöffnetem Saugventil 41 durch die Durchtrittsöffnung 42 angesaugt. Während des Druckhubes wird das dabei auf einen Druck von z.B. 5 bar verdichtete Gas bei geöffnetem Druckventil 37 durch die Durchtrittsöffnung 36 in einen Zylinderraum 55 und von die­sem über einen die Zylinderdeckel 27 und 28 verbindenden Strömungskanal 56 und einen Ringkanal 48 der durch den Zylin­der 2 gebildeten zweiten Verdichtungsstufe zugeführt.
  • Das beim Saughub des Kolbens 6 durch die Durchtrittsöffnun­gen 42 in den Kompressionsraum 32 angesaugte Gas wird beim folgenden Druckhub auf einen Druck von z.B. 20 bar verdich­tet und bei geöffnetem Druckventil 37 über einen die Zylin­derdeckel 28 und 29 verbindenden Strömungskanal 57 und einen Ringkanal 49 der durch den Zylinder 3 gebildeten dritten Verdichtungsstufe zugeführt.
  • In der Fig. 1 ist der Kolben 7 des Zylinders 3 in der unte­ren Totpunktlage dargestellt, in der der Kompressionsraum 33 am grössten ist. Das beim Saughub des Kolbens 7 in den Kompressionsraum 33 angesaugte Gas wird beim folgenden Druckhub auf einen Druck von z.B. 60 bar verdichtet und über den die Zylinderdeckel 29 und 30 verbindenden Strö­mungskanal 58 sowie durch im Nippel 52 ausgebildete Ver­bindungskanäle 59 und 60 der durch den Zylinder 4 gebil­deten vierten Verdichtungsstufe zugeführt.
  • Das beim Saughub des Kolbens 8 in den Kompressionsraum 34 angesaugte Gas wird beim Druckhub auf einen Druck von z.B. 180 bar verdichtet und bei geöffnetem Druckventil 37 über die Druckleitung 51 einem nicht dargestellten Gasbrenn­stoffbehälter zugeführt, der z.B. als Treibstofftank eines Kraftfahrzeuges ausgebildet sein kann.
  • Alle Druckventile 37 und Saugventile 41 sind, abgesehen von allfällig unterschiedlichen Abmessungen der zusammenwirken­den Teile, im wesentlichen gleich ausgebildet. Entsprechend der Darstellung in den Figuren 2, 3 und 4, die das Druck­ventil 37 des Zylinders 1 zeigen, enthält das Druckventil 37 einen die zugehörige Durchtrittsöffnung 36 vollständig überdeckenden, scheibenförmigen runden Ventilkörper 61 und eine runde Federplatte 62, unter deren Wirkung der Ventil­körper 61 mit einer ebenen Aufsetzfläche lose an einen die Durchtrittsöffnung 36 umgebenden Ventilsitz 63 anliegt. Darstellungsgemäss ist der Ventilsitz 63 unmittelbar an der den Kompressionsraum 31 begrenzenden Stirnplatte 35 ausge­bildet. Der Ventilkörper 61 ist an der dem Ventilsitz 63 abgewandten Seite mit einer zentralen Erhebung 64 versehen, die z.B. durch einen zylindrischen Ansatz oder, wie in Fig. 2 dargestellt, durch eine kegelstumpffömige Verdickung des Ventilkörpers 61 gebildet sein kann. An der Erhebung 64 ist eine Auflagefläche 65 für eine zentrale Stützfläche 66 der Federplatte 62 ausgebildet. Die Federplatte 62 ist in der das Druckventil 37 umgebenden Ausnehmung 38 der Halte­platte 40 gegen den Ventilkörper 61 verspannt gehalten, wobei die Ausnehmung 38 mit einem ihren Querschnitt ver­engenden Absatz 67 ausgeführt ist. Der Absatz 67 ragt in einem ein Abheben des Ventilkörpers 61 zulassenden Abstand von diesem über den Ventilsitz 63 und bildet somit ein Widerlager für die an ihn unter Vorspannung anlegbare Rand­partie 71 der Federplatte 62.
  • Entsprechend der Darstellung in den Figuren 2 und 3 kann die Ausnehmung 38 mit über ihren Umfang verteilt angeordne­ten örtlichen, nischenartigen Erweiterungen 68 ausgeführt sein, die bei geöffnetem Druckventil 37 eine verlustarme Durchströmung der Ausnehmung 38 durch das aus dem Kompres­sionsraum 31 austretende Gas gewährleisten. Es versteht sich, dass auch eine andere Anzahl Erweiterungen, oder ge­gebenenfalls nur eine einzige entsprechende Verbindungsöff­nung, vorgesehen sein kann.
  • Wie insbesondere aus der Fig. 4 hervorgeht, sind in der Federplatte 62 drei über ihre Fläche in Umfangsrichtung gegeneinander versetzte Schlitze 70 ausgebildet, von denen jeder, von einem auf einer kreisringförmigen Randpartie 71 der Federplatte 62 liegenden Bezugspunkt 72 ausgehend, spi­ralartig im wesentlichen über die vier Quadranten A, B, C und D der Fläche der Federplatte 62 gegen deren zentrale Stützfläche 66 verläuft. Diese Stützfläche 66, welche der Auflagefläche 65 der Erhebung 64 entspricht, ist durch ei­nen zwischen die inneren Enden 73 der drei Schlitze 70 ein­geschriebenen, gedachten Kreis bestimmt. Die Schlitze 70 sind dabei so ausgeführt, dass sie, von ihrem jeweiligen Bezugspunkt 72 ausgehend, je einen entlang der Randpartie 71 verlaufenden Anfangsabschnitt E mit im Bereich des ersten Quadranten A gegen den zweiten Quadranten B hin zu­nehmender und am Anfang des zweiten Quadranten B abnehmen­der Breite, und einen über den Rest des zweiten Quadranten B und im wesentlichen über den dritten Quadranten C verlau­fenden mittleren Abschnitt F mit im wesentlichen konstanter, geringer Breite sowie einen im Bereich des vierten Quadran­ten D verlaufenden Endabschnitt G mit gegen die Stützfläche 66 hin wieder zunehmender Breite aufweisen.
  • Der Verlauf der Schlitze 71 ist so gewählt, dass zwischen ihnen Stege 74 verbleiben, welche je mit einer Breite H ausgeführt sind, die, von der Randpartie 71 ausgehend, über die erste Hälfte ihrer Längenerstreckung kontinuierlich geringfügig abnimmt und über die zweite Hälfte ihrer Län­generstreckung gegen die zentrale Stützfläche 66 hin konti­nuierlich geringfügig zunimmt. Die Stützfläche 66 kann ohne Oeffnung, und damit, wie die entsprechende Auflagefläche 65 der Erhebung 64, relativ klein ausgeführt sein. Diese Kon­struktion ergibt daher, bei optimaler Ausnützung des Mate­rials der Federplatte 62, eine Ausführung mit relativ langen, günstig beanspruchten Stegen 74, die bei kleinem Durchmesser der Federplatte 62 einen relativ grossen Feder­weg zulassen. Entsprechend wird bei Einhaltung eines mini­malen Schadraumes eine maximale Auslenkung der Federplatte 62 erzielt, so dass die baulichen Abmessungen des Kompres­sors entsprechend klein gehalten werden können.
  • Die erfindungsgemässe Ventilausführung ist insbesondere für kleine, trockenlaufende Kompressoren geeignet, wobei die Ventilkörper 61 und Federplatten 62 z.B. Durchmesser von ca. 10 bis 12 mm aufweisen können. Die Federplatten 62 können aus Federstahl oder einem anderen, für Blattfedern geeigneten Material, wie Titan oder Beryllium, ausgeführt sein und je eine Dicke von 0,1 bis 0,3 mm aufweisen. Es versteht sich, dass auch Ausführungen mit anderen als den beschriebenen Abmessungen möglich sind. Die Ventilkörper 61 können aus Metall oder einem Kunststoff, z.B. Polyäther­ätherketon (PEEK), bestehen. In Verbindung mit der vor­stehend beschriebenen Federplatte 62 kann insbesondere durch die Kunststoffausführung eine kostengünstige, massen­und geräuscharme Ventilanordnung erzielt werden, welche jeweils schnell anspricht und welche einen Betrieb mit minimalem Verschleiss und entsprechend langen Standzeiten gewährleistet. Ein optimales Verhältnis zwischen der maxi­malen Auslenkung und der Federkraft der Federplatte 62 kann bei Ausführungen erzielt werden, bei denen die an der Erhe­bung 64 ausgebildete Auflagefläche 65 und die zentrale Stützfläche 66 der Federplatte 62 einen Durchmesser aufwei­sen, der etwa 1/4 bis 1/8 des Durchmessers des Ventilkör­pers 61 beträgt.
  • Abgewandelte Ausführungsformen können Ventilkörper enthal­ten, die je mit einer konischen oder linsenförmigen Auf­setzfläche ausgeführt sind und mit entsprechend ausgebil­deten Ventilsitzen zusammenwirken. Es ist auch eine Ausfüh­rung möglich, bei der der Ventilsitz an einem auswechsel­baren Einsetzteil ausgebildet ist.
  • Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung an Kompressoren der vorstehend beschriebenen und dargestellten Art be­schränkt, sondern ist auch für andere, ein- oder mehrstufi­ge Ausführungen, sowie für andere Anwendungen, z.B. für Leitungen, Atemluftkompressoren, Kompressoren für die Tieftemperaturtechnik oder Kompressoren zum Verdichten von CO₂, Stickstoff und dergleichen Medien geeignet. Die erfindungsgemässe Ventilanordnung ist ebenso für die Verwendung an Pumpen oder Leitungen für flüssige Medien, z.B. Wasser oder Flüssiggas, geeignet.

Claims (10)

1. Ventilanordnung, insbesondere für Kolbenkompressoren, Pumpen oder dergleichen, mit einem Bauteil (5,30,35,46,47), der eine von einem Fluid durchströmbare Durchtrittsöffnung (36,42) enthält, und einem Ventilkörper (61), der mit einem die Durchtrittsöffnung (36,42) umgebenden Ventil­sitz (63 zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (61) durch eine an den Ventilsitz (63) lose anlegbare, die Durchtrittsöffnung (36, 42) vollständig überdeckende, runde Scheibe gebildet ist, welche auf der dem Ventilsitz (63) abgewandten Seite mit einer zentra­len örtlichen Erhebung (64) ausgeführt ist, die eine Auflagefläche (65) für eine zentrale Stützfläche (66) einer lose gegen die Erhebung (64) verspannbaren runden Federplatte (62) aufweist, und dass der Ventilkörper (61) und die Federplatte (62) frei beweglich in einer gegen die Durchtrittsöffnung (36 bzw. 42) hin offnen, vom Fluid durchströmbaren Ausnehmung (38 bzw. 44) eines den Ventilsitz (63) zumindest teilweise umgebenden Füh­rungsteils angeordnet sind, wobei diese Ausnehmung (38, 44) in einem ein Abheben des Ventilkörpers (61) zulas­senden Abstand vom Ventilsitz (63) mit einem nach innen vorstehenden Absatz (67) ausgeführt ist, an den die dem Ventilkörper (67) abgewandte Randpartie (71) der Feder­platte (62) unter Vorspannung anliegt.
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Ventilkörper (61) zusammenwirkende Ven­tilsitz (63) unmittelbar an dem die Durchtrittsöffnung (36,42) enthaltenden Bauteil (5,30,35,46,47) ausgebildet ist.
3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, dass der Ventilkörper (61) aus Kunststoff, z.B. einem Polyätherätherketon, besteht.
4. Ventilanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (64) des Ven­tilkörpers (61) in Form eines Kegelstumpfes ausgebildet ist, und dass die der Federplatte (62) zugekehrte Auf­lagefläche (65) mit einem Durchmesser ausgeführt ist, der 1/4 bis 1/8 des Durchmessers des Ventilkörpers (61) beträgt.
5. Ventilanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federplatte (62) aus Federstahl besteht und eine Dicke von 0,1 bis 0,3 mm aufweist.
6. Ventilanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Federplatte (62) drei Schlitze (70) ausgebildet sind, von denen jeder, von einem Bezugspunkt (72) an der Randpartie (71) aus­gehend, spiralartig im wesentlichen über die vier Qua­dranten (A, B, C, D) der Fläche der Federplatte (62) gegen die zentrale Stützfläche (66) verläuft, wobei die­se zwischen den inneren Enden (73) der Schlitze (70) verbleibende Stützfläche (66) der an der Erhebung (64) des Ventilkörpers (61) ausgebildeten Auflagefläche (65) entspricht.
7. Ventilanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Schlitze (70), vom Bezugspunkt (72) aus­gehend, einen im wesentlichen über einen ersten Quadran­ten (A) verlaufenden Anfangsabschnitt (E) mit gegen den zweiten Quadranten (B) hin zunehmender und am Anfang dieses zweiten Quadranten (B) abnehmender Breite, und einen über den Rest des zweiten Quadranten (B) und den dritten Quadranten (C) verlaufenden mittleren Abschnitt (F) mit geringer, im wesentlichen konstanter Breite sowie einen über den vierten Quadranten (D) verlaufenden Endabschnitt (G) mit gegen den ersten Quadranten (A) hin zunehmender Breite aufweist.
8. Ventilanordnung nach der Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­kennzeichnet, dass die Schlitze (70) drei von der Rand­partie (71) gegen die zentrale Stützfläche (66) verlau­fende Stege (74) begrenzen, welche, von der Randpartie (71) ausgehend, je mit einer im wesentlichen über die erste Hälfte ihrer Längenerstreckung kontinuierlich ab­nehmenden und im wesentlichen über die zweite Hälfte ihrer Längenerstreckung gegen die zentrale Stützfläche (66) hin kontinuierlich zunehmenden Breite (H) ausge­führt sind.
9. Ventilanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Ventilkörper (61) und die Federplatte (67) aufnehmende Ausnehmung (38, 44) an ihrem Umfang mit mindestens einer ihren Querschnitt vergrössernden, örtlichen Erweiterung (68) versehen ist.
10. Verwendung einer Ventilanordnung nach einem der voran­gehenden Ansprüche an einem Hubkolbenkompressor zum Ver­dichten von in einem Kraftfahrzeug als Treibstoff zu speicherndem Gas, z.B. Erdgas.
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