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Befestigung der Saug- und Druckventile am Zylindergehäuse von Kolbenverdichtern
Die Erfindung bezieht sich auf eine Befestigung der Saug- und Druckventile am Zylindergehäuse
von Kolbenverdichtern, insbesondere von Hochdruck-Kolbenverdichtern, unter Verwendung
hohlkörperartiger Druckstücke zwischen den Ventildeckeln und den Ventilkörpern.
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Bei einer Befestigung der Saug- und Druckventile dieser Art hat man
versucht, die Druckstücke durch besondere Druckschrauben gegen die Ventilkörper
zu drücken, wobei die Muttergewinde der Druckschrauben im Ventildeckel angeordnet
sind. Dabei sind ringförmige, stirnseitig gegeneinander stoßende Dichtflächen zwischen
dem Ventildeckel und dem Zylindergehäuse einerseits sowie zwischen dem Ventilkörper
und dem Zylindergehäuse andererseits vorgesehen, was geschliffene Dichtungsflächen
erfordert, die in der Herstellung teuer sind und sehr große Vorspannkräfte benötigen.
Hinzu kommt, daß auch die den Kopf einer jeden Druckschraube umgebenden Hutmuttern
mittels geschliffener Flächen gegenüber dem Ventildeckel abgedichtet werden müssen.
Die Druckschrauben haben demzufolge einen großen Querschnitt, und der Ventildeckel
hat eine sehr große Wandstärke.
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Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß jedem
Saug- und Druckventil zwei Paare von an sich bekannten Ringspannelementen zugeordnet
sind, von denen das eine Paar von Ringspannelementen zwischen Ring- und Zylinderflächen
des Ventildeckels, des Zylindergehäuses und des Druckstücks liegt, während das andere
Paar von Ringspannelementen zwischen Ring- und Zylinderflächen des Ventilkörpers
und des Zylindergehäuses eingeschlossen ist, wobei die in den Bereichen der Ringspannelemente
abdichtende Verspannung zwischen Ventilkörper, Druckstück und den beiden Paaren
von Ringspannelementen untereinander und gegenüber dem Zylindergehäuse durch den
mittels Flanschschrauben am Zylindergehäuse befestigten Ventildeckel bewirkt ist.
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Dabei können erfindungsgemäß die Druckstücke als Rohre oder als gerundete
Bleche ausgebildet sein. Im Bereiche des Druckventils treten höhere Temperaturen,
bisweilen solche von 180 bis 200° C auf. Das hat Wärmedehnungen der Befestigungselemente
für das Druckventil zur Folge, die bei einer bekannten Konstruktion durch Tellerfedern
aufgenommen wurden, deren Unterbringung es erfordert, daß die Druckstücke des Saug-
und Druckventils unterschiedlich gestaltete Stahlgußkörper sein mußten. Diese Nachteile
werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß das aus Stahl oder einem anderen elastischen
Werkstoff bestehende rohrartige Druckstück des Druckventils in Umfangsrichtung mit
Rillen versehen ist, wodurch die im Bereiche des Druckventils auftretenden Wärmedehnungen
kompensiert werden.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es stellen dar F i g. 1 eine Hälfte eines Axialschnittes im Bereiche
eines Saugventils und seiner Befestigungs- und Abdichtungselemente und F i g. 2
die eine Hälfte eines entsprechenden Axialschnittes für ein Druckventil.
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Gegenüber dem Zylindergehäuse 1 eines Hochdruck-Kolbenverdichters
ist das Saugventil 2 und das Druckventil 2 a zu befestigen. Dies geschieht unter
Zuhilfenahme der rohrartigen Druckstücke 3 bzw. 3 a, die unter der verspannenden
Einwirkung des Ventildeckels 4 stehen, dessen Flansch 5 Bohrungen
6 aufweist, die zur Aufnahme nicht dargestellter Schraubenbolzen dienen, mit denen
der Ventildeckel 4 in Richtung auf das Zylindergehäuse 1 angezogen
wird. Mit 7 und 8 sind jeweils zwei Paare von Ringspannelementen bezeichnet,
von denen das Ringspannpaar 7 zwischen Ringflächen 9, 10 und zylindrischen Flächen
11, 12 eingeschlossen ist; in ähnlicher Weise ist das andere Paar von Ringspannelementen
8 von Ringflächen 13, 14 und zylindrischen Flächen 15, 16 eingeschlossen. Die abdichtende
Funktion eines jeden Ringspannelementenpaares wird dadurch erreicht, daß die beiden
konischen Ringe eines jeden Ringspannelementenpaares infolge der durch den Ventildeckel
4 aufgezwungenen axialen Relativverschiebung gegeneinander in radialer Richtung
Dichungskräfte gegenüber den sie einschließenden Ringflächen ausüben. Beim Anziehen
des Ventildeckels 4 gegen das Zylindergehäuse 1 erlangen
gleichzeitig
die beiden Paare von Ringspannelementen ihre abdichtende Funktion.
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Im Bereiche des Druckventils 2 a treten als Folge höherer Betriebstemperaturen
Wärmedehnungen in axialer Richtung auf, die vom Druckstück 3 a, welches aus Stahl
oder einem anderen elastischen Werkstoff besteht, dadurch kompensiert werden, daß
in das Druckstück 3 a, vorzugsweise beiderseitig, mit Hilfe eines Formstahls Rillen
17 eingearbeitet sind. Dadurch erhält das Druckstück 3 a ein Federungsvermögen in
axialer Richtung, dessen Größe ausreicht, um die Wärmedehnungen ohne Bruchgefahr
kompensieren zu können. Gleichzeitig werden auf diese Weise Tellerfedern oder ähnliche
komplizierte Konstruktionselemente zur Aufnahme der Wärmedehnungen im Bereiche des
Druckventils vermieden.
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Durch die Erfindung ergeben sich zahlreiche weitere wesentliche Vorteile.
Die teueren Bearbeitungskosten, die sich durch das Schleifen der dichtend gegeneinander
gelegten Ringflächen ergeben, entfallen. Die erfindungsgemäß verwendeten Ringspannelementenpaare
erfordern keine genauen Passungen. Da bei Verwendung von Ringspannelementen die
zum Abdichten benötigten Kräfte wesentlich geringer sind als bei der Abdichtung
durch geschliffene Stirnflächen, hat der Flansch des Ventildeckels bedeutend geringere
Wandstärke, und die Flanschschrauben zur Befestigung des Ventildeckels am Zylindergehäuse
erfordern einen geringeren Querschnitt, wodurch ihr Teilkreis wesentlich kleiner
gehalten werden kann. Auf den Flansch des Ventildeckels wirken daher geringere Biegungsmomente,
was eine weitere Schwächung seiner notwendigen Wandstärke ermöglicht. Außerdem entfallen
die bisherigen hohen Kosten für die Herstellung der Druckstücke, die aus Stahlguß
aus dem Vollen heraus gearbeitet wurden. Weiterhin entfallen die bisher verwendeten
besonderen, auf die Druckstücke einwirkenden Druckschrauben mit ihren Hutmuttern,
die ebenfalls durch Schleifflächen bei hohen Drücken gedichtet werden mußten. Durch
den Fortfall der Druckschrauben und Hutmuttern ist es überhaupt erst möglich, Regelorgane,
die meist hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch arbeiten, für die Staudruckregelung
zweckmäßig und mit geringem Aufwand unterzubringen.
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Wenn Wärmedehnungen im Bereiche der Druckventile kompensiert werden
müssen, war bisher ein ziemlich großer Aufwand an Federorganen, wie Tellerfedern
od. dgl., notwendig, was unterschiedliche Gestaltung der Druckstücke für das Saugventil
und für das Druckventil erforderte. Gemäß vorliegender Erfindung sind dagegen die
Druckstücke, die in einfacher Weise aus Rohr oder aus gerundetem Blech bestehen
können, für die Saug- und Druckventile im wesentlichen gleich gestaltet, und sie
unterscheiden sich nur durch die eingedrehten Rillen beim Druckstück des Druckventils.
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Durch@ie erfindungsgemäße Befestigung der Saug-und Druckventile sind
geringere Verspannungskräfte zur Erreichung der Abdichtungen erforderlich, und es
treten radiale Umfangskräfte auf, die von den Ringspannelementen herrühren, so daß
also nicht sämtliche Verspannungs- und Dichtungskräfte in axialer Richtung auftreten,
was zur Folge hat, daß Brüche, die bisher immer zwischen der Schleiffläche am Ventilkörper
und dem Zylinderraum aufgetreten sind, mit Sicherheit vermieden werden; gegebenenfalls
können diese Zylinderpartien schwächer gehalten werden. Die Ventile können also
dichter an den Zylinderraum herangeführt werden, wodurch der schädliche Raum kleiner
wird, der Wirkungsgrad des Verdichters steigt und seine Gesamtabmessungen geringere
werden.
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In dem in Verbindung mit der Zeichnung beschriebenen Falle werden
mit Hilfe der Ringspannelemente zwei verschiedene Räume abgedichtet, nämlich der
Zylinderraum gegen den Druck- und Saugraum sowie der Druck- und Saugraum gegen die
Atmosphäre. In entsprechender Weise können mit Hilfe der Ringspannelemente auch,
beispielsweise bei Hintereinanderschaltung mehrerer Kammern, die alle verschiedene
Drücke haben, mehr als zwei verschiedene Räume gegeneinander abgedichtet werden.