DE2052211A1 - Ventil fur Kompressoranlagen - Google Patents

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE ■ DR. HER. NAT. K. HOFFMANN PATENTANWÄLTE D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABEUASTRASSE 4 · TELEFON [0811) 911087

Joseph L. Krechel High Ridge, Missouri/USA

Ventil für Kompressoranlagen

Die Erfindung betrifft ein Ventil für Kompressoranlagen und insbesondere eine Kompressorentlade- und Rückschlagventileinheit. Die Erfindung ist insbesondere auf Kompressoranlagen anwendbar, bei welchen es zweckmäßig ist, den Kompressor weiterarbeiten zu lassen, nachdem das System den erwünschten Druck erreicht hat.

Es sind Anlagen bekannt, bei welchen es sich als zweckmäßig erweist, den Kompressor nach Erreichen des erwünschten Betriebs druckes weiterarbeiten zu lassen. Das gilt beispielsweise für

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Druckluftanlagen an Fahrzeugdruckluftbremsen. Bei diesen Anlagen sind die herkömmlichen Kompressorentlader so ausgebildet, daß sie die Saugleitung des Verdichters oder Kompressors offen halten* wenn der Druckspeicher oder Druckbehälter den erforderlichen Druck erreicht hat. Ein Sperr- oder Rückschlagventil wird verwendet , um die von der Abgabeseite des Kompressors zum Druckspeicher führende Leitung zu schließen. Das Ergebnis ist_s daß der Kompressor freiläuft, d.h. daß er Luft durch die Saugleitung j ansaugt und sie durch die gleiche Leitung wieder ausstößt. Diese j Arbeitsweise kann sich als unzweckmäßig erweisen, da das im | Kompressor bzw. Verdichter verwendete Schmieröl die Neigung ; besitzt, den Kompressorkolben aufwärts und auf die Oberseite desselben zu wandern. Das Schmiermittel kann daraufhin abbrennen ; oder in das Druckluftsystem gelangen, in welchem es natürlich j in hohem Maße unerwünscht ist. Davon ausgehend besteht die Auf- · gäbe der vorliegenden Erfindung darin, eine Kompresaor-Entlade- ' und Rückschlagventileinheit zu schaffen, durch welche der Kom-

pressor bei Entladung in seiner normalen Weise weiterarbeiten

kann. j

Es stellt einen Vorteil der Erfindung dar, daß das Entlade- und j

Rückschlagventil und das Hilfs- oder Steuerventil in einer Ein- |

heit vorgesehen sind. Dies verbessert die bauliche Einheit des j

Systems, indem die Anzahl möglicher Leckagepunkte oder Leckage- j

stellen auf ein Minimum reduziert wird. Die verschiedenen Bau- I

teile des Ventils wurden bei als bekannt anzusehenden Anlagen j getrennt, da man wegen der Empfindlichkeit des Steuerventils gegenüber Kompressorschwingungen eine Beeinträchtigung befürchtet*,

Die Kompressorschwingungen könnten auf das Rückschlagventil und ! auf den Entlader geleitet werden und diese in Schwingungen versetzen.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Ventiles besteht darin, daß das Hilfs- oder Steuerventil nicht gegenüber Schwingungen oder Stöße empfindlich ist.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, daß ein Kompressorentlade- und Rückschlagventil ohne

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- 3 zusätzliche Abtast- oder Fühlleitungen geschaffen wurde.

Das für Kompressoranlagen dienende Ventil nach der vorliegenden Erfindung weist ein Ventilgehäuse mit einer Druckeinlaßöffnung, mit einer Druckauslaßöffnung und mit einer Lüftungsöffnung auf und ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß ein Lüftungsöffnung-Ventilkörper im Gehäuse zwischen einer die Lüftungsöffnung ver-

schließenden Position und einer die Lüftungsöffnung öffnenden : Position verschiebbar ist, daß ein Kolben verschiebbar im Gehäuse des Ventils angeordnet ist, daß eine Kolbenstange den Lüftungsöffnung-Ventilkörper und den Kolben verbindet, daß eine Vorrichtung den Kolben in eine Position drückt, in welcher der ; Lüftungsöffnung-Ventilkörper die Lüftungsöffnung verschließt, daß eine Druckkammer auf der der Kolbenstange entgegengesetzten \ Seite des Kolbens vorgesehen ist, daß sich ein erster Kanal von der Druckkammer in einen zweiten Kanal erstreckt, welcher mit der Druckauslaßöffnung und mit einem zur Außenluft führenden Ablaß verbunden ist, daß ein Ventilkörper eines Steuerventils die Verbindung zwischen dem ersten Kanal und dem zweiten Kanal als auch zwischen dem ersten Kanal und dem zur Außenluft führenden Ablaß steuert, daß eine Vorrichtung das Steuerventil in eine geschlossene Lage drückt, in welcher die Verbindung zwischen den ersten und zweiten Kanälen unterbrochen ist, bis der Druck an der Druck-Auslaßöffnung einen vorbestimmten Wert erreicht hat und über den zweiten Kanal wirkend die Spannung der Vorrichtung überwindet und den Steuerventilkörper öffnet, so daß das Druckmittel über den zweiten und ersten Kanal in die Druckkammer gelangt, daß der erste Kanal und der zur Außenluft führende Ablaßkanal miteinander verbunden sind, wenn der Steuerventilkörper geschlossen ist, so daß der Druck in der Druckkammer zur Außenluft abführbar ist, daß ein Rückschlag- und Sperrventilkörper verschiebbar im Gehäuse zwischen einer geschlossenen Position, in welcher er die Verbindung zwischen der Druckeinlaßöffnung und der Druckauslaßöffnung blockiert, und einer geöffneten Position verschiebbar ist, in welcher die Verbindung zwischen Druckeinlaßöffnung und Druckauslaßöffnung besteht, und daß eine Vorrichtung den Rückschlag- und Sperrventilkörper in geschlossene Position drückt, wenn der an ihm wirkende Einlaftdruck unter

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einem vorbestimmten Wert liegt, so wenn die Lüftungsöffnung geöffnet ist, wodurch der Einlaßdruck über die Lüftungsöffnung entspannbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 der Zeichnungen ist eine Längs-Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Einheit unter Darstellung der Lage der verschiedenen Teile, wenn der Kompressor das System lädt;

Fig. 2 ist eine der Fig. 1 vergleichbare Ansicht unter Darstellung der Lage der verschiedenen Teile, wenn das System den erwünschten Druck erreicht hat; und

Fig. 3 ist eine Perspektivansieht der Ventileinheit vom linken Ende in den Fign. 1 und 2 der Zeichnungen gesehen.

In den Zeichnungen ist ein Entlade- und Rückschlagventil erfindungsgemäßer Ausgestaltung dargestellt. Das Ventilgehäuse 1 ist mit einer seitlichen Druckeinlaßöffnung 3, einer seitlichen Druckauslaßöffnung 5 und mit einer seitlichen Lüftungsöffnung 7 versehen. Durch das Ventilgehäuse erstreckt sich in Längsrichtung eine Bohrung 9, welche die verschiedenen Öffnungen miteinander verbindet. Ein Ventilkörper 11 für die Lüftungsöffnung ist innerhalb der Bohrung 9 des Ventilgehäuses 1 verschiebbar. Der Ventilkörper kann aus jedem geeigneten Material, so aus fluorisiertem Kohlenwasserstoff der unter dem Namen Teflon bekannten Art bestehen. Der Ventilkörper kann in der Bohrung 9 zwischen einer die Lüftungsöffnung 7 schließenden Position gemäß Fig. 1 der Zeichnungen und einer Lage verschoben werden, in welcher die Lüftungsöffnung gemäß Fig. 2 der Zeichnungen offen ist. Der Ventilkörper 11 schließt die Lüftungsöffnung 7, indem er sich an einem durch eine Schulter in der Bohrung 9 gebildeten Ventilsitz 13 anlegt. An der bezüglich des Ventilkörpers 11 entgegengesetzten Seite der Lüftungsöffnung 7 ist eine Zwischenwand 15 mit einer in der Mitte befindlichen Öffnung 17 vorgesehen.

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Eine Kolbenstange 19 erstreckt sich durch diese öffnung 17. Die Kolbenstange 19 ist an einem Ende mit dem Ventilkörper 11 verbunden, während sie am entgegengesetzten Ende mit einem Kolben 21 in Verbindung steht. Der Kolben 21 ist innerhalb eines im Ventilgehäuse 1 bestehenden Zylinders 22 verschiebbar gelagert. Um den Kolben 21 verläuft eine Ringnut 23, in welcher ein 0-Ring 25 eingesetzt ist, um eine Abdichtung gegenüber der Wandung des Zylinders 22 herzustellen. Eine als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder 27, welche sich an der Zwischenwand 15 anlegt, drückt den Kolben 21 elastisch nach rechts in eine Position, in welcher der Ventilkörper 11 am Sitz 13 anliegt und damit die Lüftungsöffnung 7 gegenüber dem übrigen System absperrt. j

Im Zylinder 22 ist an der rechten Seite des Kolbens 21 eine Druckkammer 29 gebildet. Ein erster Kanal bzw. eine Steueröffnung 31 erstreckt sich von dieser Druckkammer 29 in einen zweiten Kanal 33, welcher mit der Druckauslaßöffnung 5 in Verbindung steht. Gleichzeitig erstreckt sich dieser Kanal über einen Ablaß 35 zur Außenluft. Der Ablaß 35 und ein Teil des Kanals 33 befinden sich in einem Steuerventil 37, welches an einem Ende des Ventilge-r häuses 1 angebracht ist, wie sich durch die mit Bezugsnummern 39 bezeichnete Befestigung ergibt. I

Das Steuerventil 37 weist eine Feder 4 3 und eine Kugel 45 auf. Eine Führungsstange 47 erstreckt sich von der an einem Ende f

befindlichen Kugel 45 durch den zur Außenluft führenden Ablaß 35 am anderen Ende und ist mit einem Bund 49 zwischen ihren Enden ausgestattet. Eine Feder 43 wirkt gegen den an der Führungsstange 47 befindlichen Bund 49 und drückt demgemäß die Führungsstange 47 in eine Lage, in welcher die Kugel 45 in Richtung der das Steuerventil 37 shließenden Position bewegt wird, d.h., die Führungsstange drückt die Kugel 45 gegen einen Sitz 51 an. Ein Rohranschluß 5 3 mit einem nach innen sich erstreckenden Halteflansch 55 umgibt die Führungsstange 47, um die nach unten gerichtete Bewegung derselben zu begrenzen, wenn die Unterseite des Bundes 49 am Halteflansch 55 anliegt. Das Ende der Feder 43, welches dem am Bund 49 anliegenden Ende entgegengesetzt vorge-

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sehen ist, liegt am Innenende einer Hülse 57 an. Diese ist in den Rohranschluß 5 3 eingeschraubt und weist einen Kanal auf, der einen Teil des zur Außenluft führenden Ablasses 35 bildet. Durch den Kanal erstreckt sich die Führungsstange H7.

Die Feder 43 drückt die Kugel 45 in Richtung geschlossener Lage, d.h. in Richtung des Sitzes 51, bis der über den zweiten Kanal 33 in der Druckauslaßöffnung 5 befindliche Druck einen bestimmten Wert erreicht, welcher ausreicht, die durch die Feder 43 ausgeübte Kraft zu überwinden. Das Steuerventil 37 öffnet sich deshalb, wenn die Kugel 45 durch den Druck vom Sitz 51 abgehoben wird. Der Druck wird dann über die Kanäle 33 und 31 in die Druckkammer 29 geleitet. Gleichzeitig wird die Kugel H5 nach oben gegen einen oberen Sitz 5 9 am Rohranschluß 5 3 angepreßt, um die Verbindung zwischen den Kanälen 31 und 33 und dem zur Außenluft führenden Ablaß 35 zu schließen. Wenn sich die. Kugel 45 in einer Lage befindet, in welcher die Verbindung zwischen den Kanälen 31 und 33 blockiert ist, ist die Verbindung zwischen dem Kanal 31 und dem Ablaß 35 zur Außenluft geöffnet, so daß sich der Druck in der Druckkammer 29 in die Außeiuft entspannen kann;

Ein Rückschlagventilkörper 61 ist verschiebbar im Ventilgehäuse 1 gehalten. Er ist dabei zwischen einer geschlossenen Lage an einem Sitz 63 und einer offenen Lage bewegbar. Wenn sich der Rückschlagventilkörper 61 in Anlage am Sitz 63 befindet, unterbricht er die Verbindung zwischen der Druckeinlaßöffnung 3 und der Druckauslaßöffnung 5, wie sich aus Fig. 2 der Zeichnungen ergibt. Wenn er sich in seiner geöffneten Lage befindet, ist die Verbindung zwischen der Druckeinlaßöffnung und der Druckauslaßöffnung gemäß Fig. 1 der Zeichnungen hergestellt. Der Rückschlagventilkörper 61 kann aus jedem geeigneten Material gefertigt sein, so beispielsweise aus dem gleichen Material wie der Ventilkörper 11. Eine Feder 65 drückt den Rückschlagventilkörper 61 in seine geschlossene Position. Die Feder 65 wirkt vom linken Ende des Ventilgehäuses 1. Dia«kann als Kopfichraube ausgebildet sein, welche auf das Gehäuse des Ventile aufgeschraubt oder über eine Flanschverbindung mit dem Gehäuse verbunden ist. Als Flanschverbindung kann eine Anordnung gewählt werden, wie sie zum Befestigen des Steuerventils;

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am anderen Ende des Ventilgehäuses 1 benutzt wird. Da die Feder 65 den Rückschlagventilkörper 61 von der Seite der Druckauslaßöffnung 5 in geschlossene Lage verspanntj unterstützt der über die Druckauslaßöffnung 5 wirkende Druck die Feder 65, um den Rückschlagventilkörper 61 in die geschlossene Position zu pressen.

Die Entlade- bzw. Auslaßleitung von einem Kompressor (nicht dargestellt) ist an die Druckeinlaßöffnung 3 angeschlossen. Die Druckauslaßöffnung 5 steht mit dem Einlaß eines Speichers oder Aufnahmebehälters für das System in Verbindung. Falls erforderlich₉ so z.B. aus Geräuschdämpfungszwecken, kann ein Schalldämpfer an der Lüftungsöffnung 7 befestigt werden.

In Fig. 1 der Zeichnungen ist die Lage der verschiedenen Bauteile des Ventils dargestellt, wenn der Verdichter oder Kompressor den Druckspeicher lädt. Der an der Druckeinlaßöffnung 3 wirkende Einlaßdruck reicht aus, den Rückschlagventilkörper 61 nach links gegen die Wirkung der Feder 65 zu drücken, so daß die Verbindung zwischen der Druckeinlaßöffnung 3 und der Druckauslaßöffnung hergestellt ist. Der Druckspeicher kann also geladen werden. Der über den Kanal 33 wirkende Druck an der Druckauslaßöffnung ist unter dem erforderlichen Druck, welcher zum Abheben der Kugel 45 vom Sitz 51 erforderlich ist. Innerhalb der Druckkammer 29 befindliches Druckmedium wird deshalb über den Kanal bzw. die Steueröffnung 31 und den Ablaß 35 in die Außenluft entspannt. Es besteht also keine Kraft, welche der den Kolben 21 nach rechts drückenden Feder 27 entgegenwirkt. Der Ventilkörper 11 liegt also am Sitz 13 an und schließt die Lüftungsöffnung 7 ab.

Wenn der Druckspeicher seinen erwünschten Druck erreicht steigt der Druck an der Druckauslaßöffnung an. Wenn der über den Kanal 33 wirkende Druck ein vorbestimmtes Niveau erreicht hat, welches dem erwünschten Arbeitsdruck im Druckspeicher entspricht, wird die Kugel 15 gemäß Fig. 2 der Zeichnungen vom Sitz 51 abgehoben, so daß die Verbindung zwischen dem Kanal 33 und der Steueröffnung 31 hergestellt ist. Die Kugel H5 steigt nach oben gegen den oberen Sitz 59 und schließt die Verbindung des Ablasses 35 zur Außenluft. Der Druck an der Druckauslaßöffnung wird über den

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Kanal 33 und die Steueröffnung 31 in der Druckkammer 29 wirksam und drückt den Kolben 21 nach links gegen die Spannkraft der Feder 27. Dies wiederum hat zur Folge, daß der Ventilkörper 11 sich vom Sitz 13 abhebt, so daß der Druck an der Einlaßöffnung absinkt, wenn das Druckmittel um den Ventilkörper 11 geführt wird und in die Lüftungsöffnung 7 gelangt. Durch das Abfallen des an der Fläche des Rückschlagventilkörpers 61 wirkenden Druckes der Druckeinlaßöffnung verschiebt sich der Rückschlagventilkörper 61 nach rechts gegen den Sitz 63 und blockiert die Verbindung zwischen der Druckeinlaßöffnung 3 und der Druckauslaßöffnung 5. Der Druckspeicher oder Behälter wird also gegenüber dem Kompressor geschlossen. Der Kompressor arbeitet in normalerweise fort, jedoch mit der Ausnahme, daß seine Druckabgabe von der Druckeinlaßöffnung 3 über die Lüftungsöffnung 7 in die Außenluft entspannt wird. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis der Druck im Druckspeicher oder Druckbehälter bei Verwendung des Druckmittels gesunken ist, wodurch ein entsprechender Abfall des Druckes an der Druckauslaßöffnung des Ventils auftritt. Dieses Absinken des Druckes wird über den Kanal 33 wirksam; wenn die Spannkraft der Feder U3 ausreicht, den im Kanal 33 wirkenden Druck zu überwinden, setzt die Kugel 45 wieder auf dem Sitz 51 ab. Auf diese Weise ; wird der Ablaß 45 geöffnet, so daß der Druck in der Druckkammer \ 29 freigegeben wird. Als Folge davon drückt die Feder 2 7 den Kolben 21 nach recht, so daß sich der Ventilkörper 11 wieder auf dem Sitz 13 absetzt und die Druckauslaßöffnung abschließt. Dies ruft eine Zunahme des an der Druckeinlaßöffnung bestehenden Druckes hervor. Der an der Fläche des Rückschlagventilkörpers 61 wirkende Einlaßdruck drückt den Rückschlagventilkörper nach links und öffnet somit die Verbindung zwischen der Druckeinlaßöffnung 3 und der Druckauslaßöffnung 5. Der Druckspeicher oder Druckbehälter kann nunmehr wieder geladen werden.

In als bekannt anzusehenden Geräten ist ein dem Steuerventil 37 entsprechendes Ventil eines Kompressorsteuerungssystems immer ; von einem dem Rückschlagventilkörper 61 entsprechenden Rückschlagventil getrennt. So wurde beispielsweise das Steuerventil ver-

wendet, um die Saugventile gegenüber dem Kompressor geöffnet zu j halten, wenn der Druckspeicher seinen Druck besaß. Diese Trennung !

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der Systeme wurde wegen der Empfindlichkeit des Steuerventils gegenüber pulsierendem Kompressorbetrieb und wegen der Möglichkeit bzw. Wahrscheinlichkeit vorgenommen, daß die durch den Kompressor hervorgerufenen Schwingungen auf das Rückschlagventil und auf den Entlader übertragen werden, so daß Rückschlagventil und Entlader zu schwingen"beginnen. Das Steuerventil 37 im erfindungsgemäßen Ventil spricht nicht auf Schwingungen bzw. auf Stoßbetrieb an. Dies ist auf die Lage des. sich zwischen der Druckauslaßöffnung und dem Steuerventil 37 erstreckenden Kanals 3 3 zurückzuführen. Die Lage des Kanals 33 dämpft Schwingungen, welche wirksam werden könnten.

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Claims (2)

1. - Io -

   Patentansprüche

   Ventil für Kompressoranlagen mit einem Ventilgehäuse, an welchem eine Druck-Einlaßöffnung, eine Druck-Auslaßöffnung und eine Lüftungsöffnung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lüftungsöffnung-Ventilkörper (11) im Gehäuse (1) zwischen einer die Lüftungsöffnung verschließenden Position und einer die Lüftungsöffnung öffnenden Position verschiebbar ist, daß ein Kolben (21) verschiebbar im Gehäuse des Ventils angeordnet ist, daß eine Kolbenstange (19) den Lüftungsöffnung-Ventilkörper (11) und den Kolben (21) verbindet, daß eine Vorrichtung (27) den Kolben in eine Position drückt, in welcher der Lüftungsoffnung-Ventilkörper die Lüftungsöffnung verschließt, daß eine Druckkammer (29) auf der der Kolbenstange entgegengesetzten Seite des Kolbens (21) vorgesehen ist, daß sich ein erster Kanal (31) von der Druckkammer in einen zweiten Kanal (33) erstreckt, welcher mit der Druckauslaßöffnung (5) und mit einem zur Außenluft führenden'Ablaß ^; (35) verbunden ist, daß ein Ventilkörper (15) eines Steuerventils (37) die Verbindung zwischen dem ersten Kanal (31) und dem zweiten Kanal (33) als aucbjzwischen dem ersten Kanal (31) , und dem zur Außenluft führenden Ablaß (35) steuert, daß eine '· Vorrichtung (4 3, 47) das Steuerventil in eine geschlossene j Lage drückt, in welcher die Verbindung zwischen den ersten und ; zweiten Kanälen (31, 33) unterbrochen ist, bis der Druck an der Druck-Auslaßöffnung (5) einen vorbestimmten Wert erreicht hat und über den zweiten Kanal (33) wirkend die Spannung der Vorrichtung (43, 47) überwindet und den Steuerventilkörper öffnet, so daß das Druckmittel über den zweiten und ersten Kanal in die Druckkammer gelangt, daß der erste Kanal und der zur Außenluft führende Ablaßkanal miteinander verbunden sind, wenn der Steuerventilkörper geschlossen ist, so daß der Druck in der Druckkammer zur Außenluft abführbar ist, daß ein Rückschlag- und Sperrventilkörper (61) verschiebbar im Gehäuse (1) zwischen einer geschlossenen Position, in wel-

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   eher ei» die Verbindung zwischen der Druckeinlaßöffnung und der Druckauslaßöffnung blockiert, und einer geöffneten Position verschiebbar ist, in w&cher die Verbindung zwischen Druckeinlaßöffnung und Druckauslaßöffnung besteht, und daß eine Vorrichtung (65) den Rückschlag- und Sperrventilkörper in geschlossene Position drückt, wenn der an ihm wirkende Einlaßdruck unter einem vorbestimmten Wert liegt, so wenn die Lüftungsöffnung geöffnet ist, wodurch der Einlaßdruck über die Lüftungsöffnung entspannbar ist.
2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückschlag- und Sperrventilkörper (61) in eine geschlossene Lage gedrückt ist, in welcher er die Verbindung zwischen der Druckeinlaßöffnung und der Druckauslaßöffnung gegenüber der Auslaßöffnungsseite absperrt, wodurch der Druck an der Auslaßöffnung ^; mitwirkt, den Rückschlag- und Sperrventilkörper in geschlossene Position zu drücken. I

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