Plattenventil für einen Kompressor

Abstract

 Ein Plattenventil für einen Kompressor beteht aus einem Ventilsitz (1) mit Durchgangskanälen (6), einem Fänger (2) und einer Ventilplatte (7), die aus konzentrischen Ringen (16,17) besteht, die durch radiale Stege (18) mit­einander verbunden sind. Um die Bewegungen der Ventilplatte (7) zu dämpfen, insbesondere die Aufschläge sowohl beim Öffnen als auch beim Schließen des Ventils zu mildern, und auch um ein nachteiliges Haften der Platten anein­ander zu verringern, ist die Ventilplatte (7) aus einer Verschlußplatte (14) aus weicherem Werkstoff, z.B. aus Kunststoff, und einer Führungsplatte (15) aus härterem Werkstoff, z.B. aus Stahl, zusammengesetzt. Die beiden Platten haben die gleiche Grundrißform und liegen fest aufeinander, wobei die wei­chere Verschlußplatte (14) dem Ventilsitz (1) und die Führungsplatte (15) dem Fänger (2) zugewendet ist. Nur der Außenring (16) der beiden Platten (14,15) ist von Federn (13) belastet und wesentlich breiter ausgebildet als die Innenringe (17).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Plattenventil für einen Kompressor, mit einem Ventilsitz, einem Fänger und einer Durchgangskanäle im Ventilsitz steuernden Ventilplatte, die aus einem Außenring und aus wenigstens einem Innenring besteht, wobei die Ringe durch radiale Stege miteinander verbunden sind, und mit einer Befederung für die Ventilplatte, die aus am Fänger ab­gestützten, über dem Außenring angeordneten Federn besteht, die nur auf den Außenring wirken.

[0002] Plannenventile dieser Art sind in mehreren Ausführungen bekannt. Die zwischen dem Ventilsitz und dem Fänger angeordneten Platten, die im Hub­takt des Kompressors bewegt werden und mit verhältnismäßig großen Ge­schwindigkeiten auf dem Fänger und auf dem Ventilsitz aufschlagen, sind hohen Beanspruchungen ausgesetzt. Am stärksten beansprucht ist die Ventil­platte, die in vielen Fällen aufgrund von ungleichmäßigen Anströmungen durch das gesteuerte Medium eine Taumelbewegung ausführt, bei der sie zuerst mit ihrem Außenrand auf dem Fänger bzw. auf dem Ventilsitz auftrifft.

[0003] Es ist bekannt, durch die Anordnung von Dämpferplatten zwischen der Ventilplatte und dem Fänger die Aufschläge der Ventilplatte beim Öffnen des Ventils zu mildern. Diese Maßnahme allein ist aber nicht immer ausreichen. Beispielsweise bildet sich bei mit Öl geschmierten Kompressoren ein Ölfilm auf den Platten, der bewirkt, daß die Platten aneinander und am Fänger kle­ben. Dadurch wird der Schließvorgang der Ventilplatte verspätet eingeleitet, wodurch die Aufschläge der Ventilplatte auf dem Ventilsitz beim Schließen des Ventils verstärkt werden. Außerdem kommt es durch verspätetes Schließen der Ventile zu einer Verringerung der Förderleistung des Kompressors.

[0004] Aus der US-PS 3 703 912 ist eine Ausführung bekannt, bei der eine Dämpferplatte vorgesehen ist, die nur über die inneren Plattenringe der Ven­tilplatte reicht. Der Außenring der Ventilplatte wird dabei weniger bean­ sprucht, weil er nicht auf die Dämpferplatte auftrifft und so frei ausschwin­gen kann, so daß sein Aufschlagen auf den Fänger gemildert wird. Außerdem wird durch diese Ausbildung die Klebewirkung zwischen der Ventilplatte und der Dämpferplatte verringert, weil nicht nur die Auflagefläche kleiner ist, sondern der zumindest teilweise freiliegende Außenring der Ventilplatte von der Strömung erfaßt und mitgerissen werden kann. Auf diese Weise wird die Beanspruchung der Ventilplatte bei der Schließbewegung verringert und da­durch die Lebensdauer des gesamten Kompressorventils vergrößert.

[0005] Die Erfindung hat eine weitere Verbesserung der Plattenventile dieser Bauart für Kompressoren zum Gegenstand und hat sich die Aufgabe gestellt, die Aufschläge der Ventilplatte, die bekanntlich am höchsten beansprucht ist, sowohl beim Öffnen als auch beim Schließen des Ventils weiter zu mildern, so daß die Lebensdauer des Plattenventils und dessen Betriebssicherheit ent­sprechend vergrößert werden.

[0006] Die Erfindung geht von dem eingangs angeführten Plattenventil aus und besteht aus einer Kombination mehrerer Maßnahmen. Sie ist dadurch ge­kennzeichnet, daß die Ventilplatte aus einer Verschlußplatte aus weicherem Werkstoff, z.B. aus Kunststoff, und einer Führungsplatte aus härterem, flexi­blem Werkstoff , z.B. aus Stahl, zusammengesetzt ist, daß die beiden Platten aufeinander aufliegen, wobei die Verschlußplatte dem Ventilsitz und die Füh­rungsplatte dem Fänger zugewendet ist, und daß der Außenring beider Platten, der allein von den Federn belastet ist, breiter ist als die Innenringe. Durch die Vereinigung dieser Maßnahmen an einem Plattenventil für einen Kom­pressort ergibt sich eine Reihe von Vorteilen den bekannten Ausführungen ge­genüber, wobei deren Nachteile weitgehend vermieden werden. Die aus wei­cherem Werkstoff, vorzugsweise aus Kunststoff bestehende Verschlußplatte sichert eine einwandfreie Abdichtung und mildert zugleich die Aufschläge der Ventilplatte auf dem Ventilsitz. Gleichzeitig stützt die Führungsplatte aus härterem Werkstoff wie Stahl die weichere Verschlußplatte ab und gibt dieser die erforderliche Festigkeit und Stabilität. Sie dient auch zur gleichmäßigen Übertragung der Federkräfte auf die einzelnen Ringe der Verschlußplatte. Der breite Außenring verstärkt die Ventilplatte in dem am meisten beanspruchten Bereich und schafft zugleich den erforderlichen Raum für die Federn. Au­ßerdem wird durch die Konzentration der Federn auf den Außenrand der Ventilplatte deren Parallelführung während der Hubbewegung verbessert, so daß die Tendenz zum Taumeln weitgehend ausgeschaltet wird.

[0007] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Dämp­ferplatte vorgesehen, die zwischen den Fänger und die Führungsplatte lose eingelegt ist und nur über den Bereich der Innenringe der Führungsplatte und der zugehörigen Verschlußplatte reicht. Obwohl dabei auf eine eigene Halte­rung oder Befestigung der Dämpferplatte im Ventil verzichtet wird, mildert die Dämpferplatte die Aufschläge der Ventilplatte auf dem Fänger und er­leichtert das Ablösen der Ventilplatte vom Fänger bei der Schließbewegung. Die Dämpferwirkung ist dabei insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Dämp­ferplatte aus konzentrischen Ringen besteht, die durch radiale Stege mitein­ander verbunden sind, und wenn zumindest ein Ringabschnitt zwischen zwei benachbarten radialen Stegen aus der Plattenebene wellenförmig herausgebo­gen ist. Diese Ausbildung bewirkt ein zusätzliches federndes Auffangen der Ventilplatte bei der Öffnungsbewegung.

[0008] Wenn gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung wenigstens ein Teil der Ringabschnitte der Dampferplatte schmäler ist als die mit ihnen axial fluchtenden Ringe der Ventilplatte und/oder der Ringe der Anschlagfläche des Fängers, dann wird die Fläche, über die die benachbarten Platten bei offenem Ventil aufeinander aufliegen, entsprechend verkleinert. Dadurch verringert sich auch die Haftkraft zwischen den aufeinander liegenden Flächen, so daß auch beim Auftreten eines Ölfilms auf den Flächen eine nachteilige Haftkraft, die Spätschlüsse des Ventils bewirken würde, vermieden wird. Die gleichen Vor­teile können erzielt oder bei gemeinsamer Anwendung dadurch verstärkt wer­den, daß ein Teil der Ringsbschnitte der Dämpferplatte aus dieser ausge­schnitten ist und die Stege in den ausgeschnittenen Bereichen bis zum über­nächsten Ring durchgehen. Die Verkleinerung der Auflagefläche ergibt sich dabei durch das Fehlen eines oder mehrerer Ringe des Dämpferplatte.

[0009] Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß wenigstens zwei Ringabschnitte in verschiedene Richtungen aus der Ebene der Dämpfer­platte wellenförmig herausgebogen sind. Dies hat eine Verstärkung der Fe­derwirkung und eine annähernd gleichmäßige Verteilung über die Fläche der Dämpferplatte zur Folge. Dabei soll die Gesamtdicke der Dämpferplatte mit herausgebogenen Ringabschnitten im entspannten Zustand kleiner sein als der im Bereich der Dämpferplatte vorhandene freie Abstand zwischen dem Fänger und der Führungsplatte. Die Federkraft der aus der Dämpferplatte herausge­bogenen Ringabschnitte wirkt dabei nur bei der Öffnungsbewegung der Ven­tilplatte zur Aufschlagsdämpfung, vermeidet aber eine Vergrößerung der Schließkraft selbst und damit eine Verzögerung der Öffnungsbewegung.

[0010] Der Fänger kann eine ebene Anschlagfläche aufweisen, an der die Dämpferplatte bei offenem Ventil anliegt. Am Außenrand der Dämpferplatte entsteht dadurch eine Abstufung, so daß der Außenring der Ventilplatte einen um die Dicke der Dämpferplatte größeren Hub zur Verfügung hat und vor dem Auschlagen auf dem Fänger etwas ausschwingen kann. Es ist im Rah­men der Erfindung aber auch vorteilhaft, in der der Dämpferplatte zugewen­deten Anschlagfläche des Fängers eine Ausnehmung für die Aufnahme der Dämpferplatte bei offenem Ventil vorzusehen. Diese Ausbildung ist vor allem dann vorteilhaft, wenn die Dämpferplatte verhältnismäßig dick ist und aus ihr herausgebogene Ringabschnitte aufweist, welche die Ventilplatte ohnehin fe­dernd auffangen. Die Tiefe der Ausnehmung in der Anschlagfläche des Fän­ gers ist zweckmäßig kleiner als die Dicke der Dämpferplatte im entlasteten Zustand, so daß die federnden Ringabschnitte voll zur Wirkung kommen.

[0011] Die Strömung des gesteuerten Mediums durch das Ventil kann bei der Erfindung dadurch verbessert werden, daß sowohl bei der Verschlußplatte als auch bei der Führungsplatte die freien Schlitze zwischen dem Außenring und dem anschließenden Innenring breiter sind als die übrigen Schlitze zwischen den Innenringen. Diese Maßnahme trägt der breiteren Ausbildung des Außen­ringes Rechnung und bewirkt eine Anpassung der für die Durchströmung zur Verfügung stehenden Fläche der einzelnen Schlitze an die im jeweiligen Flä­chenbereich auftretende Strömungsmenge.

[0012] In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachfolgend beschrieben sind. Es zeigen: Fig. 1 einen axialen Mittelschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Plattenventils für einen Kompressor, Fig. 2 dazu einen Teilabschnitt der Ventilplatte in Drauf­sicht, Fig. 3 eine Seitenansicht und Fig. 4 eine Draufsicht auf die Dämpfer­platte und Fig. 5 einen axialen Mittelschnitt durch eine weitere Ausführungs­form des erfindungsgemäßen Plattenventils, wobei lediglich die linke Ventil­hälfte dargestellt ist.

[0013] Das Plattenventil besteht aus einem Ventilsitz 1 und einem Fänger 2, der mit Hilfe einer Schraube 3 auf dem Ventilsitz 1 befestigt ist. Mit seinem Außenrand 4 liegt der Fänger 2 auf dem Ventilsitz 1 auf, im Zentrum ist zwischen dem Ventilsitz 1 und dem Fänger 2 ein Distanzring 5 angeordnet. Im Ventilsitz 1 sind Durchgangskanäle 6 für das von Plattenventil gesteuerte Medium ausgespart, die durch eine Ventilplatte 7 gesteuert werden. Die Ven­tilplatte 7 liegt in einem Zwischenraum 8 zwischen dem Ventilsitz 1 und dem Fänger 2 und ist mit ihrem Innenrand an der Außenfläche des Distanzringes 5 geführt. Der Fänger 2 hat auf seiner der Ventilplatte 7 zugekehrten Seite eine Anschlagfläche 9, an der eine Dämpferplatte 10 anliegt. Im Fänger sind Abströmöffnungen für das gesteuerte Medium vorgesehen. Außerdem befinden sich im Fänger 2 konzentrisch um die Ventilachse verteilte Ausnehmungen, sogenannte Federnester 12, in denen schraubenförmige Federn 13 unterge­bracht sind, die die Ventilplatte 7 in Schließrichtung belasten.

[0014] Aus Fig. 1 ist zu erkennen, daß die Ventilplatte 7 aus einer Ver­schlußplatte 14 und einer Führungsplatte 15 zusammengesetzt ist. Die Ver­schlußplatte 14 ist dem Ventilsitz 1 zugewendet, besteht aus weicherem Werkstoff als die Führungsplatte 13, z.B. aus einem Kunststoffmaterial, und steuert die Durchgangskanäle 6 des Ventilsitzes 1. Die aus härterem Werk­stoff, z.B. aus Stahl bestehende Führungsplatte 15 ist dem Fänger 2 zuge­wendet und hat die Aufgabe, die aus weniger festem Werkstoff bestehende Verschlußplatte 14 abzustützen und zu stabilisieren. Außerdem verteilt die Führungsplatte 15 die von den Federn 13 auf die Ventilplatte 7 ausgeübte Federkraft über die gesamte Fläche der Ventilplatte 7.

[0015] Die Verschlußplatte 14 und die Führungsplatte 15 haben den gleichen Grundriß und liegen aufeinander. Allenfalls können sie an einzelnen Stellen oder auch über ihre ganze Fläche miteinander verbunden, z.B. verklebt sein. Aus Fig. 2 geht hervor, daß die Ventilplatte 7, also sowohl die Verschluß­platte 14 als auch die Führungsplatte 15, aus einem Außenring 16 und aus mehreren Innenringen 17 besteht, die durch radiale Stege 18 miteinander verbunden sind. Zwischen den einzelnen Ringen 16, 17 befinden sich Schlitze 19 für den Durchgang des gesteuerten Mediums. Der Außenring 16 der Ver­schlußplatte 14 und der Führungsplatte 15 ist wesentlich breiter als die In­nenringe 17. Auch die zwischen dem Außenring 16 und dem daran anschlie­ßenden Innenring 17 liegenden Schlitze 19 sind breiter als die übrigen Schlitze 19 zwischen den Innenringen 17.

[0016] Die Fig. 3 und 4 zeigen die Dämpferplatte 10. Auch diese besteht aus konzentrischen Ringen 20, die durch radiale Stege 21 miteinander verbunden sind. Einige Ringabschnitte zwischen den Stegen 21 sind aus der Plattenebene wellenförmig herausgebogen. Aus Fig. 3 ist zu entnehmen, daß die ringab­schnitte 22 des äußersten Ringes 20 nach unten und die Ringabschnitte 23 des mittleren Ringes 20 nach oben ausgebogen sind. Der innerste Ring 20 ist eben. Die Aufbiegungen der Ringabschnitte 22 und 23 sind in Fig. 3 etwas vergrößert dargestellt. Im Rahmen der Erfindung ist auch jede andere De­formation der Dämpferplatte 10 möglich, die eine Federwirkung der Dämp­ferplatte 10 in einem bestimmten Bereich ergibt. Wie aus fig. 4 hervorgeht, sind die Ringabschnitte 23 schmäler als die ringabschnitte 22 und auch schmäler als der innerste Ring 20 der Dämpferplatte 10. Die Ringabschnitte 23 sind insbesondere auch schmäler als die mit ihnen zusammenwirkenden Plattenringe 17 der Ventilplatte 7 und der Anschlagfläche 9 des Fängers 2. Mit dieser Maßnahme wird die Auflagefläche zwischen der Ventilplatte 7 und der Dämpferplatte 10 verkleinert, wodurch sich auch die Haftkraft zwischen den beiden Platten verringert, die durch Klebewirkung auftritt, wenn zwischen den beiden Platten 7 und 10 bzw. dem Fänger 2 ein Ölfilm vorhanden ist. In Fig. 4 ist durch gestrichelte Linien 25 ferner angedeutet, daß die radialen Stege 21 zwischen dem äußeren und dem inneren Ring 20 der Dämpferplatte 10 durchgehen können, der mittlere Ring 20 mit den Ringabschnitten 23 also ganz wegfallen kann. Auch durch diese Ausbildung wird die Auflagefläche zwischen der Dämpferplatte 10 und dem Fänger 2 bzw. der Ventilplatte 7 verringert, so daß sich die beiden Platten beim Schließen des Ventils leicht von der Anschlagfläche 9 des Fängers 2 und auch voneinander lösen können. Es können auch alle Ringe 20 der Dämpferplatte 10 schmäler sein als die Ringe der Ventilplatte 7 bzw. des Fängers 2.

[0017] Die Gesamtdicke der Dämpferplatte 10 mit herausgebogenen Ringab­schnitten 22, 23 ist im entspannten Zustand kleiner als der im Bereich der Dämpferplatte 10 vorhandene freie Abstand zwischen dem Fänger 2 und der Führungsplatte 15 in dem in Fig. 1 mit 8 bezeichneten Zwischenraum. Die Dämpferplatte 10 ist zwischen den Fänger 2 und die Führungsplatte 15 lose eingelegt, so daß sie bei geschlossenem Ventil auf der Ventilplatte 7 aufliegt und deren Bewegungen mitmacht. Es ist auch ersichtlich, daß die Dämpfer­platte 10 in radialer Richtung nur über die Innenringe 17 der Ventilplatte 7 reicht, wobei der breitere Außenring 16 nur durch die Federn 13 belastet ist. Es ist aber auch möglich, die Dämpferplatte 10 im Ventil einzuspannen oder mit einer eigenen Führung z.B. mit flexiblen Lenkern, zu versehen. Durch die Einwirkung der über den Umfang der Ventilplatte 7 verteilten Federn 13 wird eine Stabilisierung und gute Parallelführung der Ventilplatte 7 während der Hubbewegung erreicht. Die Tendenz zum Taumeln der Ventilplatte 7 und nachteilige schräge Aufschläge des Plattenrandes auf den Ventilsitz 1 bzw. den Fänger 2 werden weitgehend vermieden.

[0018] Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist in der anschlagfläche 9 des Fängers 2 eine Ausnehmung 24 für die Dämpferplatte 10 vorgesehen. Dies ermöglicht es, die Dämpferplatte 10 ganz oder teilweise versenkt im Fänger 2 anzuordnen. Das in Fig. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich da­von dadurch, daß die Anschlagfläche 9 des Fängers 2 eben ist, so daß die Dämpferplatte 10 im Bereich des Außenringes 16 der Ventilplatte 7 eine kleine Abstufung bildet. Dadurch wird bewirkt, daß der Außenring 16 eine etwas größere Hubbewegung ausführen kann als die Innenringe 17, wodurch seine Aufschläge auf den Fänger 2 gedämpft werden. Die Ventilplatte 7 be­steht auch im Ausführungsbeispiel nach fig. 5 aus einer Verschlußplatte 14 und einer Führungsplatte 15, wobei der Außenring 16 breiter ist als die In­nenringe 17. Auch der Schlitz 19 zwishen dem Außenring 16 und den Innen­ringen 17 ist breiter als die übrigen Schlitze 19 zwischen den Innenringen 17, wobei auch die Abströmöffnungen 11 im Fänger 2 in diesem Bereich etwas breiter sind als im zentralen Bereich des Plattenventils.

Ansprüche

1. Plattenventil für einen Kompressor, mit einem Ventilsitz, einem Fänger und einer Durchgangskanäle im Ventilsitz steuernden Ventilplatte, die aus ei­nem Außenring und aus wenigstens einem Innenring besteht, wobei die Ringe durch radiale Stege miteinander verbunden sind, und mit einer Be­federung für die Ventilplatte, die aus am Fänger abgestützten, über dem Außenring angeordneten Federn besteht, die nur auf den Außenring wirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte (7) aus einer Verschlußplatte (14) aus weicherem Werkstoff, z.B. aus Kunststoff, und einer Führungs­platte (15) aus härterem, flexiblem Werkstoff, z.B. aus Stahl, zusammen­gesetzt ist, daß die beiden Platten (14,15) aufeinander aufliegen, wobei die Verschlußplatte (14) dem Ventilsitz (1) und die Führungsplatte (15) dem Fänger (2) zugewendet ist, und daß der Außenring (16) beider Platten (14,15), der allein von den Federn (13) belastet ist, breiter ist als die In­nenringe (17).

2. Plattenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dämpfer­platte (10) vorgesehen ist, die zwischen den Fänger (2) und die Führungs­platte (15) lose eingelegt ist und nur über den Bereich der Innenringe (17) der Führungsplatte (15) und der zugehörigen Verschlußplatte (14) reicht.

3. Plattenventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfer­platte (10) aus konzentrischen Ringen (20) besteht, die durch radiale Stege (21) miteinander verbunden sind, und daß zumindest ein Ringabschnitt (22,23) zwischen zwei benachbarten radialen Stegen (21) aus der Plattene­bene wellenförmig herausgebogen ist.

4. Plattenventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Ringabschnitte (23) der Dämpferplatte (10) schmäler ist als die mit ihnen axial fluchtenden Ringe (17) der Ventilplatte (7) und/oder der Ringe der Anschlagfläche (9) des Fängers (2).

5. Plattenventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Ringabschnitte (23) der Dämpferplatte (10) aus dieser ausgeschnitten ist und die Stege (21) in den ausgeschnittenen Bereichen bis zum übernächsten Ring (20) durchgehen.

6. Plattenventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Ringabschnitte (22,23) in verschiedene Richtungen aus der Ebene der Dämpferplatte (10) wellenförmig herausgebogen sind.

7. Plattenventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamt­dicke der Dämpferplatte (10) mit herausgebogenen Ringabschnitten (22,23) im entspannten Zustand kleiner ist als der im Bereich der Dämpferplatte (10) vorhandene freie Abstand zwischen dem Fänger (2) und der Führungs­platte (15).

8. Plattenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der der Dämpferplatte (10) zugewendeten Anschlagfläche (9) des Fängers (2) eine Ausnehmung (24) für die Aufnahme der Dämpferplatte (10) bei offenem Ventil vorgesehen ist.

9. Plattenventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Ausnehmung (24) in der Anschlagfläche (9) des Fängers (2) kleiner ist als die Dicke der Dämpferplatte (10) im entlasteten Zustand.

10. Plattenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl bei der Verschlußplatte (14) als auch bei der Führungsplatte (15) die Schlitze (19) zwischen dem Außenring (16) und dem anschließen­den Innenring (17) breiter sind als die übrigen Schlitze (19) zwischen den Innenringen (17).

Zeichnung