Kompressorventil zum Steuern einer Kolbenmaschine

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kompressorventil zum Steuern einer Kolbenmaschine für den Einlass eines Gases in den Arbeitsraum oder den Auslass eines Gases aus dem Arbeitsraum der Kolbemaschine. Das Kompressorventil um fasst mindestens einen Ventilsitz (01), einen Ventilfänger (02) und ein Dichtelement (03). Das Dichtelement (03) weist eine kugelförmige Gestalt auf und ist zwischen dem Ventilsitz(01) und dem Ventilfänger (02) angeordnet. Dabei ruht das Dichtelement (03) im Ventilsitz (01) auf einer Sitzleiste (05), die umlaufend an einem Ende einer Kragenbuchse (04) oder Bohrung (06) im Ventilsitz (01) angebracht ist. Weiterhin ist das Dichtelement (03) im Ventilfänger (02) in einer Aufnahme (07) gehalten, die an einem Ende des Ventilfängers (02) angebracht ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Kompressorventil zum Steuern einer Kolbenmaschine für den Einlass eines Gases in den Arbeitsraum oder den Auslass eines Gases aus dem Arbeitsraum der Kolbemaschine mit mindestens einem Ventilsitz, einem Ventilfänger und einem Dichtelement.

[0002] In Kolbenkompressoren eingesetzte Arbeitsventile unterliegen durch verunreinigte Gase, Ablagerungen und Ölrückstände und den Abrieb von Kolbenringen und Führungsringen einer starken Verschmutzung.

[0003] Für den Einsatz unter den erschwerten Bedingungen eignen sich Ring- und Poppetventile mit profilierten Ventilelementen, weil aufgrund der Ringgeometrie eine bessere Strömung und Abdichtung als bei einem Plattenventil zu erwarten ist.

[0004] Durch das Anströmen der Dichtelemente werden diese einer Drehbewegung ausgesetzt und somit einer Selbstreinigung unterzogen.

[0005] Nachteilig bei der Selbstreinigung ist, dass durch die Drehbewegung um die Mittelachse die Dichtelemente im wesentlichen an einer Stelle am Umfang beansprucht werden. Damit findet ein Verschleiß vor allem stets an der gleichen Stelle am Umfang des Dichtelements statt, da nur ein Freiheitsgrad vorhanden ist.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Kolbenmaschine, insbesondere einen Kompressor oder eine Vakuumpumpe, ein Kompressorventil zu schaffen, bei dem das jeweilige Dichtelement mehrere Freiheitsgrade aufweist, so dass eine gleichmäßige Abnutzung bei dem jeweiligen Dichtelement gegeben ist.

[0007] Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Kompressorventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0008] Als vorteilig hat sich herausgestellt, wenn ein Dichtelement in einer kugelförmigen Gestalt verwendet wird. Dabei ist das Dichtelement zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilfänger angeordnet. Das Dichtelement ruht im Ventilsitz auf einer Sitzleiste, die umlaufend an einem Ende einer Kragenbuchse oder Bohrung im Ventilsitz angebracht ist. Im Ventilfänger ist das Dichtelement in einer Aufnahme gehalten, die an einem Ende des Ventilfängers angebracht ist.

[0009] Von besonderem Vorteil ist, dass die Sitzleiste an der Kragenbuchse oder Bohrung profiliert ausgebildet ist. Darüber hinaus ist die Sitzleiste in Abhängigkeit vom Durchmesser des Dichtelements und Durchmesser der Kragenbuchse oder Bohrung mit einem vorbestimmten Winkel ausgebildet. Aufgrund der Anpassung der Sitzleiste an den Durchmesser des Dichtelements ist eine Abdichtung des Dichtelements immer mittig auf der Sitzleiste gewährleistet, so dass sich das Dichtelement stets mittig in einer stabilen Arbeitslage befindet.

[0010] Weiter ist von Vorteil, dass das Dichtelement auf der Kragenbuchse oder der Bohrung mit der Sitzleiste einen Linienkontakt aufweist, wobei der Linienkontakt des Dichtelements mit einer höheren Dichtigkeit des Ventils verbunden ist und ein Kleben des Dichtelements reduziert.

[0011] Für die Aufnahme des Dichtelements in dem Ventilfänger ist eine geometrische Form von Vorteil, die an die Form des Dichtelements angepasst ist.

[0012] Weiterhin hat sich als Vorteil erwiesen, wenn der Ventilfänger mit einer Buchse ausgerüstet ist, in welcher eine Feder untergebracht ist, die mit dem Dichtelement mit einer vorbestimmten Spannung in Eingriff steht.

[0013] Weitere Merkmale und Vorteile des Kompressorventils ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnung.

[0014] Dabei zeigt:

Fig. I eine Ansicht im Schnitt eines Kompressorventils nach der Erfindung mit Dichtelementen und Kragenbuchsen und

Fig. II eine Teilansicht im Schnitt durch den Ventilsitz und Ventilfänger eines Kompressorventils nach der Erfindung mit einem Dichtelement und einer Kragenbuchse.

[0015] In Fig. I ist eine Ansicht im Schnitt eines Kompressorventils für eine Kolbenmaschine mit wenigstens einem Dichtelement 03 dargestellt, das in der Form einer kugelförmigen Gestalt ausgeführt ist.

[0016] Das Kompressorventil umfasst mindestens einen Ventilsitz 01 und einen Ventilfänger 02, wobei das Dichtelement 03 zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilfänger angeordnet ist. Das Dichtelement 03 ist oberhalb einer im Ventilsitz angebrachten Kragenbuchse 04 oder Bohrung 06 gelagert und taucht in die Kragenbuchse oder Bohrung zu ungefähr einem Viertel seiner Oberfläche ein.

[0017] In Fig. II ist eine Teilansicht im Schnitt einer Einzelheit eines Kompressorventils für eine Kolbenmaschine gezeigt, wobei das Dichtelement 03 in der zu ungefähr einem Viertel der Oberfläche eingetauchten Lage oberhalb der Kragenbuchse 04 auf einer umlaufenden Sitzleiste 05 ruht. Die umlaufende Sitzleiste 05 kann am oberen Ende der Kragenbuchse 04 oder der Bohrung 06 angebracht sein, wenn auf die Kragenbuchse 04 verzichtet wird. Die vorgesehene Kragenbuchse 04 ist in der Bohrung 06 im Ventilsitz 01 angeordnet.

[0018] Weiterhin ist nach Fig. II das Dichtelement 03 in einer Aufnahme 07 gehalten, die im Ventilfänger 02 gegenüber dem Ventilsitz 01 angebracht ist, und zwar mit einem Abstand gegenüber der Sitzleiste 05 im Ventilsitz 01. Die Aufnahme 07 im Ventilfänger 02 ist in unmittelbarer Nähe des Endes einer Buchse 08 vorgesehen, die in einer Ausnehmung im Ventilfänger 02 angebracht ist. In der Buchse 08 ist eine Feder 09 untergebracht. Die Feder 09 drückt mit einer vorbestimmten Kraft auf das Dichtelement 03, so dass das Dichtelement unter einer vorbestimmten Spannung steht. Das Dichtelement 03 ist weniger als zur Hälfte seiner Oberfläche in dem Ventilfänger 02 eingetaucht.

[0019] Aufgrund der kugelförmigen Gestalt des Dichtelements 03 ist die Möglichkeit gegeben, dass sich das Dichtelement im Gasstrom in alle Richtungen frei drehen kann. Durch die freie Beweglichkeit des Dichtelements 03 wird ein auftretender Verschleiß des Dichtelements nicht nur auf eine begrenzte Umfangsstelle des Dichtelements, sondern auf die gesamte Oberfläche des Dichtelements übertragen. Durch die Verteilung des auftretenden Verschleißes auf die gesamte Oberfläche des Dichtelements 03 wird auf diese Weise eine längere Standzeit für das Dichtelement und damit für das Kompressorventil und die gesamte Kompressoranlage erzielt.

[0020] Durch den Einsatz von wärmebehandelten, profilierten Kragenbuchsen 04 mit Sitzleisten 05 haben die Dichtelemente 03 nur einen Linienkontakt, was zu einer besseren Dichtigkeit führt und auch das Problem des Klebens der Dichtelemente erheblich reduziert.

[0021] Weiterhin vorteilig ist, dass durch die Geometrie der kugelförmigen Dichtelemente 03 eine Torsion ausgeschlossen ist, was gerade im Zusammenhang mit leichten Gasen, wie zum Beispiel Wasserstoff, bei einer Ventilplatte oder Ventilringen zu größeren Leckagen führt.

[0022] Beim Öffnen des Ventils wird das Dichtelement 03 von der Sitzleiste 05 in die Aufnahme 07 für das Dichtelement bewegt, wobei die Feder 09, die in der Buchse 08 geführt ist, gespannt und somit das Dichtelement 03 bedämpft wird.

[0023] Beim Schließvorgang des Ventils wirkt die vorgespannte Feder 09 zeitlich unterstützend auf das Dichtelement 03 ein, so dass Leckagen beim Schließvorgang unterdrückt werden.

Ansprüche

1. Kompressorventil zum Steuern einer Kolbenmaschine für den Einlass eines Gases in den Arbeitsraum oder den Auslass eines Gases aus dem Arbeitsraum der Kolbemaschine mit mindestens einem Ventilsitz (01), einem Ventilfänger (02) und einem Dichtelement (03), dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (03) eine kugelförmige Gestalt aufweist, dass das Dichtelement (03) zwischen dem Ventilsitz (01) und dem Ventilfänger (02) angeordnet ist, dass das Dichtelement (03) im Ventilsitz (01) auf einer Sitzleiste (05) ruht, die umlaufend an einem Ende einer Kragenbuchse (04) oder einer Bohrung (06) im Ventilsitz (01) angebracht ist, und dass das Dichtelement (03) im Ventilfänger (02) in einer Aufnahme (07) gehalten ist, die an einem Ende des Ventilfängers (02) angebracht ist.

2. Kompressorventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sitzleiste (05) an der Kragenbuchse (04) oder der Bohrung (06) profiliert ausgebildet ist, dass die Sitzleiste (05) in Abhängigkeit vom Durchmesser des Dichtelements (03) und Durchmesser der Kragenbuchse (04) oder der Bohrung (06) mit einem vorbestimmten Winkel ausgebildet ist und dass sich das Dichtelement (03) mittig auf der Sitzleiste (05) in einer stabilen Arbeitslage befindet.

3. Kompressorventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (03) auf der Kragenbuchse (04) oder Bohrung (06) mit der Sitzleiste (05) einen Linienkontakt aufweist, dass der Linienkontakt des Dichtelements (03) mit einer höheren Dichtigkeit des Ventils verbunden ist und ein Kleben des Dichtelements (03) reduziert ist.

4. Kompressorventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (07) für das Dichtelement (03) in dem Ventilfänger (02) mit einer geometrischen Form versehen ist, welche an die Form des Dichtelements (03) angepasst ist.

5. Kompressorventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilfänger (02) eine in einer Buchse (08) untergebrachte Feder (09) aufweist und dass die Feder (09) mit einer vorbestimmten Spannung mit dem Dichtelement (03) in Eingriff steht.

Zeichnung