DE2446977A1

DE2446977A1 - Ring valve for reciprocating compressor or pump - has sealing element of rounded or streamlined cross-section

Info

Publication number: DE2446977A1
Application number: DE19742446977
Authority: DE
Inventors: Carl Prof Dr Ing Kramer
Original assignee: Gerhardt hans Joachim dipl-Ing
Current assignee: Gerhardt hans Joachim dipl-Ing
Priority date: 1974-10-02
Filing date: 1974-10-02
Publication date: 1976-04-08

Abstract

The valve seat (12) has inlet passages (5) formed from a series of concentric slots intersected by radial ribs. The outer edges (16) of the slots are bevelled and the neck (8) of the slot is rounded and there is a gradual increase in radial width across the thickness of the valve seat. The sealing elements are in the form of rings (16) with a circular cross-section. The absence of sharp edges and the provision of an airflow passage without 90 deg. turns reduces the pressure of the air when flowing through the valve. The rings (16) may also have elliptical cross-sections and be retained by coil springs or leaf springs.

Description

Prof. Dr.-Ing. Carl Kramer, Aachen Prof. Dr.-Ing. Heinrich Stein, Aachen Dipl.-Ing. Hans Do@chim Gerhardi, M. Sc., Lövenich b. Köln Ringventil Die Erfindung bezieht eich auf ein Ringventil für Kolbanarbeitsmaschinen mit menigstens einem zmischen Vantilsitz und Fänger angeordneten Verschlußkörper. Prof. Dr.-Ing. Carl Kramer, Aachen Prof. Dr.-Ing. Heinrich Stein, Aachen Dipl.-Ing. Hans Do @ chim Gerhardi, M. Sc., Lövenich b. Cologne ring valve Die The invention relates to a ring valve for piston work machines with at least one between a Vantile seat and catcher arranged closure body.

Solche Ventile werden hauptsächlich in Kolbankumpresseren aber auch in Kolbenpumpen, sc@@hl saugseitig wie druckssitig eingesetzt. Diese Ventile, die gegebenenfalls federbelastet aind, arbeiten selbsttätig, d.h.Such valves are mainly used in Kolbank umpresseren but also Used in piston pumps, sc @@ hl on the suction side and pressure side. These valves that if necessary spring-loaded, work automatically, i.e.

sie werden durch die Druckänderungen im Kompressur-bzw. Pumpenraum gesteuert. Die zusätzlichen Federn vergrößarn im Hinblick auf eine höhere Betriebsfrequenz die Bsschleunigung des Verschlußkörpers heim Schließvorgang.they are due to the pressure changes in the compression or. Pump room controlled. The additional springs increase in size for a higher operating frequency the acceleration of the closure body during the closing process.

Die in den letzten Jahrzehnten bei Kompressoren ver@endeten Ventile weisen, wenn auch von verschiedenen Herstellern entworfen und produziert, prinzipiell den glaichen Aufbau mit den gleichen Funktionsteilen auf. Die Ventile sind im Interesse ainer graßen Durchlössigkeit Vielfach-Ringventile. Sie bestehen, wie aus den folgenden Abbildungen 1, 2 und 3 hervorgeht, aus dem Ventilsitz a), der Vertilplatte b) und dem Federelement c) und dem Fänger d).The valves that have been used in compressors in the last few decades wise, even if designed and produced by different manufacturers, in principle the same structure with the same functional parts. The valves are in the interest with great permeability, multiple ring valves. They consist of the following Figures 1, 2 and 3 can be seen from the valve seat a), the valve plate b) and the spring element c) and the catcher d).

Die Abbildungen 1 und 2 zeigen ein typisches Ringventil langjährigen aber noch immer aktueller Bauweise. Die Abb. 1 stallt das zusammengebaute, gaschlossene VentiL dar, die Abb. 2 ein Foto seiner Einzelteile. Die Durchströmrichtung ist durch Pfeile gekennzeichnet. Die Ventilplatte b besteht aus Flachrinyen, die radial untereinander verbunden sind. Das Federelement c, das aus Flachringen mit radialen Stegen besteht, ist im ungaspannten und teilweise vorgespannten Zustand schüsselförmig durchgewälbt. Im zentralen Bereich ist das Federelement zwischen Ventilplatte b und Fänger d fest eingespannt. Der äußere Ring des Federelementes c drückt auf den Außenring der Ventilplatte d Bildet sich nun ein genügend großes Druckgefälle zwischen An- und Abströmseite des Ventils, so hebt die Ventilplatte b gegen die Faderkraft des Federelementes c ab und gibt die Durchströmquarschnitte 1 frei, Abb. 4b. Bei entsprechender Verringerung des Druckgefälles bewegt die Federkraft des tellerfürmigen Federelementes c die Ventilplatte b wieder auf ihren Sitz und bewirkt so den Schließvorgang.Figures 1 and 2 show a typical ring valve for many years but still up-to-date. Fig. 1 shows the assembled, closed VentiL, Fig. 2 is a photo of its individual parts. The direction of flow is through Marked with arrows. The valve plate b consists of Flachrinyen, which are radially below one another are connected. The spring element c, which consists of flat rings with radial webs, is arched in the shape of a bowl in the untensioned and partially pre-tensioned state. In the central area, the spring element is fixed between valve plate b and catcher d clamped. The outer ring of the spring element c presses on the outer ring of the valve plate d There is now a sufficiently large pressure gradient between the inflow and outflow side of the valve, the valve plate b lifts against the fader force of the spring element c and releases the flow cross sections 1, Fig. 4b. With a corresponding reduction of the pressure gradient moves the spring force of the plate-shaped spring element c the Valve plate b back on its seat and thus causes the closing process.

Das Ventil nach Rbh, 3 unterscheidet sich dadurch von dem Ventil nach den Abbildungen 1 und 2, dDß die Ventilplatte b, die auch hier aus Ventile ringplatten besteht, nicht ain schüsselfürmiges Federelement ist, sondern sich aus einer Vielzahl von Schraubenfederelementen c, die jeweils auf dem Umfang jeder Ventilringplatte vertailt angeordnat aind, zusammensetzt.The valve according to Rbh, 3 differs in this way from the valve according to Figures 1 and 2, dDß the valve plate b, which also here from valves ring plates consists, is not a bowl-shaped spring element, but is made up of a multitude of coil spring elements c, each on the circumference of each valve ring plate vertailt arranged aind, composed.

Die Strömungsführung der Ventile nach Abbildung 1 und 2 und nach Abb. 3 ist annäharnd gleich und sull anhand der Ubb. 4b beschrieben werden. Die skizzierten Stromlinien zeigen, daß die Strömung mehrfach eingeschnürt und somit beschleunigt und zweimal um jeweils etwa 90° umgelenkt wird.The flow guidance of the valves according to Figures 1 and 2 and according to Fig. 3 is almost the same and sull based on the Ubb. 4b. The sketched Streamlines show that the flow is constricted several times and thus accelerated and is deflected twice by about 90 ° each time.

Nur ein sehr kleiner Teil des dabei verbrauchten Druckes kann zurückgewonnen werden. Das mehrfache Beschleunigen tritt folgendermaßen auf: 1. Die Strömung wird beim Eintreten in die Ringkanäle des Ventilsitzes beschleunigt Der dabei auftretende Druckverlust ist allerdings verglichen mit den im folgenden beschriebenen Verlusten gering.Only a very small part of the pressure used can be recovered will. The multiple acceleration occurs as follows: 1. The flow becomes When entering the annular channels of the valve seat, the occurring accelerates However, the pressure loss is compared to the losses described below small amount.

2. Die Strömung wird in den Ringspalten, die durch die Dichtleisten 3 des Ventilsitzes und die Ventilringplatten gebildet werden, sehr stark eingeschnürt. Dierje Einsch@ürung wird noch durch die 90° - Umlenkung der Strömung, die aus den Ringkanälen im Ventilsitz in die von den Vantilringplatten fraigegabenen Kanäle gelaitet wird, und durch die scharfen Kanten der Dichtleisten 3 verstärkt.2. The flow is in the annular gaps that go through the sealing strips 3 of the valve seat and the valve ring plates are formed, very constricted. This constriction is made possible by the 90 ° deflection of the flow that comes from the Ring channels in the valve seat in the channels given by the Vantile ring plates is looped, and reinforced by the sharp edges of the sealing strips 3.

3. Die Strömung wird beim Eintreten in die Kreisringquerschnitte, die jeweils von zwei benachbarten Ventilplattanringen gebildet werden, wieder um 90° umgelenkt und erfährt dadurch und durch die scharfen Kanten eine nochmalige Einschnürung.3. When entering the circular ring cross-sections, the flow is each formed by two adjacent valve plate rings, again deflected by 90 ° and experiences another one because of this and the sharp edges Constriction.

4. Eine weitere Beschleunigung erfolgt beim Zusammentreffen von jeweils zwei Einzzlströmen in den Ringkanälen des r.:ngers, die zu Strahlfontänen führen.4. A further acceleration takes place when each of them comes together two individual streams in the ring canals of the r.:nger, which lead to jet fountains.

Die VerschluBkärper der bisher bekannten Ventile nach Abb. 1 bis 4 sind ebene Ringplatten mit geringer Verformungssteifigkait und dadurch mit einer großen Dauerbruchanfälligkeit behaftet.The closing bodies of the previously known valves according to Fig. 1 to 4 are flat ring plates with low deformation stiffness and therefore with a afflicted with great susceptibility to fatigue failure.

Die bei der Erläuterung der Ventile nach den Abbildungen 1 bis 4 beschriabenen Nachteile werden bei den Ventilen gemäß der Erfindung dadurch weitestgehend vermieden, daß als Verschlußkörper Kreisringe mit strömungsgünstig gerundetem Profil verwendet werden. Die Wirkungsweise und die Durchströmung der Ventile gemäß der Erfindung coll anhand der Abbildungen 5 bis 10 erläutert werden. In den Ririgspalten 5 des Ventilsitzes 12, siahe Abb. 5, wird der durchtretende Strom mäßig beschleunigt.Those described in the explanation of the valves according to Figures 1 to 4 Disadvantages are largely avoided in the valves according to the invention, that circular rings with a streamlined rounded profile are used as the closure body will. The mode of operation and the flow through the valves according to the invention coll can be explained on the basis of Figures 5 to 10. In the Ririgspalten 5 des Valve seat 12, see Fig. 5, the current passing through is moderately accelerated.

Stromab davon befindet sich ein Ringspalt 6, der durch den garundaten Varschlußkörper 16 und die in Strömungerichtung geneigte umloufande Kante der Dichtleiste 8 gebildet wird. Bei der Durchstrrimung der Ventile gemäß der Erfindung wird der Strom wesentlich weniger eingeschnürt als bei konventionellen Ventile, da der Umlenkwiiikel nicht jeweils 900 sondern nur.jeweils etwa 45n beträgt, und da die Strömungsführung keine scharfen Kanten und Verengungen aufweist. Besonders charakteristisch für die Ventile nach der Erfindung list, daß bei allen Ventilbausrten, tj;ie die Abbildungen 5 bis 10 zeigen, die Strömung nach dem Passieren der Engstelle zwischen den Verschlußkörpern (16, 10, 20) und der Dichtleiste 8 in dem sich anschließenden Kanal 26, desscn Durchflußquerschnitt sich allmählich erweitert, statig verzögert wird. Dabei wird ein beträchtlicher Teil des hohen dynamischen Druckes, der in den Ringspalten 6 der Ventile herrscht, wieder in statischen Druck zurückgewandelt. Es wird also dadurch ein Grnßteil des Beschleunigungsdruckes, der den Strömungswiderstand von Vantilen kennzeichnet, zurückgewennen. Die Verschlußkörpar (16, 18, 20) könnan verschicdenartig geformt sein. Die Abbildungen 5 bis 10 zeigen einige Beispiale. So werden die Verschlußkörper IG in Abb. 5 durch Ringe mit kreisförmigem Quarschnitt gabildet, in Abb. 6 besitzt der Verschlußkörper 18 einen tropfenförmigen Querschnitt mit abgeschnittener Abströmspitze. Die Ventile gemäß Abb. 5 und G. erscheinen insbesondere für die Anwendung in Kolbenpumpen mit schwebstoffhaltigen Strömungsmitteln sehr geeignet. Die Verschlußkärper 20 in Rbb. 7, 8, 9 und 10 sind Ringschalten, die in einfacher Weise verformungssteif ausgeführt werden können. Sie sind daher insbesondere fiRr Maschinen mit hoher Drehzahl geeignet. Auch bei dieser Ausführungsform bilden die Verschlußkörper 20 im geöffneten Zustand mit der Wand 28 de Ringkanals im Ventil sitz 12 einen sich erweiternden Kanal, der einen Druckrückgewinn ermöglicht. Das Ventil nach Abb. 8 hat als Verschlußkörper Ringschalen 20, die beirn Abheben die gerundeten Rippen des Fängers 22 umschließen. Hierbei bildet sich ein Druckpolater des Strömungsmittels, das eine dämpfende Wirkung ausübt und somit ein Schlagen des Ventiles unterdrückt. Die Ringsohalen 20 können zusätzlich, wie das Ventil nach Abh. 9 zeigt, mit zwei Kragen 21 versehen sein, die den Ring des Fängers 22 umschlief3en.Downstream of this there is an annular gap 6 that runs through the garundaten Varschlusskörper 16 and the inclined umloufande edge of the sealing strip in the direction of flow 8 is formed. When the flow through the valves according to the invention is the Current is much less constricted than with conventional valves, because the deflection coil not 900 each but only about 45n each, and there the flow guidance has no sharp edges or constrictions. Particularly characteristic of the Valves according to the invention, that in all valve types, tj; ie the figures 5 to 10 show the flow after passing the constriction between the closure bodies (16, 10, 20) and the sealing strip 8 in the adjoining channel 26, the flow cross-section of which gradually expands, is statig delayed. This will be a considerable one Part of the high dynamic pressure that prevails in the annular gaps 6 of the valves, converted back into static pressure. It thus becomes a large part of the Acceleration pressure, which characterizes the flow resistance of Vantiles, won back. The closure bodies (16, 18, 20) can be shaped like different types. The illustrations 5 to 10 show some examples. So the closure body IG in Fig. 5 through Rings with a circular quartz section, in Fig. 6 the Closure body 18 shows a teardrop-shaped cross section with the discharge tip cut off. The valves according to Fig. 5 and G. appear especially for use in piston pumps very suitable fluids containing suspended matter. The closure body 20 in Rbb. 7, 8, 9 and 10 are ring circuits that are designed to be deformation-resistant in a simple manner can be. They are therefore particularly suitable for machines with high speeds. In this embodiment too, the closure bodies 20 form in the open state with the wall 28 de ring channel in the valve seat 12 an expanding channel, the allows a pressure recovery. The valve according to Fig. 8 has a closure body Ring shells 20 which enclose the rounded ribs of the catcher 22 when they are lifted off. This creates a pressure pole of the fluid, which has a dampening effect exerts and thus suppresses the valve from hitting. The Ringsohalen 20 can additionally, as the valve according to dep. 9 shows, be provided with two collars 21, which encircled the ring of the catcher 22.

Die Gleitführung zwischen Kragen 21 und Fänger 22 kann so gestaltet werden, da0 eine differenzierte Dämpfung beim öffnen und Schließen zustande kommt. Die Abstützung bzw. Rückfürderung des Verschlußkörpers 20, vgl.The sliding guide between collar 21 and catcher 22 can be designed in this way that differentiated damping occurs when opening and closing. The support or return of the closure body 20, see.

Abb. 9, auf seinen Sitz kann auch durch das Strömungsmittel der Maschine selbst oder durch das Strömungsmittel einer Hilfsanlage erfolgen. Eine mögliche Ausführung ist in Abb. 9 durch den Kanal 32 im Ventilfängerring 22 skizziert. Die Ringschalen 20, Abb. 10, können auch durch eine Anzahl von Schraubenfedern 36 auf ihren Umfang wie die Ventilflachringe des konventionellen Ventiles nach Abb. 4 abgestützt werden.Fig. 9, on its seat can also be caused by the fluid of the machine itself or through the fluid of an auxiliary system. A possible The embodiment is sketched in Fig. 9 through the channel 32 in the valve catcher ring 22. the Ring shells 20, Fig. 10, can also be provided by a number of coil springs 36 their circumference is supported like the flat valve rings of the conventional valve according to Fig. 4 will.

Grundsätzlich wird noch darauf hingewiesen, daß der sogenannte schädliche Raum der Ventile nach dieser Erfindung durch eine geeignete Formgebung der Verschlußkörper praktisch beliebig klein gemacht werden kann. Die balligen Verschlußkörper in den Venti]en gemäß der Erfindung verkleinern nämlich im Gegensatz zu den Flachringen der herkömmlichen Ventile die Ringkammerräume des Ventilsitzes, deren Volumen den sogenannten schudlichen Raum darstellt.Basically it is also pointed out that the so-called harmful Space of the valves according to this invention by a suitable shape of the closure body can be made practically as small as you want. The convex closure body in the In contrast to the flat rings, valves according to the invention decrease in size of the conventional valves, the annular chamber spaces of the valve seat, the volume of which denotes the represents so-called schudlichen space.

Verwendet man statt der in Abb. 10 gezeigten Schraubenfedern 3G Olottfedern, so kann auf einfache Weise erreicht werden, daß der Verschlußkörper während der Öffnungs- und Schließbewegung eine Drehung um die Ventilachse ausführt. Dies ist insofern sehr vorteilhaft, daß sich bei dieser Drehbew@gung der Verschlußkörper in dem Ventilring selbständig dauernd einschleift. Abb. 11 zeigt den Mechanismus eines derartigen Rotationsventils. Es besteht aus dem Fängerring 18 mit umlaufender Nut 38, in der sich mehrare auf dem Umfang angeordnete Blattfederelemente 34 abstützen. Die Blattfaderelemente sind mit der Ringschale 20 konlavseitig fest verbunden. Die Faderelemente können aber auch in der Nut 38 des Sitzes befestigt sein, so daß sie im Inneren der Ringachale gleiten.If you use 3G Olott springs instead of the coil springs shown in Fig. 10, it can be achieved in a simple manner that the closure body during the Opening and closing movement executes a rotation around the valve axis. This is to the extent that it is very advantageous that the closure body during this rotational movement in the valve ring independently continuously grinds in. Fig. 11 shows the mechanism of such a rotary valve. It consists of the catcher ring 18 with a circumferential groove 38 in which there are multiple leaf spring elements arranged on the circumference 34 support. The leaf filament elements are fixed to the annular shell 20 on the convave side tied together. The fader elements can, however, also be fastened in the groove 38 of the seat so that they slide inside the ring ache.

Claims

1. Ring valve for piston working machine with at least one between Valve seat and catcher arranged closure body, characterized in that Circular rings (16) with a flow-friendly rounded profile are used as a connection body will.

2. Ring valve according to claim 1, characterized in that the circular rings (16) have a krais-shaped cross-section.

3. Ring valve according to claim 1, characterized in that the circular rings (18) T @ opfanform.

4. Ring valve for piston machine with at least one between Valve seat and Fängar arranged Var closing body, thereby gakannzeich @@ t that as a closure body in the flow direction open @ Ringsshalen (20) v @@ turns will.

5. Ring valve according to ainem of claims 1 - 4, characterized thereby, that the widths of the closure body (16, 18, 20) to the widths of the Connection cross-section (24) @ the connecting annular channels (26) are in such a way that they that the pressure loss behind the opening together with the pressure variance behind the fr @ icn quartz section between the annular channel wall (28) and the closure body (16, 18, 20) becomes a minimum.

6. Ring valve according to one of the claims 4 and 5, characterized in that that the ring shell (20) when opening encloses the hair dryer (22) like a chamber, wherein due to the pressure changes in this chamber (30) when opening and when closing Damping effect is produced.

7. Ring valve according to one of claims 4 - 6, characterized in that that bai gaseous pumping media the Kemmer (30) z @ ischen Ringechale (20) and Fängar (22) is sealed to produce a pneumatic spring effect.

8. Ringvantil according to ainem of claims 6 and 7, characterized in that that the chamber (30) between the annular shell (20) and catcher (22) by means of feeders (32) a fluid auxiliary medium is supplied in the hair dryer (22).

9. Ring valve according to claim 8, characterized in that the spring action of the fluid volume held in the chamber (30) predominantly through the auxiliary fluid medium is cultivated.

10. Ring valve according to one of claims 8 and 9, characterized in that that the fluid auxiliary medium supplies a working cylinder to the piston working machine will.

11. Ringvantil according to any one of claims 1 - 10, characterized gekennzeischnat, that the closure bodies (16, 18, 20) are balastat by spring elements (34, 36).

12. Ring valve according to claim 11, characterized in that the spring elements Leaf twine (34) can be varwendat.

13. Ringvantil according to claim 12, characterized in that about leaf springs (34) are attached to the circumference of the connection body (16, 18, 20) are that lie loosely in an annular guide in the catcher (22).

14. Ring valve according to claim 13, characterized in that the leaf springs (34) are arranged in a guide groove (38) in the catcher (22).

15. Ringvantil according to claim 12, characterized in that about the circumference of the Fönpar (22) distributed, Slatt springs (34) are attached, which in a ring-shaped guide in the closure body (16, 18, 20) rest loosely.

16. Ringvantil according to claim 15, characterized in that the leaf feathers (34) in a guide groove in the locking body (16, 18, 20) @@ pa @@ dnst.

17. Ring valve according to ainem of claims 13-16, characterized in that that the closure body (16, 18, 20) opposite the valve seat (12) as a result of a tangential shift in the direction of the circumference of the ring during compression one step at a time Drahung executes.

18. Ring valve according to one of claims 1 - 11, characterized in that that coil springs (36) are used as fader elements.