Die Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet von Hubkolben Kompressoren .

Als Ein- und Auslassventile von Hubkolben-Kompressoren mit grösseren Hubvolumina werden heutzutage meist Plattenventile mit einer Anzahl von konzentrisch angeordneten Durchströmöf fnungen verwendet , die in der Regel mittels einer Ventilplatte aus Stahl oder Kunststof f abgedeckt werden . Bei einstückigen Ventilplatten werden zwangsweise alle Bereiche der Platte gemeinsam bewegt , was zu einer relativ gleichmässigen Belastung beim Öf fnen und Schliessen führt . Allerdings haben solche Platten Nachteile hinsichtlich der Strömungslenkung und damit einhergehender Strömungsverluste .

Es wurde bereits vorgeschlagen, Plattenventile mit in Durchströmungsrichtung schräg stehenden Dicht flächen, sowohl an Ventilsitz als auch an Ventilplatte , aus zubilden . Dies führt zu geringerer Strömungsumlenkung und damit geringeren Strömungsverlusten . Solche profilierte Ventilsitze und Ventilplatten wurden in AT514712A1 beschrieben . Die dort verwendeten Ventilplatten haben allerdings den Nachteil , dass bei unvermeidbaren, minimalen Dimensionsabweichungen bei der Herstellung und/oder unterschiedlichem Wärmedehnungsverhalten, sich bei Dichtringen mit schrägen Sitz flächen zwangsweise kleine Spalten bilden, die erst nach Anliegen des Schliessdrucks durch Deformation des Ringes schliessen . Die verbindenden radialen Stege zwischen den Dichtringen müssen daher besonders ausgebildet werden, um diesem unerwünschte Eindichtverhalten entgegenzuwirken . Die Herstellung der Dichtplatte wird aufwändig und kostenintensiv . Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile im Stand der Technik zu überwinden . Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventil für einen Kolbenkompressor bereitzustellen, welches eine verbesserte Strömungslenkung gewährleistet , wobei die Ventilplatte dennoch einfach und kostengünstig hergestellt werden kann . Diese Aufgabe wird durch ein Ventil und ein Verfahren aufweisend die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst .

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Ventil für einen Kolbenkompressor, umfassend einen Ventilsitz mit einer Viel zahl von Durchströmkanälen, die in eine Stirnseite des Ventilsitzes münden; eine Ventilplatte aufweisend eine ebene Dichtfläche , die zum Steuern der Durchströmkanäle des Ventilsitzes ausgebildet ist ; wobei die Ventilplatte sich in einer zur Stirnseite des Ventilsitzes parallelen Ebene erstreckt , konzentrisch zum Ventilsitz angeordnet ist und zu den Durchströmkanälen des Ventilsitzes räumlich versetzte Durchlassöf fnungen aufweist , dadurch gekennzeichnet dass auf der Stirnseite des Ventilsitzes wenigstens ein Vorsprung angeordnet ist , der zumindest in einem geschlossenen Ventil zustand in eine Durchlassöf fnung der Ventilplatte hineinragt .

Im Sinne der Erfindung bedeutet eine „ebene" Ausbildung der Dichtfläche , dass die Ventilplatte keine profilierte Dichtfläche aufweist , insbesondere keine zum Ventilsitz hin abgeschrägte Kante einer Durchlassöf fnung aufweist . Typischerweise weist die Ventilplatte überhaupt keine Vorsprünge und Einbuchtung auf . Besonders bevorzugt wird die Ventilplatte aus einem ebenen Substrat , beispielsweise einem Edelstahlblech, geformt , insbesondere gestanzt , gefräst oder geschnitten . Typischerweise bildet sich dadurch zwischen der Dichtfläche und den Wänden der Durchlassöf fnungen ein Winkel von im Wesentlichen 90 ° aus .

Das erfindungsgemässe Ventil weist den Vorteil auf , dass die Strömungsumlenkung optimiert und Strömungsverluste verringert werden, wodurch sich die Ventilef fi zienz verbessert . Dennoch kann die ebene Ventilplatte kostengünstig und ef fi zient hergestellt werden . Die ebene Dichtfläche der bevorzugt einstückig ausgeführten Ventilplatte gewährleistet eine gleichmässige Belastung beim Öf fnen und Schliessen über die verschiedenen Bereiche der Dichtfläche hinweg . Durch die gleichmässige Beschaf fenheit der Oberfläche kann die Leackagerate tief gehalten werden .

In einer bevorzugten Aus führungs form umfasst das Ventil wie vorstehend beschrieben zusätzlich einen Fänger, der so angeordnet ist , dass sich die Ventilplatte zwischen dem Ventilsitz und dem Fänger erstreckt . Der Fänger kann Vertiefungen, z . B . Sackbohrungen, aufweisen um Federn auf zunehmen . Das Ventil wie vorstehend beschrieben kann Federn umfassen, die am Fänger angeordnet sind, um die Ventilplatte gegen die Stirnseite des Ventilsitzes zu belasten, damit das Ventil im drucklosen Zustand geschlossen ist .

Es ist bevorzugt , wenn die Ventilplatte und der Ventilsitz j eweils die Form einer Ringplatte aufweisen . Besonders bevorzugt ist es , wenn die Durchströmkanäle und die Durchlassöf fnungen in der Draufsicht j eweils als Schlitze in Form von konzentrischen Kreisbogenen ausgebildet sind .

Plattenventile dieser Bauart sind in verschiedenen Aus führungen bekannt . Beim Arbeiten solcher Ventile führt die Ventilplatte eine Hubbewegung zwischen dem Ventilsitz und dem Fänger aus , wobei sie die Durchströmkanäle des Ventilsitzes abwechsend verschliesst ( geschlossener Ventil zustand) und freigibt ( of fener Ventil zustand) . Solche Plattenventile neigen aber aufgrund der beträchtlichen Strömungsumlenkung zwischen den Durchströmkanälen und den Durchlassöf fnungen zu Strömungsverlusten . Durch die hier präsentierte Lösung werden die Vorteile des Plattenventils wie gleichmässige Belastung, langer Lebens zyklus , hohe Leakage- Resistenz mit verbesserter Strömungsumlenkung kombiniert .

In einer bevorzugten Aus führungs form liegt die ebene Dichtfläche der Ventilplatte in einem geschlossenen Ventil zustand bereichsweise auf der Stirnseite des Ventilsitzes auf , wobei die Auflagebereiche sich senkrecht zu den Durchströmkanälen des Ventilsitzes erstrecken . Diese Aus führungs form sorgt für gute Dichtleistung ohne Eindichtverzögerung beim Ventilschluss . Sie unterscheidet sich damit von bekannten Ventilplatten, bei denen abgeschrägte Dichtflächen mit entsprechenden, gegengleichen Sitz flächen am Ventilsitze Zusammenwirken, um die Strömung zu optimieren .

Besonders bevorzugt ist ein Ventil wie vorstehend beschrieben, zusätzlich umfassend eine sich zwischen der Ventilplatte und dem Fänger in zur Stirnseite des Ventilsitzes paralleler Ebene erstreckende Hil fsplatte , bevorzugt eine Dämpferplatte , wobei vorzugsweise die Federn durch Löcher in der Hil fsplatte hindurchragen, um die Ventilplatte gegen die Stirnseite des Ventilsitzes zu drücken . Die Hil fsplatte kann die Aufgabe haben, die Aufschläge der Ventilplatte auf dem Fänger zu dämpfen und/oder sie erforderlichenfalls während der Hubbewegung zu führen . Ersteres ist v . a . notwendig, wenn es sich bei der Ventilplatte um eine Platte aus Stahl oder Nickelbasislegierung (Hastelloy) handelt . Alternativ kann statt einer Ventilplatte und einer Hil fsplatte auch eine einzelne , nicht-metallische Ventilplatte eingesetzt werden . Eine solche ist typischerweise aus thermoplastischem Hochleistungspolymer wie beispielsweise faserverstärktem PEEK und/oder Polyimid . Solche Platten haben eine höhere Zähigkeit , Schlagfestigkeit und Widerstands fähigkeit gegenüber Beschädigungen durch Flüssigkeiten oder Verunreinigungen .

In einer bevorzugten Aus führungs form ist auf der Stirnseite des Ventilsitzes eine Viel zahl von Vorsprüngen angeordnet , die zumindest im geschlossenen Ventil zustand in j e eine entsprechende Durchlassöf fnung der Ventilplatte hineinragen . Der ef fi zienzsteigernde Ef fekt der Strömungsumlenkung lässt sich optimieren, indem j e Durchlassöf fnung wenigstens ein Vorsprung eingesetzt wird . Besonders bevorzugt ist es , wenn im Ventil wie vorstehend beschreiben die Durchlassöf fnungen der Ventilplatte als kreisbogenförmige Schlitze ausgebildete sind und die Vorsprünge auf der Stirnseite des Ventilsitzes als entsprechende kreisbogenförmige Vorsprünge ausgebildet sind . Somit ragt im geschlossenen Ventilzustand in j ede Durchlassöf fnung der Ventilplatte ein Längsvor- sprung, der im Wesentlichen der Form der Durchlassöf fnung folgt .

In einer Aus führungs form weist der wenigstens eine Vorsprung einen Querschnitt auf , der sich zur Ventilplatte hin verj üngt , bevorzugt konisch zuläuft , besonders bevorzugt über konkave Seitenwölbung zuläuft . Wenn es sich um kreisbogenförmige Vorsprünge handelt ist ein radialer Querschnitt gemeint . Unter „konkaver Seitenwölbung" wird verstanden, dass die zulaufenden Seiten im Querschnitt einen Krümmungsradius aufweisen oder eine variable , insbesondere zur Ventilplatte hin zunehmende , Steigung aufweisen .

In einer Aus führungs form ist der wenigstens eine Vorsprung mit dem Ventilsitz einstückig ausgebildet . Der wenigstens eine Vorsprung kann beispielsweise aus dem Ventilsitz gefräst oder gedreht werden . Diese Aus führungs form hat den Vorteil , dass die Vorsprünge besonders langlebig und inert sind . Alternativ kann der wenigstens eine Vorsprung aus Kunststof f , bevorzugt aus PTFE , hergestellt sein . In diesem Fall ist der Vorsprung mit dem metallischen Ventilsitz verbunden, beispielsweise form- oder kraf tschlüssig in eine entsprechende Ausnehmung im Ventilsitz eingefügt . In einer bevorzugten Aus führungs form ist der Vorsprung ein ringförmiges oder kreisbogenförmige Stück, welches in eine entsprechende Nut auf der Stirnseite des Ventilsitzes eingepasst ist . Wenn separate Teile verwendet werden, wird die Materialwahl flexibler und dank der Austauschbarkeit wird die Wartung vereinfacht , beispielsweise das Überdrehen oder das maschinelle Bearbeiten .

Ein Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Ventils für einen Kolbenkompressor, wobei das Ventil einen Ventilsitz und eine Ventilplatte umfasst , wobei der Ventilsitz eine Viel zahl von Durchströmkanälen aufweist , die in eine Stirnseite des Ventilsitzes münden, und die Ventilplatte eine ebene Dichtfläche aufweist , die sich in einer zur Stirnseite des Ventilsitzes parallelen Ebene erstreckt , konzentrisch zum Ventilsitz angeordnet ist und zu den Durchströmkanälen des Ventilsitzes räumlich versetzte Durchlassöf fnungen aufweist , wobei die Ventilplatte in einem geschlossenen Ventil zustand die Durchströmkanäle blockiert und sie in einem of fenen Ventil zustand freigibt , und wobei die Ventilplatte den of fenen Zustand einnimmt , wenn sie aufgrund eines am Ventil anliegenden Fluiddrucks selbsttätig vom Ventilsitz abhebt , sodass Fluid durch die Durchströmkanäle des Ventilsitzes und stromabwärts durch die Durchlassöf fnungen der Ventilplatte strömt , dadurch gekennzeichnet dass Fluid über einen Vorsprung angeordnet an der Ventilplatte des Ventilsitzes in eine Durchlassöf fnung der Ventilplatte gelenkt wird . Dieses Verfahren löst ebenfalls die vorstehend beschriebene Aufgabe . Durch das Verfahren wird die Strömungsumlenkung optimiert und es werden Strömungsverluste verringert , wodurch sich die Ventilef fi zienz verbessert . Dennoch kann die ebene Ventilplatte kostengünstig und ef fi zient hergestellt werden . Die ebene Dichtfläche der Ventilplatte gewährleistet eine gleichmässige Belastung beim Öf fnen und Schliessen über die verschiedenen Bereiche der Dichtfläche hinweg . Durch die gleichmässige Beschaf fenheit der Oberfläche werden Passungenauigkeiten vermieden und es kann die Leackagerate tief gehalten werden .

Es ist bevorzugt , wenn im vorstehend beschriebenen Verfahren das Fluid über eine Viel zahl von Vorsprüngen angeordnet an der Stirnseite des Ventilsitzes in j e eine entsprechende Durchlassöf fnung der Ventilplatte gelenkt wird . Es kann das Fluid über wenigstens einen, sich zur Ventilplatte hin verj üngenden Vorsprung, bevorzugt einen im Querschnitt konisch zulaufenden Vorsprung, besonders bevorzugt konkave Seitenwölbungen aufweisenden Vorsprung, in wenigstens eine Durchlassöf fnung der Ventilplatte gelenkt werden .

Ein Aspekt der Erfindung bezieht sich auf einen Kolbenkompressor aufweisend ein Ventil wie vorstehend beschrieben .

Die Erfindung wird durch die Figuren und nachstehende Erläuterungen weiter verständlich gemacht . Die Figuren zeigen bevorzugte Aus führungs formen und schränken den Gegenstand der Erfindung nicht ein .

Es zeigen :

Figur 1A Querschnitt durch ein bekanntes Plattenventil ( Stand der Technik) ; Figur IB Perspektivische Explosionsansicht eines bekannten

Plattenventils ( Stand der Technik) ;

Figur IC Querschnitt durch ein bekanntes Plattenventil

( Stand der Technik) , Detail ;

Figur 2 Querschnitt durch ein Plattenventil gemäss einer

Aus führungs form der Erfindung;

Figur 3 Querschnitt durch ein Plattenventil gemäss einer

Aus führungs form der Erfindung, Detail ;

Figur 4 Querschnitt durch ein Plattenventil gemäss einer

Aus führungs form der Erfindung;

Figur 5 Querschnitt durch ein Plattenventil gemäss einer

Aus führungs form der Erfindung, Detail ;

Die Figuren 1A bis IC zeigen ein Ventil für einen Kolbenkompressoren, wie es im Stand der Technik bekannt ist . Das Ventil 1 weist einen Ventilsitz 2 mit einer Viel zahl von Durchstömkanälen 12 auf , die in eine Stirnseite 3 des Ventilsitzes 2 münden . Das Ventil weist weiter eine Ventilplatte 4 auf , die eine ebene Dichtfläche 5 hat , die zum Steuern der Durchströmkanäle 12 des Ventilsitzes 2 ausgebildet ist . Die Ventilplatte 4 erstreckt sich in einer zur Stirnseite des Ventilsitzes parallelen Ebene .

Der Ventilsitz 2 und die Ventilplatte 4 weisen die Form von Ringplatten auf und sind konzentrisch angeordnet . In Figur 1B ist ersichtlich, dass die Durchströmkanäle 12 des Ventilsitzes 2 und die Durchlassöf fnungen 14 der Ventilplatte 4 zueinander räumlich versetzt angeordnet sind . Konkret wäre in der Draufsicht (nicht gezeigt ) erkennbar, dass es sich um Schlitze in Form von Kreisbogen, konzentrisch zur Mittelachse handelt . Die Kreisbogen verlaufen nicht über den ganzen Kreisumfang .

Weiter ist in Figur 1B ein Fänger 6 gezeigt , der so angeordnet ist , dass sich die Ventilplatte 4 zwischen dem Ventilsitz 2 und dem Fänger 6 erstreckt. Der Fänger 6 weist ein Schlitzmuster aus Durchlasskanälen 16 auf, welches demjenigen der Durchlassöffnungen 14 der Ventilplatte 4 entspricht. Das Ventil umfasst eine Vielzahl von Federn 9,9', die am Fänger 6 angeordnet sind, um die Ventilplatte 4 gegen die Stirnseite 3 des Ventilsitzes 2 zu bewegen. Konkret sind die Federn 9,9' in Vertiefungen 8 des Fängers 6 angeordnet, was in Figur IC sichtbar ist. Schliesslich ist in der Figur 1B auch eine sich zwischen der Ventilplatte 4 und dem Fänger 6 in zur Stirnseite 3 des Ventilsitzes 2 paralleler Ebene erstreckende Dämpferplatte 7 gezeigt, wobei die Federn 9,9' durch Löcher 11 in der Dämpferplatte 7 hindurchragen, um die Ventilplatte 4 gegen die Stirnseite 3 des Ventilsitzes 2 zu belasten .

Die Zentralachse, hinsichtlich welcher die Ringplatten konzentrisch angeordnet sind, wird durch eine Zentralschraube 22 gebildet. Die Zentralschraube 22 ragt als Fängernabe gegen den Ventilsitz 2. Das Ventil wird durch Keilsicherungsscheiben 20 stabilisiert und die Ventil- und Dämpferplatte können gegenseitig durch Hubscheiben 21 beabstandet werden. Ein Stift 23 kann verwendet werden, um ein unbeabsichtigtes Verdrehen der verschiedenen Ringplatten zu verhindern.

Figur 2 zweigt einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemässes Ventil im Bereich einer Reihe von Schraubenfedern 9, 9'. Die Schraubenfedern 9, 9' sind mit ihren oberen Enden in je einer Sackbohrung des Fängers 6 befestigt. Das andere, untere Ende der Schraubenfeder 9, 9' drückt die Ventilplatte 4 gegen einen all- fälligen Gasdruck respektive Unterdrück Richtung Ventilsitz 2. Eine Dämpferplatte 7 mit einem Löchern 11, durch welche Federn 9,9' hindurchragen, ist ebenfalls gezeigt. Figur 3 zeigt einen radialen Schnitt durch ein erfindungsgemässes Ventil 1 , nunmehr im Bereich eines Durchströmkanals 12 des Ventilsitzes 2 und dazu radial versetzter Durchlassöf fnung 14 in der Ventilplatte 4 , respektive Durchlasskanal 16 des Fängers 6 . Auch die Dämpferplatte 7 weist das Schlitzmuster von Ventilplatte 4 und Fänger 6 auf . Es ist ersichtlich, dass auf der Stirnseite 3 des Ventilsitzes ein Vorsprung 10 angeordnet ist . Das Ventil ist einem geschlossenen Zustand gezeigt . Die ebene Dichtfläche 5 der Ventilplatte 4 liegt bereichsweise auf der Stirnseite 3 des Ventilsitzes 2 auf , und zwar so dass die Auflagebereiche 13 sich senkrecht zu den Durchströmkanälen 12 des Ventilsitzes 2 erstrecken .

In der gezeigten Aus führungs form ragt der Vorsprung 10 im geschlossenen Ventil zustand durch die Ventilplatte 4 , nicht aber die Dämpferplatte 7 hindurch . Es sind aber auch andere Aus führungs formen denkbar . Nicht ersichtlich ist , dass die Durchlassöf fnungen 14 der Ventilplatte 4 als kreisbogenförmige Schlitze ausgebildete sind und die Vorsprünge 10 auf der Stirnseite 3 des Ventilsitzes 2 als entsprechende kreisbogenförmige Vorsprünge ausgebildet sind . Diese Variante ist für ein ringförmiges Ventil , wie es in Figur 1B gezeigt ist , bevorzugt .

Aus Figur 3 wird sodann ersichtlich, dass der Vorsprung 10 im radialen Querschnitt sich zur Ventilplatte 4 hin verj üngt und konkret über konkave Seitenwölbungen 15 zuläuft , d . h . die Steigung j eder zulaufenden Seite wird zur Ventilplatte 4 hin steiler . Der Vorsprung 10 ist mit dem Ventilsitz 2 einstückig ausgebildet .

Figur 4 zeigt einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemässes

Ventil im Bereich einer Reihe von Schraubenfedern 9 . In dieser

Aus führungs form sind die Vorsprünge 10 als in den Ventilsitz 2 einsetzbare und aus dem Ventilsitz 2 entfernbare Teile ausgebildet . Es handelt sich um ringförmige , separate Teile , die in entsprechende Nuten des Ventilsitzes 2 kraf tschlüssig und austauschbar eingepasst sind .

In der Detailansicht von Figur 5 ist ersichtlich, dass die Vorsprünge 10 im radialen Schnitt ebenfalls über konkave Seitenwölbungen zulaufen, zumindest im Bereich einer Durchlassöf fnung 14 der Ventilplatte 4 .