DE500753C - Ventil aus schraubenfoermig gewickeltem, elastischem Rundmaterial - Google Patents

Description

Es sind VeaiftüLe bekannt, die aus einem schraubenförmig- in Zylinderform gewiebelten drahtförmigen Körper bestehen. Es sind außerdem Ventile bekannt, dSle aus einem bandförmigen Körper bestellen, der als Zylinder- oder Kegelspirale ausgebildet ist. Diese Ventile haben jedoch den Nachteil, daß das durch das Ventil tretende Medium erhebliche Umlenkungen Keiner Durchtrittsrichtung erhält, wodurch sich Wirbelbildungen und Stöße ergeben. Diasie machen die bekannten Ventile besonders danin unverwendbar, wenn sie für Maschinen mit hohen Umdrehungszahlen benutzt werden sollen.

Die Erfindung geht nun von schraubenförmig gewickeltem, elastischem Rundmaterial, beispielsweise Drähten, aus. Sie besteht darin, daß diese in sphärischer Form gewickelt werden. Es wird dadurch das durch

so das Ventil hindurchtretende Medium nur ganz geringfügig abgebogen, und es wird dabei durch die Wahl von Rundmaterial die an scharfen Kanten sonst eintretende Wirbelung vermieden. Das Ventil ergibt infolgedessen günstige Durchflußverhältnisse, die es besonders für Maschinen mit hohen Umdrehungszahlen geeignet machen. Das Ventil kann für Pumpen, Kompressoren, Kolbenkraftmaschinen jeder Art und sonstige geeignete Arbeitsmaschinen Verwendung finden, und zwar sowohl für selbsttätige als auch für gesteuerte Ventile. Es kann aber auch als Absperrorgan an Leitungen für flüssige oder gasförmige Medien Verwendung finden. Gemäß der Erfindung kann weiter in dem Ventilinnern ein Körper angeordnet sein, der so ausgebildet ist, daß durch ihn eine Führung des zu steuernden Mediunis erfolgt. Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.

Die Zeichnung zeigt verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung im senkrechten Schnitt, und zwar in den Fig. 1 bis 5 selbsttätige Ventile, während Fig. 6 ein gesteuertes Ventil darstellt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist der Ventildraht £ als halbkugeliger Körper in Spiralen gewickelt. Die Befestigung dieses Ventils in seinem Sitzö erfolgt dadurch, daß die Drahtfeder in schraubenförmige Kanäle*, die in den Sitz eingearbeitet werden, hineingeschraubt wird. DiIe Befestigung kann aber auch in der Weise erfolgen, daß die Feder in den Sitz eingegossen, eingelötet, eingeschweißt oder mit ihm durch Elektrolyse verbunden wird. Natürlich sind auch alle anderen BefestigungsmögMchkieiten verwendbar.

Es ist nun ohne weiteres ersichtlich, daß das Medium beim Durchtritt durch das Ventil, der hier in der Richtung von unten nach oben gedacht ist, die einzelnen Windungen voneinander abhebt und zwischen diesen Windungen durchfließt, wobei infolge der sphärischen Form des Ventils die Umlenkung und infolge der runden Foirm des Drahtes auch die Wi'rbelungen denkbar gering sind. Die einzelnen aufeiinanderliegenden Windungen dichten sich gegenseitig ab.

Beim Aufhören des Druckes des Mediums gegen die Feldern, beispielsweise bei Beendigung eines Kolbenhubes, legen sich, die einzelnen Windungien infolge der Federkraft des Drahtes wieder fest gegeneinander, so daß der Durchtritt gesperrt ist.

Die Ventilfeder wird zweckmäßig oben geschlossen, was auf verschiedene Weise erfolgen kann. Bei der Ausführungsform nach ίο Fig. ι können die obersten Lagen, miteinander zu diesem Zweck verlötet, verschweißt, vernietet oder zusammengepreßt sein. Es kann aber auch, wie Fig. 2 bis 4 zeigen, ein besonderes Verschlußstück h, h', h" für diesen »5 Zweck vorgesehen sein. Dieses Verschlußstück kann seinerseits mit dem Drahte wiederum durch. Einschrauben, Einschweißen, Löten, Pressen, Nieten o. dgl. verbunden sein. Dieses Verschlußstück kann, wie Fig. 4 zeigt, eine Ausführungsforni h" haben, die so ausgebildet ist, daß der Innenraum des Ventils verringert bzw. das zu steuernde Medium im Innenraum dadurch geführt wird.

Fig. 5 zeigt die Führung des Ventils auf einer feststehenden Spindel k, die mit eimern Führungskörper/ versehen ist, der in das Innere des Ventilraumes hineinragt und diesen verkleinert. Der sphärisch gewickelte Draht/ endet hierbei in einem zylindrischen Teil/', mit dem er die Spindel führend umgreift.

Fig. 6 zeigt eine ähnliche Ausbildung des Drahtes/ mit der zylindrischen Fortzetzungi'. Letztere umgibt den zwischen den Bunden m und η lieg-eniden Teil der Füjhruingsstange k, die hier gleichzeitig zur Steuerung des Ventils von außen her dient. Die Führuingsstange kann auch als Träger des Beüasitungsfeidertellers eines EntLastungskolbems dienen.

Ist eine teilweise Entlastung des Ventils notwendig, wie z. B. bei Steuerorganen von Dampfmaschinen, so kann, dies durch eine Entkstungseinrichtuing bekannter Art herbeigeführt werden, beispielsweise durch einen Entlastungskolben, der auf der Spindel 7 des Ventils angeordnet ist. Falls die Kanäle nicht rund, sondern oval oder eckig sind, kann das Ventil gemäß der Erfindung zunächst rund gewickelt und dann durch Pressen in die gewünschte Form, beispielsweise oval oder rechteckig, überführt werden. Die Grundform des Ventils, von der 'dale Herstellung ausgeht, kann ein beliebiger sphärischer Rotationskörper sein. Der Grenzfall ist eine flache Spiralscheibe, die jedoch vorzugsweise mit schwacher Wölbung in der DurchitrJttsrichtung ausgebildet wird.

Statt aus einer Spirale kann- das Ventil auch aus zwei oder mehreren Spälralsystemen bestehen, wobei zweckmäßig die einzelnen Lagen in regelmäßigem Wechsel aufeinanderfolgen.

Die Ausbildung des Ventils kann auch so erfolgen, daß die aufeinanderfolgenden Lagen des Federdrahtes in der Durchflußritehtung abnehmende oder zunehmende Materialstärke haben. Beispielsweise kann die Ausführung so erfolgen, daß der Durchmesser des Federdrahtes sich iln der DurtchfLußrichtung verjüngt. Es wird damit eine Art Körper gleicher Festigkeit geschaffen, der 'den in den einzelnen Teilen auftretenden verschiedenartigen Beanspruchungen angepaßt ist.

Der Federdraht kann auch hohl ausgeführt werden, und es kann durch den Hohlraum ein Medium geführt werden, das je nach dem vorliegenden Verhältnissen zum Kühlen oder Erwärmen dient. Man kann auf diese Weise das Ventil z. B. für Explosionsmotoren oder andere Zwecke verwenden, bei denen die Temperaturen des zu steuernden Mediums sonst nach einiger Zeit das Ventil zerstören wurden.

Als Material kommt in erster linie Federdraht von kreisförmigem Querschnitt in Frage, der aus Federstahl, rostfreiem Stahl, Stahllegierungen, Bronze sowie anderen, den Verwendungszwecken angepaßten Metallen oder Legierungen bestehen kann.

Die Dichtung der Ventilgänge wird dadurch erzeugt, daß die einzelnen Windungen mit Spannung aufeinanderliegen. Zu diesem Zwecke werden die Ventile mit Vorspannung gewickelt. Es können aber auch äußere Belastungsfedarn oder Gewichte - angewandt werden. Auch kann man, besonders bei Ventilen für hohe Druokuntersichife.de, bei der Herstellung die Gänge in besonderem Preßformen, gegebenenfalls unter Überschreitung der Fließgrenze, sogar bis zur Abplattung der Drähte, zusammenpressen.

Das Ventil gemäß der Erfindung hat gegenüber den bekannten Ventilbauartem dan Vorteil, daß innerhalb des für den Einbau vorhandenen Raumes wesentlich größere Durchtrittsquerschnitte zur Verfügung stehen. Es ist dies darin begründet, daß die Einströmung in den Ventilsitz, die Durchströmumg· zwischen den Federwindungeii und die Ausströmung in den Druokraum bzw. das Zylinderinnere mit geringstem Richtungswechsel er- folgt. Hervorzuheben ist besonders die Führung der Stromfäden zwischen den Drahtquerschnitten, indem durch die Anwendung kreiszylindrischen Drahtes 'eine allmähliche Querschnitts Verengung bis zum DoBPchirittsquerschnitt und ebenso allmähliche Erweiterung bei der Ausströmung erzielt wird, mit der sich bei¹ den kleineren Eröffnungen eine Diffusorwirkung verbindet. Die gewölbeartig ansteigende sphärische Form der Ventile ergibt zugleich geringstmöglikhe Ablenkung der Stromfäden, im Gegensatz zu dem zweimali-

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gen schroffen Richtungswechsel unter 90⁰ bei Ringventi'len und bei Spiralventüein von zylindrischer Außenfarm, die aus Drähten oder Bändern von rechteckigem Querschnitt hergestellt sind.

Es wurde durch Versuche an Kompressorventilen nachgewiesen., daß die Luftlieferutig von Spiralfedern nach Ausbildung der Fig. 1 bis 6 bei¹ gleichem Druckunterschied wesentlieh größer ist wie die von Ringventilen für den gleichen Einbaudurehrnesser tiinid Einbauraum. Die Anwendung der Ventile gemäß der Erfindung für Pumpen und Kompressoren ermöglicht somit eine bedeutende Steigerung der Umdrehungszahl ohne Erhöhung der Durchtrittsverluste bzw. bei gleichbleibender Umdrehungszahl -entweder eine Verminderung des Einfoauraumes (und der Anzahl) der Ventile oder höheren Lieferungsgrad infolge Verminderung des Druckunterschiedes.

Hierzu kommt weiterhin, daß Plattenventile bei hohen Umdrehungszahlen etwas verspätet schließen, so daß ein Teil der angesaugten Luft wieder entweichen kann. Infolgedessen ist bei 'diesen die Steigerung der Luftlieferung bei Erhöhung der Umdrehungszahl geringer, als der Zunahme der Umdrehungszahl entspricht.

Bei dem Spinalventil erfolgt das Öffnen und Schließen präzisier. Die Steifigkeit der Feder ist nämlich wesentlich größer im Verhältnis zur Ventiilmasse, da die von der Eröffnung herrührenden Materialbeanspruchungen mehr oder minder über die gesamte Masse des Ventils verteilt werden, während bei dem. Ringventil 'die Ventilplatte als vollständig tote Masse auftritt.

Die Anwendung zylindrischen Drahtes für die Ventilfeder bietet den Vorteil, daß die Berührung zwischen den Windungen in einer Linie erfolgt, im Gegensatz zur Flächenberührung bei rechteckigen Querschnitten und Plattenventilen. Durch die gewölbeartige Ab-

♦5 Stützung der Windungen aufeinander wird erreicht, daß die Berührungslinie sich nacht verschiebt. Hierdurch wird die Abdichtung der Ventile auch ohne Führung der Ventilfeder zuverlässig, während bei FJiächenberüL·- rung plattenförmiger Ventile die Dichtung mir bei Führung der Ventilplatte aufrechterhalten werden kann.

Zugleich verhindert die Linienberührung, daß sich Fremdkörper, die in das Ventil geraten, zwischen den Berührungsflächen halten können.

Die gewölheartige, sphärische Form verhindert das Zusammenpressen der Gewindegänge, das sowohl bei rein kegelförmigen Ventilen wie bei zylindrischen Ventilen auftreten kann.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Ventil aus schraubenförmig gewikkeltern, elastischem Rundmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die Form eine sphärische ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilinnern ein Körper (I) angeordnet wird, der so ausgebt!/· det ist, daß durch ihn eine Führung des zu steuernden Mediums erfolgt.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderfolgenden Lagen des Ventildrahtes in der Durchflußrichtung sich verändernde Materialstärfce haben.

4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialdurchmesser des Ventildrahtes sich in der Durchflußrichtung verjüngt.

5. Ventil nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Veiitildraht hohl ausgebildet ist und von einem Kühl- oder Heizmedium durchflossen wird.

6. Verfahren zur Herstellung eines Ventils nach Anspruch 1 für von der Rotationsform abweichende Öffnungen, dadurch gekennzeichnet, daß der in Rotationsform hergesteEte Körper in die gewünschte Form gepreßt wird.

7. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventälkörper aus mehreren in regelmäßigem Wechsel aufeinanderfolgenden Drähten hergestellt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen