Derartige Ventile sind beispielsweise aus EP 345 245 B, US 5,678, 603, US 3, 536, 094 A oder EP 1 247 982 A bekannt und ermöglichen einerseits über einen strö- mungsoptimierten Durchfluß eine Verringerung der Ventilationsverluste sowie andererseits über die Befederung der einzelnen Ringplatten verschiedenste Einflußnahmen auf das Öff- nungs-und Schließverhalten der Ventile. Bei den bekannten Ausführungen werden die Ring- platten entweder über Kraftverteilerplatten oder Federbrücken mit einer geringen Anzahl von Schraubenfedern gemeinsam befedert oder aber individuell, also direkt durch eine über den Umfang der Ringplatten verteilt angreifende höhere Gesamtzahl von kleineren Schraubenfe- dern.

Im erstgenannten Fall ergeben sich durch die jeweils zumindest einen Teil der Ring- platten übergreifenden Kraftverteilerelemente zumeist Probleme für die Führung und Ver- drehsicherung der einzelnen Ringplatten. Im zweitgenannten Falle können die einzelnen Ringplatten zwar ohne weiteres über den gesamten Hub geführt werden, wobei sich aber die Problematik ergibt, daß nur Federn mit relativ geringem Außendurchmesser untergebracht werden können, da ansonsten die Federn über die Umfangsstege des Fängers bzw. über die Ringbreite hinausragen, was einerseits die Durchströmung behindert und andererseits lokale Überbeanspruchung bedingt, da den Endwindungen der Federn keine satten Auflageflächen zur Verfügung stehen. Die zur Bereitstellung hoher Durchströmquerschnitte bei für die Ring- beanspruchung günstigen geringen Ventilhüben vorteilhafte Verringerung der Ringbreite und Erhöhung der Ringanzahl ergibt feingliedrige Ringventile, die bei gegebenem Einbauraum nur Federn mit einem entsprechend geringerem Federaußendurchmesser und damit beding- tem geringem Federdrahtdurchmesser erlauben. Dies ergibt aber zufolge der hohen schlag- dynamischen Belastungen der Federn rasch eine Überbeanspruchung derselben, da durch das Aufeinanderschlagen der Windungen Werkstoffzerrüttung initiiert wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Ringplattenventile der eingangs genann- ten Art so zu verbessern, daß die beschriebenen nachteiligen Auswirkungen einer Verringe- rung der Breite der einzelnen Ringplatten auf die individuelle Befederung der Ringplatten vermieden werden und daß insbesonders auch bei feingliedrigen Ringplatten keine Überbe- anspruchung der einzelnen Federn bzw. der damit unmittelbar zusammenarbeitenden Bau- teile auftreten kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Ringplattenventil der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Ringplatte (n) auf ihrer dem Fänger zu- gewandten Seite zur Abstützung von gegenüber der sonstigen Ringbreite größeren Durch- messer aufweisenden Spiralfedern im Bereich der Federauflagen verbreitert ist (sind). Um auf den schmalen Ringplatten feingliedriger Ringventile größere Federn mit entsprechend hohem Potential im Hinblick auf Befederungsniveau und Lebensdauer unterbringen zu kön- nen, werden also die Ringplatten im Bereich jeder Federauflage auf der dem Fänger bzw. den Federn zugewandten Seite verbreitert, ohne daß die Geometrie der auf der anderen Sei- te der Ringplatte verlaufenden Dichtflächen in diesem Bereich verändert wird. Dies ermög- licht auf einfache, die Durchströmbedingungen praktisch nicht beeinflussende Weise eine ausreichende Entkopplung der vorzugsweise klein zu haltenden Ringbreite vom vorzugswei- se groß zu haltenden Federdurchmesser, ohne daß separate Federschuhe, Kraftverteiler oder ähnliche, weitere Nachteile bedingende Elemente erforderlich wären.

In besonders bevorzugter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die verbreiterten Federauflagen von am Ventilsitz und/oder Fänger angeordneten Führungs- ansätzen unter Bildung einer ein-oder beidseitigen Führung und/oder Verdrehsicherung über den gesamten Ventilhub in der Form umfaßt werden. Bei Ringplattenventilen herkömmlicher Bauart sind die einzelnen Ringplatten nicht gegen Relativverdrehung gesichert, womit eine unsymmetrische oder drallförmige Anströmung des zu steuernden Mediums im Betrieb des Ventils eine Ringdrehung bedingen kann, die zu erhöhtem Verschleiß an Ringen und Sitzen beim Eindichten führt und den Feder-und Ringverschleiß im Bereich des Kontaktes zwischen Feder und Ringplatte erhöht. Im Falle von seitlichen Bewegungen der Ringe und speziell bei seitlichem Flattern schlagen die Ringplatten gegen Führungen und Dichtflächen, was eben- falls erhöhten Verschleiß bedingt und das Führungsspiel vergrößert. Darüber hinaus kann bei unsymmetrischen Einbaubedingungen bzw. entsprechender Anströmung auch ein Kippen der Ringplatten auftreten, womit diese mit ihren Kanten an den Führungen bzw. auch am Fänger oder den Dichtflächen aufschlagen können, wodurch Risse in den Kunststoff-Ringplatten initi- iert werden können, All diesen Nachteilen wird auf die beschriebene Weise mit der erwähn- ten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung entgegengewirkt. Die die verbreiterten Feder- auflagen zumindest einseitig umgreifenden Führungsansätze am Ventilsitz und/oder Fänger wirken auf die Ringplatten in unkritischen Bereichen abseits der Dichtkanten und abseits der Anschlagflächen am Fänger ein, was die Ringbeanspruchung vergleichmäßigt und eine Füh- rung und Verdrehsicherung ohne zusätzlich Beanspruchung in kritischen Bereichen der Ring- platten ermöglicht.

Die parallel zum Umfang der Ringplatten verlaufenden Seitenflächen der verbreiterten Federauflagen können in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung in Richtung der Ringachse bombiert ausgeführt sein, was auch bei Kippbewegungen der Ringplatten sicher- stellt, daß möglichst keine Schlageinwirkung auf irgendwelche Ringkanten auftreten kann.

In weiters bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die an die konzentrischen Dichtleisten anschließende Geometrie der Ringplatten im Bereich der verbrei- terten Federauflagen vorzugsweise durch gerundete und/oder konisch verlaufende Übergän- ge strömungsgünstig ausgestaltet ist. Abgesehen von der durch die einzelnen verbreiterten Federauflagen ohnedies nur geringfügig beeinflußten Durchströmcharakteristik kann dadurch der Durchströmwiderstand weiter herabgesetzt werden.

Die Ringplatten sind nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung mit zum Fänger hin vorzugsweise konisch oder gekrümmt zusammenlaufenden Seitenflanken und damit fängerseitig geringere Breite ausgebildet, was einerseits das Durchströmverhalten des Ventils insgesamt verbessert und andererseits speziell im Zusammenhang mit einer wei- ters bevorzugten Reduzierung der Breite der Anschlagflächen am Fänger gegenüber der fän- gerseitigen Breite der Ringplatten ein Anschlagen der Ringkanten auf den Fänger grundsätz- lich ausschließt und damit Rißentstehung an derartigen Anschlagstellen verhindert.

Ebenfalls zur Verhinderung von Rißentstehung in den Kunststoff-Ringplatten trägt eine weiters bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung bei, gemäß welcher sämtliche Kanten der Ringplatten mit einem Rundungsradius im Bereich von 5 bis 25%, vorzugsweise etwa 10%, der Breite der Ringplatten verrundet sind.

Die Anschlagflächen am Fänger und/oder die dem Fänger zugewandten Flächen der Ringplatten sind in weiters bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung mit torisch gekrümmten Oberflächen mit einem Radius im Bereich des 5 bis 20-fachen, vorzugsweise 10-fachen, der Ringbreite ausgeführt. Damit kann ebenfalls die Rißinitiierung durch das Aufschlagen der Ringplatten sowie ein allfälliger Ölklebeeffekt vermieden werden.

In besonders bevorzugter weiterer Ausbildung der Erfindung können die Spiralfedern in Federnestbohrungen an den Kreuzungsstellen der Radial-und Umfangsstege des Fängers abgestützt sein, wobei diese Federnestbohrungen nach außen hin mit einem Winkel von 3 bis 25°, vorzugsweise etwa 5°, zur Oberfläche, bei einem Öffnungsradius von etwa der Ringbreite, angefast sind. Damit kann das Ablösen der Ringplatten bei Vorhandensein eines Ölfilms weiter erleichtert werden, wobei zusätzlich auch die Entstehung von Spannungsspit- zen an den Oberflächen der Ringplatten im Bereich der Federnester verhindert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der teilweise schematischen Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein aufgeschnittenes Ventil gemäß der Erfindung in perspektivi- scher Ansicht, Fig. 2 einen entsprechenden Schnitt in flächiger Darstellung, Fig. 3 bis 6 zei- gen vergrößerte Detailquerschnitte durch verschiedene Kunststoff-Ringplatten zur Verwen- dung in einem Ventil beispielsweise gemäß den Fig. 1 oder 2 ; Fig. 7 und 8 zeigen schemati- sche Querschnitte zur Verdeutlichung der Führung einer gemäß Fig. 6 ausgebildeten Ring- platte in einem nicht weiter dargestellten Ventil gemäß der Erfindung, Fig. 9 und 10 zeigen unterschiedliche Ansichten einer Ringplatte aus einem beispielsweise gemäß Fig. 1 oder 2 ausgeführten erfindungsgemäßen Ventil ; Fig. 11 und 12 zeigen unterschiedliche Detailschnit- te durch den Fänger eines beispielsweise gemäß Fig. 1 oder 2 ausgebildeten Ventils im Be- reich der Federnester ; Fig. 13 zeigt eine perspektivische Ansicht des Fängers des Ventils ge- mäß Fig. 1 von der Seite der nicht aufgelegten Ringplatten her und Fig. 14 zeigt einen ent- sprechend Fig. 13 ausgestalteten Fänger mit aufgelegten Ringplatten.

Das speziell aus den Fig. 1 und 2 in seiner Gesamtheit ersichtliche erfindungsgemäße Ringplattenventil kann als Ein-oder Auslaßventil eines nicht weiter dargestellten Kolbenkom- pressors Verwendung finden und weist hier drei einzelne, konzentrisch zueinander zwischen Ventilsitz 1 und Fänger 2 angeordnete Kunststoff-Ringplatten 3 als Schließorgane auf, welche vom Fänger 2 her mittels einzelner Spiralfedern 4 gegen konzentrische Dichtflächen 5 des Ventilsitzes 1 belastet sind. Je nach Art und Verwendung derartiger Ringplattenventile kann auch eine größere oder kleinere Anzahl einzelner Ringplatten 3 vorgesehen sein ; vereinzelt sind derartige Ventile auch mit nur einer einzelnen Ringplatte 3 im Einsatz. Durch eine grö- ßere Anzahl feingliedriger Ringplatten 3 entsteht bezogen auf eine bestimmte Fläche eine größere Dichtkantenlänge, was auch bei vorteilhaften kleinen Ventilhüben bereits große freie Durchströmquerschnitte ermöglicht.

Um speziell bei feingliedrigen Ringplatten 3 (mit geringer radialer Breite) Spiralfedern 4 mit größerem Außendurchmesser und damit möglichem größerem Federdrahtdurchmesser unterbringen zu können, sind die Ringplatten 3 auf ihrer dem Fänger 2 zugewandten Seite zur Abstützung der Spiralfedern 4 im Bereich der Federauflagen 6 verbreitert (siehe dazu speziell beispielsweise die Darstellung einer Ringplatte 3 in Fig. 9 und 10 bzw. die Ansicht in Fig. 14). Die Geometrie der Dichtflächen 7 der Ringplatten 3 an der den Federauflagen 6 gegenüberliegenden Seite der Ringplatten 3 bleibt davon unverändert-die an die Dichtlei- sten 7 anschließende Geometrie der Ringplatten 3 im Bereich der verbreiterten Federaufla- gen 6 wird durch gerundete und/oder konisch verlaufende Übergänge strömungsgünstig ausgestaltet, sodaß die Durchströmung des geöffneten Ventils auch in diesen Bereichen möglichst wenig behindert wird.

Die verbreiterten Federauflagen 6 werden von hier ausschließlich am Fänger 2 ange- ordneten Führungsansätzen 8 (siehe speziell Fig. 13 und 14) unter Bildung einer hier einsei- tigen Führung und Verdrehsicherung über den gesamten Ventilhub in der Form umfaßt, so- daß die Ringplatten 3 keinem unbotmäßigen Verschleiß durch relative Verschiebung oder Verdrehung gegenüber dem Ventilsitz 1 bzw. dem Fänger 2 und den Spiralfedern 4 unterlie- gen können.

Wie speziell aus den Fig. 6 bis 8 hervorgeht, sind die parallel zum Umfang der Ring- platten 3 verlaufenden Seitenflächen 9 der verbreiterten Federauflagen 6 in Richtung der Ringachse 10 bombiert ausgeführt (Radius R in Fig. 6). Auf diese Weise kann die Ringplatte 3 auch bei einer Kippbewegung, bei der sie, abweichend vom ebenen Aufschlagen am Fän- ger 2 wie in Fig. 7 dargestellt, gemäß Fig. 8 einseitig schräg auf den Fänger 2 auftrifft, nicht mit einer auf Schlagbeanspruchung empfindlichen Kante an der Führung oder am Fänger aufschlagen, wobei trotzdem über den gesamten Hub die Führung und Verdrehsicherung bestehen bleibt, Aus den Fig. 7 und 8 ist weiters zu ersehen, daß die mögliche Anschlagflä- che 11 am Fänger 2 in der Breite gegenüber der fängerseitigen Breite der Ringplatten 3 re- duziert und mit einer torisch gekrümmten Oberfläche versehen ist. Dies dient dazu, eine mögliche Schlagbeanspruchung an Kanten der Ringplatten 3 auszuschließen und auch mögli- che Klebeeffekte durch Öl hinanzuhalten.

Aus den Fig. 1, 2,4 und 6 bis 8 ist zu ersehen, daß die Ringplatten 3 mit zur Fänger- seite hin konisch zusammenlaufenden Seitenflanken 12 ausgebildet sind, während beim Aus- führungsbeispiel nach Fig. 5 die Seitenflanken 12 zusätzlich bombiert sind. Beides verbessert die Durchströmung durch das geöffnete Ventil, wie dies speziell aus den Fig. 1 und 2 einsich- tig ist und verringert andererseits die fängerseitige Breite der Ringplatten 3, was zusammen mit der bereits angesprochenen Reduzierung der Auflagebreite am Fänger 2 ein Anschlagen der Kanten der Ringplatten 3 auf dem Fänger 2 grundsätzlich ausschließt. Um mögliche ne- gative Effekte zufolge einer Überbeanspruchung von Ringkanten, was bei den verwendeten Kunststoffen zur Initiierung von Rißwachstum führen kann, weiterhin auszuschließen, sind sämtliche Kanten der Ringplatten 3 mit einem Rundungsradius im Bereich von vorzugsweise etwa 10% der Breite der Ringplatten 3 verrundet.

Die Ringplatten 3 bestehen bevorzugt aus Kunststoff mit eingelagerter Faserverstär- kung, wobei unter Berücksichtigung lokal unterschiedlicher Anforderung die Faserverstär- kung und/oder der umgebende Kunststoff in inhomogener Verteilung und/oder mit unter- schiedlichen Materialeigenschaften vorliegen. Oberflächennahe Bereiche können zur Vermei- dung von Faserbrüchen und davon ausgehender Rißgefahr faserfrei ausgeführt werden, bei- spielsweise auch mit gegenüber der sonstigen Ringplatte 3 unterschiedlichen Werkstoffen.

Die Faserverstärkung selbst besteht vorzugsweise aus einem im wesentlichen flächigen, nicht verwobenen Faservlies (Wirrfasermatte) mit in der Fläche zumindest weitgehend richtungs- unabhängiger Faserorientierung, was hohe Lebensdauer garantiert.

Die Spiralfedern 4 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. lund 2 bzw.

Fig. 11 bis 14 in Federnestbohrungen 13 an den Kreuzungsstellen der Radial-und Umfangs- stege (14,15) des Fängers 2 abgestützt, was grundsätzlich ebenfalls größere Federdurch- messer erlaubt, als wenn die Spiralfedern 4 im Bereich der Umfangsstege 15 alleine ange- ordnet wären. Diese Federnestbohrungen 13 sind gemäß Fig. 11 und 12 nach außen hin mit einem Winkel von etwa 5° zur Oberfläche angefast, bei einem Öffnungsradius der Fase, die etwa der Ringbreite der Ringplatten 3 entspricht. Gemäß Fig. 11 beginnt die Fase unmittel- bar an der Federnestbohrung 13 ; gemäß Fig. 12 erst am Außenrand eines flachen Teiles nach dieser Bohrung 13. Mit beiden Maßnahmen wird zuverlässig verhindert, daß die Ring- platten 3 auf scharfe Außenkanten im Bereich der Federnestbohrungen 13 aufschlagen kön- nen, was sich weiterhin positiv auf die Lebensdauer auswirkt.

Patentansprüche :