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Dokumentenidentifikation DE60312720T2 06.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001554514
Titel RÜCKSCHLAGVENTIL
Anmelder R. Conrader Co., Erie, Pa., US
Erfinder CORNWELL, James P., Erie, PA 16509, US
Vertreter Kohler Schmid Möbus Patentanwälte, 70565 Stuttgart
DE-Aktenzeichen 60312720
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 10.07.2003
EP-Aktenzeichen 037644085
WO-Anmeldetag 10.07.2003
PCT-Aktenzeichen PCT/US03/21461
WO-Veröffentlichungsnummer 2004008011
WO-Veröffentlichungsdatum 22.01.2004
EP-Offenlegungsdatum 20.07.2005
EP date of grant 21.03.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.12.2007
IPC-Hauptklasse F16K 21/10(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse F04B 49/035(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   F16K 15/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   F04B 49/03(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Ein Druckluftkompressor wird häufig-mittels eines elektromotorbetriebenen Kompressors druckbeaufschlagt, welcher durch einen druckbetriebenen Schalter gesteuert wird, der Druck in einem Luftkessel, wie einem Druckbehälter, fühlt. Der Kompressor zwingt Druckluft durch eine Austrittsröhre und ein Rückschlagventil, das mit einem Druckbehälter verbunden ist, wobei der Druckbehälter als Reservoir zum Speichern der Druckluft dient. Wenn der Druck der erzeugten und in dem Druckbehälter gespeicherten Druckluft ein vorgegebenes Maximum erreicht, schaltet der Druckschalter den Kompressormotor ab, um eine weitere Druckbeaufschlagung zu unterbinden. Das Fehlen von Druck aus dem Kompressor gestattet das Schließen des Rückschlagventils, wodurch verhindert wird, dass Luft von dem Luftkessel zurück in die Austrittsröhre strömt, wenn keine Beaufschlagung mit Druck mehr erfolgt. Dennoch kann Druckluft in der Austrittsröhre und in dem Kompressorkopf verbleiben.

Wenn Luft aus dem Druckbehälter verbraucht wird, wird der in dem Druckbehälter verbleibende Druckpegel reduziert. Wenn der Druck in dem Druckbehälter auf ein vorgegebenes Minimum fällt, treibt der Druckschalter wiederum den Kompressor an, um erneut mit der Druckbeaufschlagung zu beginnen. Wenn jedoch der in der Austrittsröhre und in dem Kompressorkopf verbleibende Druck nicht vor der erneuten Druckbeaufschlagung entfernt wird, muss der Kompressor die hinzugekommene Last aus diesem verbleibenden Druck zusätzlich zur Last des Ingangsetzens der Druckbeaufschlagung überwinden. Dies kann sich nachteilig auf den Kompressormotor auswirken, wie Abwürgen des Motors oder Überlastung des elektrischen Stromkreises in dem Stromkreis, in dem der Motor installiert ist.

Um dies zu verhindern, wird ein Entladeventil durch den Druckschalter zur Druckminderung über die Austrittsröhre betrieben, wenn der Druck innerhalb des Druckbehälters auf ein vorgegebenes Druckmaximum steigt. Typischerweise ist das Entladeventil mit der Austrittsröhre über einen zusätzlichen Schlauch, eine Rohrleitung oder weitere mechanische Kommunikationsmittel verbunden.

Ein bei dieser Ausgestaltung der Entladung vorhandenes Problem besteht darin, dass bei ihr typischerweise keine Entladung der Austrittsröhre und des Kompressorkopfes erfolgt, wenn die Druckbeaufschlagung durch andere Mittel als den Druckschalter unterbrochen wird. So kommt es beispielsweise nicht zu einer Entladung bei Stromausfall oder wenn ein Kompressor während des Betriebs von der Stromzufuhr abgeschnitten wird, so dass die durch den Druckschalter erkannte vorgegebene Druckschwelle nicht erreicht wird. Dadurch kann Gegendruck auf der Austrittsröhre verbleiben, wenn der Druck in dem Druckgefäß geringer ist als der vorgegebene Schwellenwert.

Beim Betrieb sind zahlreiche Luftkompressoren so ausgelegt, dass eine Druckbeaufschlagung mit Kompressionszylindern oder sonstigen Pulsationsvorrichtungen bewirkt wird. Derartige Vorrichtungen erzeugen effektiv hohe Druckverhältnisse innerhalb der Austrittsröhre und des Kompressorkopfes, um den Druckbehälter mit Druck zu beaufschlagen. Jedoch kann die Pulsationswirkung einer derartigen Vorrichtung ebenfalls zu Druckpulsationen führen, die den Betrieb des Rückschlagventils nachteilig beeinflussen. Wenn beispielsweise das Rückschlagventil eine federbelastete Kolbenanordnung einschließt, können Druckpulsationen von dem Kompressormotor eine oder mehrere Komponenten der Kolbenanordnung dazu bringen, sich in Reaktion auf die Druckpulsationen auf- und abzubewegen, wodurch es möglicherweise zu unerwünschter Vibration und einer Beschädigung des Rückschlagventils kommt.

In der US 1,850,117 wird ein Rückschlagventil bzw. ein automatischer Entlader offenbart, welcher bei Luft- oder Gaskompressoren einzusetzen ist. Die Ausblase-Ventil-Konstruktion ist auf einfache Weise von außerhalb verstellbar, wodurch die Periode, in der sich das Ausblaseventil zu öffnen beginnt, einstellbar ist.

In der US 4,321,940 ist ein Entlade-Rückschlagventil offenbart, das zwischen einem Kompressor und einem Luftkessel zu installieren ist, umfassend einen lang gestreckten Ventilkörper mit einem Einlassende und einem Auslassende und einem sich von dem Einlassende zu dem Auslassende hindurch erstreckenden Loch; eine Luftausblase-Apertur, die sich von einer Stelle in dem Loch durch den Ventilkörper erstreckt, und eine Entlade-Ventil-Dichtung (46), die auf- und abbeweglich montiert ist, um sich entlang eines Pfades innerhalb dieses Lochs zu bewegen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung des vorstehend definierten Entlade-Rückschlagventils.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein vorstehend definiertes Entlade-Rückschlagventil dadurch gekennzeichnet, dass das Entlade-Rückschlagventil weiterhin umfasst eine Ventilsitz-Anordnung, die in dem Loch zwischen der Entlade-Ventil-Dichtung und dem Auslassende des Ventilkörpers installiert ist, wobei die Ventilsitz-Anordnung einen Umfang und eine Nut um diesen Umfang hat, wobei die Nut der Ventilsitz-Anordnung der Luftausblase-Apertur benachbart ist, wenn die Ventilsitz-Anordnung in dem Ventilkörper installiert ist;

wobei die Ventilsitz-Anordnung eine Vielzahl erhabener Entlade-Sitzelemente hat, die sich hin zu dem Einlassende des Ventilkörpers und in den Pfad der Entlade-Ventil-Dichtung erstrecken, wobei Entlade-Sitzelemente zumindest einen Durchgang haben, der von der Nut hin zu dem Einlassende des Ventilkörpers führt;

wobei die Ventilsitz-Anordnung einen Rückschlagventil-Sitz hat;

eine in dem Loch des Ventilkörpers montierte Kolbenanordnung, wobei die Kolbenanordnung einen Kolben, eine Kolbenfeder und eine Rückschlagventil-Dichtung einschließt, wobei die Kolbenfeder normalerweise den Kolben hin zu dem Einlassende des Ventilkörpers in eine erste Kolbenstellung vorspannt, wenn der Kompressor abgeschaltet wird;

wobei die Kolbenanordnung eine Größe hat und in einer Position innerhalb des Lochs liegt, die sie in die Lage versetzt, die Entladeventil-Dichtung weg von den Sitzelementen zu zwingen, wenn sich der Kolben in der ersten Kolbenstellung befindet, wobei die Rückschlagventil-Dichtung so positioniert ist, um den Rückschlagventil-Sitz zu kontaktieren, wenn sich der Kolben in der ersten Kolbenstellung befindet;

wobei das Entlade-Rückschlagventil ein Strömen von Luft zwischen der Entlade-Ventil-Dichtung und der Ventilsitz-Anordnung durch den zumindest einen Durchgang der Entlade-Sitzelemente in die Nut der Ventilsitz-Anordnung erlaubt und ein Austreten von Luft aus dem Entlade-Rückschlagventil durch die Luftausblase-Apertur erlaubt, wenn die Kolbenanordnung die Entlade-Ventil-Dichtung von den Entlade-Sitzelementen weghält;

wobei der Kolben beweglich ist von einer ersten Kolbenstellung hin zu zumindest einer stromabwärts gelegenen Kolbenstellung, die von dem Einlassende des Ventilkörpers weiter weg ist als die erste Kolbenstellung, wenn der Kompressor angestellt wird, um den Druck innerhalb des Luftkessels zu erhöhen;

wobei es die Kolbenanordnung erlaubt, die Entlade-Ventil-Dichtung hin zu den Entlade-Sitzelementen zu bewegen und diese zu kontaktieren, wenn sich der Kolben hin zu einer der stromabwärts gelegenen Kolbenstellungen bewegt, wodurch er verhindert, dass Luft von dem Einlassende des Körpers zu der Luftausblase-Apertur gelangt, wenn sich der Kolben in einer der stromabwärts gelegenen Kolbenstellungen befindet;

wobei der Kolben durch die Kolbenfeder hin zur ersten Kolbenstellung beweglich ist, wenn der Luftkompressor geringere Luftmengen von dem Luftkompressor zu dem Luftkessel hin zwingt.

An dem Auslassende des Ventilkörpers kann ein Dämpfer angebracht werden. Die Kolbenanordnung schließt einen ersten Stoßdämpfer ein, der zum Verbleib in dem Loch des Ventilkörpers positioniert ist. Zwischen dem ersten Stoßdämpfer und dem Innendurchmesser des Lochs des Ventilkörpers wird ein Spiel des Ventilkörpers aufrechterhalten. Auch beinhaltet die Kolbenanordnung einen zweiten Stoßdämpfer, der zum Verbleib in dem Innendurchmesser des Dämpfers positioniert ist. Gemeinsam dienen der erste und der zweite Stoßdämpfer der Verschleißminimierung der Kolbenanordnung, während das Rückschlagventil in Betrieb ist. Die Kolbenanordnung schließt weiterhin ein Dämpfungsventil ein, das den zweiten Stoßdämpfer oder ein separates Bauteil umfassen kann und das den Spielraum zwischen der Kolbenanordnung und dem Innendurchmesser des Dämpfers abdichtet. Eingeschlossen in dem Dämpfer ist eine Dämpfungsblende, um die Luftmenge, die in den Dämpfer zum Dämpfen der Kolbenbewegung eintreten kann, zu beschränken.

Der Fachmann erkennt, dass diese Erfindung auch andere als die gezeigten Ausführungsbeispiele aufweisen kann und dass das Entlade-Rückschlagventil in mannigfache Weise in konstruktiven Details abgeändert werden kann, ohne dass die Lehre der Erfindung verlassen wird.

Nachstehend werden beispielhaft Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 eine Explosionsansicht eines Entlade-Rückschlagventils eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;

2A eine Querschnittsansicht des montierten Entlade-Rückschlagventils von 1, die einen Kolben in einer ersten Kolbenstellung zeigt;

2B eine Querschnittsansicht des montierten Entlade-Rückschlagventils von 1, die einen Kolben in einer stromabwärts gelegenen Kolbenstellung zeigt;

3A eine Querschnittsansicht eines Entlade-Rückschlagventils gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei ein Kolben eine erste Kolbenstellung einnimmt;

3B eine Querschnittsansicht des Entlade-Rückschlagventils von 3A, wobei der Kolben eine stromabwärts gelegene Kolbenstellung einnimmt;

4A eine Querschnittsansicht eines Entlade-Rückschlagventils gemäß noch eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei ein Kolben eine erste Kolbenstellung einnimmt;

4B eine Querschnittsansicht des Entlade-Rückschlagventils von 4A, wobei der Kolben eine stromabwärts gelegene Kolbenstellung einnimmt;

5A eine Querschnittsansicht eines Entlade-Rückschlagventils gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei ein Kolben eine erste Kolbenstellung einnimmt;

5B eine Querschnittsansicht des Entlade-Rückschlagventils von 5A, wobei der Kolben eine stromabwärts gelegene Kolbenstellung einnimmt;

6A eine Querschnittsansicht eines Entlade-Rückschlagventils gemäß noch eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei ein Kolben eine erste Kolbenstellung einnimmt;

6B ist eine Querschnittsansicht des Entlade-Rückschlagventils von 6A, wobei der Kolben eine stromabwärts gelegene Kolbenstellung einnimmt;

7A eine Querschnittsansicht eines Entlade-Rückschlagventils gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei ein Kolben eine erste Kolbenstellung einnimmt;

7B eine Querschnittsansicht des Entlade-Rückschlagventils von 7A, wobei der Kolben eine stromabwärts gelegene Kolbenstellung einnimmt;

8 eine Querschnittsansicht eines Entlade-Rückschlagventils gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;

9 eine Querschnittsansicht eines Entlade-Rückschlagventils gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;

10 eine Querschnittsansicht eines Entlade-Rückschlagventils gemäß noch eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;

11 eine Querschnittsansicht eines Entlade-Rückschlagventils gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;

12 eine Querschnittsansicht eines Rückschlagventils gemäß noch eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;

13A eine perspektivische Ansicht einer Ventilsitz-Anordnung und einer Entlade-Ventil-Dichtung, die gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung innerhalb eines Ventilkörpers positioniert ist;

13B eine Querschnittsansicht der Ventilsitz-Anordnung und einer Entlade-Ventil-Dichtung, die innerhalb eines Ventilkörpers von 13A positioniert ist;

14A eine perspektivische Ansicht einer Ventilsitz-Anordnung gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;

14B eine perspektivische Ansicht der Ventilsitz-Anordnung von 14A;

14C eine seitliche Querschnittsansicht der Ventilsitz-Anordnung von 14A;

14D eine Vorderansicht der Ventilsitz-Anordnung von 14A;

15A eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils eines Dämpfers des Entlade-Rückschlagventils von 2A, wobei sich die Kolbenanordnung in die durch den Pfeil angegebene Richtung bewegt; und

15B eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils eines Dämpfers des Entlade-Rückschlagventils von 2A, wobei sich die Kolbenanordnung in die durch den Pfeil angegebene Richtung bewegt.

Genaue Beschreibung

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden identische Bezugszeichen verwendet, um durchgängig in den zahlreichen gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispielen und Figuren dieselben oder entsprechende Bauteile zu bezeichnen. Bei einigen Figuren sind Rückschlagventil-Sitze 37 in den Querschnittsansichten dunkler dargestellt und können abhängig von dem speziellen Ausführungsbeispiel separate Komponenten oder Teile weiterer Komponenten umfassen, wie nachstehend und in den zahlreichen Figuren angegeben.

1 ist eine Explosionsdarstellung, die die Komponenten eines Entlade-Rückschlagventils 20 eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels zeigt. Unter Bezugnahme auf die Querschnittsansicht desselben Rückschlagventils 20 in 2A schließt das Rückschlagventil 20 einen lang gestreckten Ventilkörper 22 mit einem Einlassende 24 und einem Auslassende 26 ein. Das Rückschlagventil 20 ist ausgelegt, um zwischen einem Luftkompressorsystem zwischen einem (nicht gezeigten) Luftkompressor und einem (nicht gezeigten) Druckbehälter positioniert zu werden. Üblicherweise ist der Luftkompressor mit dem Einlassende 24 des Rückschlagventils 20 mit einer (nicht gezeigten) Einlassleitung verbunden, die über Einlassgewinde 25 verbunden sind. Das Auslassende 26 des Rückschlagventils 20 schließt Auslasslüftungsöffnungen 28 ein, die ausgelegt sind, um dem (nicht gezeigten) Luftkessel des Druckbehälters Luft zuzuführen, wobei der Luftkessel an dem Rückschlagventil 20 über Gewinde 27 gesichert ist. Eine hexagonale Gruppierung von Werkzeug-Eingriffsflächen 29 gestattet die Verwendung eines Schraubenschlüssels oder ähnlichen Werkzeugs zum Installieren des Rückschlagventils 20 über die Einlassgewinde 25 und Auslassgewinde 27. Ein Loch 30 erstreckt sich durch den Ventilkörper 22, indem es sich von dem Einlassende 24 zu dem Auslassende 26 erstreckt und einen allgemeinen Pfad erzeugt, um Druckluft durch den Ventilkörper 22 strömen zu lassen.

Eine Ventilsitz-Anordnung 32 ist in dem Loch 30 benachbart einer Luftausblase-Apertur 34 positioniert, wobei sich die Luftausblase-Apertur 34 von dem Loch 30 zur Außenfläche 36 des Ventilkörpers 22 erstreckt. Wie in 2A und 2B und mit Bezug auf die Explosionsansicht von 1 gezeigt, kann die Ventilsitz-Anordnung 32 durch Kompressionspassung innerhalb des Lochs 30 positioniert werden, indem die Ventilsitz-Anordnung 32 durch das Auslassende 26 des Ventilkörpers 22 nach der Installation einer Entlade-Ventil-Dichtung 46 und vor der Installation anderer Komponenten eingeführt wird. In installiertem Zustand ruht die Ventilsitz-Anordnung 32 auf einem Wulst 35 innerhalb des Lochs 30 des Ventilkörpers 22. Die Ventilsitz-Anordnung 32 schließt einen Rückschlagventil-Sitz 37 ein, der auf der Seite der Ventilsitz-Anordnung 32 positioniert ist, die dem Auslassende 26 des Ventilkörpers 22 am nächsten ist. Wie in dem in den 2A und 2B dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigt, kann der Rückschlagventil-Sitz 37 bei einigen Ausführungsbeispielen eine separate Unterlegscheibenkomponente 39 umfassen, die dann an den Rest der Ventilsitz-Anordnung 32 gekoppelt wird.

Die Ventilsitz-Anordnung 32 ist in den 14A–D alleine dargestellt. Wie gezeigt erstreckt sich eine Nut 38 um den Umfang der Ventilsitz-Anordnung 32. Die Ventilsitz-Anordnung 32 ist in 13A und 13B in einem Loch 30 eines Ventilkörpers 22 installiert gezeigt. Bei Installation in dem Ventilkörper 22 ist die Ventilsitz-Anordnung 32 so positioniert, dass die Nut 38 benachbart der Luftausblase-Apertur 34 ist. Der Vergleich der 13A und 13B mit 14A–D verdeutlicht am besten, dass die Ventilsitz-Anordnung 32 eine Anzahl erhabener Entlade-Sitzelemente 40 einschließt, die sich von der Ventilsitz-Anordnung 32 in Richtung auf das Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 erstrecken. Ein Luftdurchgang 42 erstreckt sich von jedem Sitzelement 40 in die Ventilsitz-Anordnung 32. Die Nut 38 hat eine separate Einkerbung 44, die zu jedem Luftdurchgang 42 führt, die den Luftaustausch zwischen jedem Luftdurchgang 42 und der Luftausblase-Apertur 34 gestattet.

Unter Bezugnahme auf 13A und 13B in Verbindung mit 2A und 2B ist eine Entlade-Ventil-Dichtung 46 in dem Loch 30 des Ventilkörpers 22 zwischen dem Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 und der Ventilsitz-Anordnung auf- und abbeweglich positioniert. Die Entlade-Ventil-Dichtung 46 kann aus Gummi, Kunststoff, Teflon oder sonstigem ähnlich nachgiebigem Material konstruiert sein, um den Verschleiß der Innenflächen des Lochs 30 des Ventilkörpers 22 zu minimieren, während gleichzeitig eine adäquate Dichtung bereitgestellt wird. Der Durchmesser des Entlade-Ventilsitzes 46 ist hinreichend klein, um einen Spalt 48 zum Entweichen von Druck zwischen dem Entlade-Ventilsitz 46 und dem Innendurchmesser des Lochs 30 des Ventilkörpers 22 bestehen zu lassen. Der Spalt 48 zum Entweichen von Druck erlaubt es dem Entlade-Ventilsitz 46 sich in Richtungen auf und ab zu bewegen, die hin zu dem Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 liegen und weg von dem Einlassende 24, d.h. hin zur Ventilsitz-Anordnung 32. Der Entlade-Ventilsitz 46 schließt auch ein Druckausgleichsloch 49 ein, das mit einer Eingriffsmanschette 50 ausgekleidet ist, die sich in etwa durch die Mitte des Entlade Ventilsitzes 46 erstreckt.

Unter erneuter Bezugnahme auf 2A ist eine Kolbenanordnung 52 um einen Kolben 54 konstruiert, der hin zu einer ersten Kolbenstellung (wie in 2A gezeigt) mit einer Kolbenfeder 55 vorgespannt ist. Die Kolbenfeder 55 ist ausgestaltet, um Kompressionskräfte zwischen einem Federsitz 51 und einem Scheibenteil 58 eines Kolbens 54 auszuüben. Jedoch versteht es sich, dass die Anordnung der Kolbenfeder 55 und des Federsitzes 51 im Rahmen der vorgesehenen Lehre der Erfindung erheblich variieren kann. Beispielsweise ist in den 2A und B der Federsitz 51 integral mit einem ersten Ende 84 eines Dämpfers 31 dargestellt. Alternativ kann wie in den Ausführungsbeispielen der 4A und B, 5A und B und 6A und B eine Unterlegscheibe, ein Schnappring oder sonstiges Sitzelement verwendet werden. Die Kolbenfeder 55 kann auch entweder teilweise oder zur Gänze außerhalb des Ventilkörpers 22 positioniert werden. Beispielsweise ist in dem in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel die Kolbenfeder 55a zwischen einem in dem Dämpfer 31 enthaltenen Scheibenteil 58 und einem Federsitz 51a komprimiert. Weitere Konfigurationen der Kolbenfeder 55 sind ebenfalls möglich.

Unter erneuter Bezugnahme auf 2A erstreckt sich der Kolben 54 durch ein Kolbenloch 56 in der Ventilsitz-Anordnung 32, um die Eingriffsmanschette 50 des Entlade-Ventilsitzes 46 zu kontaktieren. Bei Kontaktieren der Eingriffsmanschette 50 hält der Kolben 54 den Entlade-Ventilsitz 46 weg von den Sitzelementen 40 der Ventilsitz-Anordnung 32. Dadurch bleiben die Luftdurchgänge 42 der Sitzelemente 40 durchgängig. Folglich kann Luftdruck, der sich innerhalb der Lufteinlassleitung befindet, ungehindert durch das Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 durch den Spalt 48 zum Entweichen von Druckluft zwischen dem Entlade-Sitzventil 46 und der Innenfläche des Lochs 30 entweichen. Luftdruck kann dann fortgesetzt durch Luftdurchgänge 42 der Sitzelemente 40 in die Nut 38 der Ventilsitz-Anordnung 32 und schließlich durch die Luftausblase-Apertur 34 des Ventilkörpers 22 in die Umgebung entweichen. Durch diese Freisetzung von Luftdruck aus dem Ventilkörper 22 wird die Menge an Gegendruck in der Einlassleitung und im Ventilkörper 22 beträchtlich herabgesetzt, den der Kompressor bei Betriebsbeginn überwinden muss.

Nachdem der Kompressor zu arbeiten begonnen hat, ist es erwünscht, dass Luftdruck nur begrenzt aus dem Ventilkörper 22 entweicht, so dass der gesamte Druck in der Einlassleitung durch die Auslasslüftungsöffnungen 28 und hin zu dem Druckbehälter geleitet wird. Sobald der Kompressor zu arbeiten beginnt, steigt der Luftdruck in dem Luftkessel. Die Druckmenge, der von der Einlassleitung in das Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 strömt, ist im Allgemeinen ausreichend, um den Kolben 54 zu zwingen, die Kolbenfeder 55 zu komprimieren und zu einer der Vielzahl von Kolbenstellungen zu bewegen, die jeweils stromabwärts liegen und weiter von dem Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 weg sind als die erste Kolbenstellung. Ein Beispiel einer solchen stromabwärts gelegenen Kolbenstellung ist die Stellung des in 2B gezeigten Kolbens 54. Die genaue Stelle, an die sich der Kolben 54 im Allgemeinen bewegt, ist abhängig von der Luftdruckmenge, die von dem Kompressor in das Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 strömt.

Da steigender Luftdruck innerhalb des Ventilkörpers 22 wie in 2B gezeigt, den Kolben 54 in eine stromabwärts gelegene Kolbenstellung zwingt, hemmt den Kolben 54 die Bewegung der Entlade-Ventil-Dichtung 46 weg von dem Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 hin zur Ventilsitz-Anordnung 32 nicht mehr länger. Luft, die vom Einlassende 24 hin zum Auslassende 26 des Ventilkörpers 22 strömt, zwingt auch die Entlade-Ventil-Dichtung 46 zur Bewegung hin zu und zum Kontaktieren der Entladesitz-Elemente 40 der Ventilsitz-Anordnung 32, wobei der Luftdurchgang 42 jedes Sitzelements 40 von dem Loch 30 des Ventilkörpers 22 abgedichtet wird. Wie in 2B und den 14A–D gezeigt, schließen einige Ausführungsbeispiele drei ca. gleich weit beabstandete Sitzelemente 40 ein, um einen Drei-Punkte-Kontakt wirken zu lassen, der die Wirksamkeit der Dichtung insgesamt verbessert. Ein Einstellen der Luftströmung zwischen dem Loch 30 und der Luftausblase-Apertur 34 maximiert so die Luftdruckmenge innerhalb der Einlassleitung, welcher durch die Auslass-Lüftungsöffnungen 28 geleitet wird.

Unter nochmaliger Bezugnahme auf die 2A, schließt – wenn der Kompressor nicht in Betrieb ist und sich der Kolben 54 in einer ersten Stellung befindet, die Kolbenanordnung 52 eine Rückschlag-Ventildichtung 60 ein, die so positioniert ist, dass der Rückschlagventil-Sitz 37 abgedichtet und dadurch die Einlassleitung von dem Luftkompressor von dem Druckbehälter abgedichtet wird. Der Dichtvorgang des Rückschlagventil-Sitzes 60 gestattet sodann der Ventilsitz-Anordnung 32 und Luftausblase-Apertur 34 den Gegendruck aus der Einlassleitung zu entfernen, ohne dass Druck aus dem Druckbehälter abgelassen wird.

Sobald der Kompressor zu arbeiten beginnt und Luftdruck den Kolben 54 in eine stromabwärts gelegene Stellung treibt, strömt Luft durch das Loch 30, das sich durch den Ventilkörper 22 vorbei an der Rückschlagventil-Dichtung 60 in einen lichten Raum 62 zwischen Rückschlagventil-Sitz 60 und Ventilkörper 22 erstreckt. Wenn jedoch der Innendurchmesser von Loch 30 an vielen Positionen stromabwärts der Ventilsitz-Anordnung 32 konstant wäre, würde eine Steigerung der erzeugten Druckmenge des Kompressors lediglich den Kolben in eine stromabwärts gelegene Kolbenstellung treiben, die weiter von dem Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 weg ist, ohne notwendigerweise den Luftstrom zu erhöhen, was möglicherweise zu einer Erhöhung von Wärme und Gegendruck in dem System führen würde.

Daher schließt unter erneuter Bezugnahme auf die 2A und 2B das Loch 30, das sich durch den Ventilkörper 22 erstreckt, einen sich verjüngenden Abschnitt 64 mit einem ersten Innendurchmesser 66 und einem größeren zweiten Innendurchmesser 68 ein, wobei der erste Innendurchmesser 66 näher bei dem Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 ist als der zweite Innendurchmesser 68. Aufgrund dieser Auslegung ist der lichte Raum 62 zwischen der Rückschlagventil-Dichtung 60 und dem Ventilkörper 22 größer, wenn sich der Kolben 54 in einer stromabwärts gelegenen Stellung befindet, der weiter weg ist von dem Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 als wenn der Kolben 54 sich in einer stromabwärts gelegenen Kolbenstellung befindet, die sich näher beim Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 befindet. Folglich ist der Luftpegel, der durch das Rückschlagventil 20 strömen darf, größer, wenn sich der Kolben 54 in einer stromabwärts gelegenen Kolbenstellung befindet, die weiter von dem Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 entfernt ist als wenn sich der Kolben 54 in einer stromabwärts gelegenen Kolbenstellung befindet, die sich näher zum Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 befindet. Der sich verjüngende Ventilkörper erlaubt es, das Rückschlagventil bei Luftkompressoren bei einzusetzen, die einen Durchsatz mit unterschiedlichen Leistungsvolumina aufweisen.

Bei vielen Luftkompressoren kann das Durchsatzvolumen erzeugten Luftdrucks zyklischen Schwankungen aufgrund der Auf- und Abbewegung der mechanischen Komponenten innerhalb jedes einzelnen Kompressors unterliegen. Bei Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Rückschlagventil 20 verursachen diese Schwankungen gerne eine Auf- und Abbewegung des Kolbens 54 in verschiedene Stellungen innerhalb des Lochs 30 des Ventilkörpers 20.

Um solche Schwankungen zu verringern, ist ein Dämpfer 31 mit einem ersten Ende 84 und einem zweiten Ende 86 an dem Auslassende 26 des Ventilkörpers 20 befestigt. Das erste Ende 84 des Dämpfers 31 ist hin zu dem Auslassende 26 des Ventilkörpers 20 offen, damit sich die Kolbenanordnung 52 während des Betriebs in den Dämpfer 31 hineinerstrecken und dort verbleiben kann. Ein Stoßdämpfer 88 ist in der Nähe des zweiten Endes 86 des Dämpfers 31 positioniert, um die Bewegung der Kolbenanordnung 52 zu beschränken, wenn der Kolben 54 in eine stromabwärts gelegene Stellung bewegt wird, die am weitesten weg von dem Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 (wie in 2B gezeigt) ist und um den Kontakt zwischen der Kolbenanordnung und dem zweiten Ende 86 des Dämpfers 31 abzudämpfen. Der Dämpfer 31 kann an dem Auslassende 26 des Ventilkörpers 22 auf vielfältige Weise festgemacht werden. In den 2A und B schließt das erste Ende 84 des Dämpfers 31 einen Dämpfungsflansch 87 ein, der integral mit der Dämpferstruktur ausgebildet ist und der in das Auslassende 26 des Ventilkörpers 22 eingeführt ist. Der Ventilkörper 22 schließt eine formbare Schulter 89 ein, die mit einer Drehbank oder einem weiteren Werkzeug zum radialen Positionieren zur Ausbildung einer Schulter 89 nach innen gedreht werden kann, so dass sie in den Dämpfungsflansch 87 eingreift, um den Ventilkörper 22 in seiner Stellung zu verrasten. Der Dämpfungsflansch 87 kann auch den Federsitz 51 ausbilden. Ähnliche Schulterausgestaltungen sind in 3A und B, 8 und 10, dargestellt.

Unter kurzer Bezugnahme auf 11 wird ein Ausführungsbeispiel des Entlade-Rückschlagventils 20 gezeigt, das ähnlich dem Ausführungsbeispiel der 2A und B mit Ausnahme des Zusatzes einer Montagescheibe 91 ist, die innerhalb des Lochs 30 positioniert ist und in der Nähe des Einlassendes 24 des Ventilkörpers 22. Die Montagescheibe 91 kann in diesem Ausführungsbeispiel auch als Federsitz 51 dienen. Um das erste Ende 83 des Dämpfers 31 an dem Auslassende 26 des Ventilkörpers 22 zu sichern, wird ein gebördelter Dämpfungsflansch 87a in das Auslassende 26 eingeführt, um gegen die Montagescheibe 91 anzuliegen. Die formbare Schulter 89 wird sodann nach innen verformt, um den Dämpfer 31 in seiner Stellung zu verriegeln. Ähnliche Schulterkonfigurationen sind in 4A und B, 5A und B und 12 gezeigt.

Bei einigen Ausführungsbeispielen wie beispielsweise in 6A und B und 7A und B kann eine Montagescheibe 91b einen Entlastungsabschnitt 93 an dem Federsitz 51 zur Unterbringung und Positionierung der Kolbenfeder 55 einschließen. Unter kurzer Bezugnahme auf 9 weist eine Montagescheibe 91 einen gestreckten Federsitz 51b und einen integralen Dämpfungsflange 87b auf.

Unter erneuter Bezugnahme auf 2A und 2B schließt die Kolbenanordnung 52 einen ersten Stoßdämpfer 70 ein, der positioniert ist, um innerhalb von Loch 30 des Ventilkörpers 22 zu verbleiben, um einen Verschleiß durch Auf- und Abbewegungs- und Vibrationskontakt mit dem Ventilkörper 22 minimal zu halten. Ein Verschleiß aus einem solchen Kontakt kann weiter reduziert werden, indem ein Schmiermittel zwischen erstem Stoßdämpfer 70 und Ventilkörper 22 zugegeben wird. Unbenommen dieses Kontakts beschreiben 2A und 2B, wie der erste Stoßdämpfer 70 noch eine ausreichende Menge an Spiel hinsichtlich des Ventilkörpers 22 zulässt, um ein Strömen von Luftdruck zwischen der Rückschlagventil-Dichtung 60 und den Auslass-Lüftungsöffnungen 28 zuzulassen. Auch kann der erste Stoßdämpfer 70 wie gezeigt einen O-Ring aus Gummi oder ein sonstiges elastisches Element umfassen, das in einigen Ausführungsbeispielen an dem Scheibenabschnitt 58 des Kolbens 54 montiert ist.

Die Kolbenanordnung 52 schließt ebenfalls einen zweiten Stoßdämpfer 31 ein, um einen Verschleiß durch den Auf- und Abbewegungs- oder Vibrationskontakt mit dem Dämpfer 31 minimal zu halten. Wie auch bei dem ersten Dämpfer 70 kann ein derartiger Kontakt mit dem zweiten Stoßdämpfer 72 und Dämpfer 31 weiter durch Zugabe eines Schmiermittels reduziert werden.

15A und B zeigen vergrößerte Ansichten der Kolbenanordnung 52 und des Dämpfers 31 der 2A und B. 15A beschreibt die Kolbenanordnung 52 bei der Wegbewegung des Kolbens 54 vom Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 und 15B beschreibt die Kolbenanordnung 52 bei der Hinwegbewegung des Kolbens 54 zum Einlassende 24 des Ventilkörpers 22. Bei diesem Ausführungsbeispiel lässt der zweite Stoßdämpfer 72 der Kolbenanordnung 52 einen ausreichenden lichten Raum 74 des zweiten Stoßdämpfers zum Innendurchmesser des Dämpfers 31 zu, damit ungehindert Luft an dem zweiten Stoßdämpfer 72 vorbeistreichen kann, wenn sich der Kolben 54 weg vom und sodann hin zum Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 bewegt.

Wie es sich am besten durch einen Vergleich der 2A und B mit den 15A und B erschließt, schließt die Kolbenanordnung 52 des dargestellten Ausführungsbeispiels eine Dämpfungsdichtung 76 mit einem C-förmigen Querschnitt ein. Obwohl das gezeigte Ausführungsbeispiel eine Dämpfungsdichtung 76 einschließt, die unidirektional in Form eines O-Rings mit einer Lippendichtung ist, versteht es sich, dass weitere Auslegungen von Dämpfungsdichtungen, einschließlich weiterer unidirektionaler Dichtungsauslegungen, ebenfalls möglich sind und als im Rahmen der Erfindung liegend angesehen werden.

Wie in 15A gezeigt, ist die dargestellte Dämpfungsdichtung 76 so ausgestaltet, dass sie sich unter Einwirkung der vorbeistreichenden Luft über ihren Querschnitt nach innen biegt, wenn sich der Kolben 54 vom Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 wegbewegt, wodurch ein Dichtungsspiel 78 zur Innenfläche des Dämpfers 31 zugelassen wird. Wenn sich der Kolben 54 in diese Richtung bewegt, wird der Luftstrom nicht wesentlich behindert, wodurch eine substanzielle Kompression von Luft innerhalb des Dämpfers 31 verhindert wird. Somit tritt kein signifikanter Dämpfungsvorgang auf, wenn sich der Kolben 54 vom Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 weg und hin zum geschlossenen Ende des Dämpfers 31 bewegt.

Unter Bezugnahme auf 15B biegt sich, wenn sich der Kolben 54 hin zum Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 bewegt, die Dämpfungsdichtung 76 über ihren Querschnitt unter Einwirkung der vorbeistreichenden Luft nach außen, wodurch das Dichtungsspiel 78 nicht mehr zum Tragen kommt. Dadurch wird ein Strömen der Luft vorbei an der Dämpfungsdichtung 76 eingeschränkt.

Wie es sich am besten durch einen Vergleich der 2A und B ergibt, schließt der Dämpfer 31 weiterhin eine enge Dämpfungsblende 80 und einen Luftfilter 82 ein, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in der Nähe des zweiten Endes 86 des Dämpfers 31 positioniert sind. Mit Bewegen des Kolbens 54 hin zu dem Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 kann keine Luft an der Dämpfungsdichtung 76 vorbeistreichen und wird daher durch die Dämpfungsblende 80 und den Luftfilter 82 in den Dämpfer 31 gezogen, wodurch die Geschwindigkeit, mit der der Kolben 54 sich hin zum Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 bewegen kann, signifikant beschränkt wird. Somit bewirkt das in 2A und B und 15A und B dargestellte Ausführungsbeispiel einen Dämpfungsvorgang nur dann, wenn sich der Kolben 54 hin zum Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 bewegt.

Obgleich die Ausführungsbeispiele der 2A und B und 15A und B jeweils einen zweiten Stoßdämpfer 72 einschließen, um einen Verschleiß durch Vibration zu reduzieren, versteht es sich, dass bei bestimmten Ausführungsbeispielen der zweite Stoßdämpfer 72 weggelassen werden kann und/oder die unidirektionale Dichtung 76 verwendet werden kann, um eine vibrationsverschleißmindernde Aufgabe zu erfüllen. Unter Bezugnahme auf die 8 wird eine Kolbenanordnung 52 gezeigt, bei der ein zweiter Stoßdämpfer vorhanden ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfüllt die unidirektionale Dichtung 76 sowohl eine abdichtende als auch eine vibrationsverschleißmindernde Aufgabe. Ein zusätzliches Schmiermittel kann dem Dämpfer 31 beigegeben werden, um den Verschleiß durch Vibration noch weiter zu reduzieren.

Auch versteht es sich, dass alternative Ausgestaltungen der Kolbenanordnung 52 möglich und im Rahmen der Erfindung vorgesehen sind. Beispielsweise zeigen 3A und B ein Ausführungsbeispiel des Entlade-Rückschlagventils 20, bei der die Kolbenanordnung 52 eine Kugel 90 einschließt, die sowohl als Rückschlagventil-Dichtung 60a und erster Stoßdämpfer 70a dient, wobei die Kugel 90 so positioniert ist, dass sie den Rückschlagventil-Sitz 37 kontaktiert und abdichtet, wenn der Kolben 54a in der ersten Kolbenstellung ist und so positioniert ist, um sich zu erstrecken, um einen Vibrationskontakt zwischen dem Kolben 54a und der Innenfläche des Lochs 30 zu verhindern. Die Kugel 90 kann Gummi, Teflon oder sonstiges geeignetes Material zum Abdichten und zum Minimieren von Verschleiß- und Vibrationskontakt zwischen dem Ventilkörper 22 und dem Kolben 54 umfassen.

In dem in 3A und B beschriebenen Ausführungsbeispiel ist eine Entladebüchse 92 auf- und abbeweglich positioniert, um sich zwischen der Kugel 90 und der Entlade-Ventil-Dichtung 46 zu erstrecken, wenn sich der Kolben 54a in der ersten (wie in 3A gezeigten) Position befindet. Wie in den Figuren gezeigt, kann die Entladebüchse 92 integral mit dem Eingriffskragen 50 des Entlade-Ventilsitzes 46 ausgebildet sein und so ausgestaltet sein, dass sie sich in Kontakt mit der Kugel 90 befindet, während sich der Kolben 54a in der ersten Kolbenstellung befindet. In dieser Position hält die Entladebüchse 92 die Entladeventil-Dichtung 46 von den Entlade-Sitzelementen 40 der Ventilsitz-Anordnung 32 fern. Dadurch kann Luft vom Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 zur Luftausblase-Apertur 34 strömen, während die Kugel 90 den Luftdruck in dem Druckbehälter aufrechterhält, indem der Rückschlagventil-Sitz 37 kontaktiert wird und das Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 gegen die Auslass-Lüftungsöffnungen 28 abgedichtet wird.

Wenn der Kompressor angefahren wird, zwingt ein erhöhter Luftdruck die Kugel 90 dazu, den Kolben 54a in eine (wie in 3B gezeigte) stromabwärts gelegene Position zu drücken. Dadurch wird die Kugel 90 außer Kontakt mit der Entladebüchse 92 gebracht, wodurch der Entladeventil-Dichtung 46 gestattet wird, sich im Kontakt mit den Entlade-Sitzelementen 40 zu bewegen und diese gegen Entladesitzelemente 40 abzudichten. Die Luft kann dann ungehindert vom Einlassende 24 zu den Auslass-Lüftungsöffnungen 28 an den Auslassenden 26 des Ventilkörpers 22 strömen, indem sie durch das Spiel zwischen der Kugel 90 und der Innenfläche des Ventilkörpers 22 hindurchstreicht.

Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Rückschlagventil-Dichtung 60 auch einen ersten Stoßdämpfer 70 umfassen. Unter Bezugnahme auf die 4A und B ist der erste Stoßdämpfer 70 ausgestaltet, um das Spiel mit dem Ventilkörper 22 aufzuheben, wenn sich der Kolben 54 in der ersten Kolbenstellung (wie in 4A gezeigt) befindet, wodurch das Einlassende 24 von dem Auslassende 26 des Ventilkörpers 22 abgedichtet wird. Unter Bezugnahme auf die 4B wird beim Anfahren des Kompressors, um den Luftdruck zu erhöhen und um den Kolben 54 in eine stromabwärts gelegene Kolbenstellung zu zwingen, das Spiel zwischen der Rückschlagventil-Dichtung 60 und dem Ventilkörper 22 aufgrund des sich verjüngenden Teils 64 des Lochs 30, das sich durch den Ventilkörper 22 erstreckt, wiederhergestellt.

Das in den 4A und 4B beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt auch, wie die Kolbenanordnung 52 modifiziert werden kann, um eine Dämpfungsdichtung 76a zu beinhalten, bei der es sich um eine bidirektionale Dichtung handelt, und um den Bedarf nach einem zweiten Stoßdämpfer 72 zu eliminieren. In dem in 4A und 4B gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Dämpferdichtung 76a einen flexiblen O-Ring, der sich über die Breite des Zylinderspiels 77 erstreckt, so dass kein Dichtungsspiel zwischen der Kolbenanordnung 52 und dem Dämpfer 31 besteht. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Dämpfungsdichtung 76a ein Material umfassen, das sich eignet, den vibrationsbedingten Verschleiß zwischen dem Dämpfer 31 und der Kolbenanordnung 52 zu minimieren, und das mit einem Schmiermittel zur Minderung der Reibung während des Betriebs kombiniert werden kann. Aufgrund der kreisförmigen oder ovalen Querschnittsform der Dämpfungsdichtung 76a in diesem Ausführungsbeispiel eliminiert die Dämpfungsdichtung 76a das Dichtungsspiel unabhängig von der Richtung, in der sich die Dämpfungsdichtung 76a bewegt. Auf diese Weise lässt dieses Ausführungsbeispiel einen Dämpfungsvorgang zu, wenn sich der Kolben 54 sowohl hin zu und weg von dem Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 bewegt. Zusätzlich kann ein Schmiermittel dem Dämpfer 31 zugegeben werden, um den Vibrationsverschleiß weiter herabzusetzen.

Unter Bezugnahme auf die 6A und B und 7A und B können einige Ausführungsbeispiele einen zweiten Stoßdämpfer 76b beinhalten, der eine Kombination aus einem Gummi- oder Polymer-Kompressionsring 94 oder einem Dichtungsring 96 sein kann. Der Dichtungsring 96 umfasst ein äußerst reibungsarmes Material wie Teflon. Bei einer solchen Konfiguration ist der Kompressionsring 94 auf der Kolbenanordnung 52 in Inneren des Teflon-Rings 96 innerhalb einer Dämpfungsnut 97 positioniert. Der Dichtungsring 96 wird sodann durch den Kompressionsring 94 zwischen der Kolbenanordnung 52 und der Innenfläche des Dämpfers 31 komprimiert. Während des Betriebs wird die Reibung mit dem Dämpfer 31 aufgrund der Materialzusammensetzung des Dichtungsrings beträchtlich reduziert, während die Kompressionskräfte des Kompressionsrings 94 auf die Kolbenanordnung 52 und den Dämpfer 31 dazu neigen, die Form des Dichtungsrings 96 zu bewahren, wodurch die Dichtungswirkung des Dichtungsrings 96 gefördert wird. Aufgrund der konstanten Abdichtung des Dichtungsrings 96 kommt es zum Dämpfungsvorgang, wenn sich der Kolben 54 sowohl hin zu als auch weg von dem Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 bewegt.

Obwohl die Erfindung mit Ventilsitz-Anordnung 32 wie in den 14A–D aufgezeigt und beschrieben wurde, versteht es sich weiterhin, dass bei einigen Ausführungsbeispielen Modifikationen sowohl an der Ventilsitz-Anordnung 32 als auch der Luftausblase-Apertur 34 vorgenommen werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise zeigen 5A und B ein erfindungsgemäßes Entlade-Rückschlagventil 20, das ein Auslöse-Rückschlagventil 98 in der Luftausblase-Apertur 34 aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Luftausblase-Apertur 34a von dem Loch 30 in das Umfeld von Ventilkörper 22, wobei die Luftausblase-Apertur 34a eine Ausblaskammer 100 aufweist, in der eine Ausblase-Gestängeanordnung 102 und Dichtungsfläche 104 des Auslöse-Rückschlagventils 98 enthalten sind. Die Ausblase-Gestängeanordnung 102 schließt eine Ausblase-Scheibe 106 und ein Ausblasgestänge 108 ein, wobei das Ausblas-Gestänge 108 mit der Ausblase-Scheibe 106 verbunden ist und sich von der Ausblase-Scheibe 106 in das Loch 30 des Ventilkörpers 22 erstreckt. Wie sich am besten aus einem Vergleich der 5A mit der 5B ergibt, ist im Allgemeinen ausreichend Raum in der Ausblase-Kammer 100 vorhanden, damit sich die Ausblase-Gestängeanordnung 102 um die Ausblase-Scheibe 106 verschwenken kann.

Unter Bezugnahme auf die 5A ist die Kolbenanordnung 52 im Betrieb so ausgestaltet, um das Lüftungsgestänge 108 zu kontaktieren, wenn sich der Kolben 52 wie gezeigt in der ersten Kolbenstellung befindet. Dies zwingt die Ausblase-Gestängeanordnung 102 zum Verschwenken in eine Richtung, in der sich die Ausblase-Scheibe 106 teilweise von der Dichtfläche 104 der Ausblase-Kammer 100 zurückzieht, um eine Öffnung durch die Luftausblase-Apertur 34 zu schaffen. Dadurch kann auch Luftdruck vom Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 entweichen, wenn die Kolbenanordnung 52 den Druckbehälter vom Einlassende des Ventilkörpers 22 abdichtet.

Unter Bezugnahme auf 5B wird die Kolbenanordnung 52 nach Anschalten des Kompressors gezeigt, um das Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 mit Luft zu beaufschlagen. Der gestiegene Luftdruck zwingt den Kolben 54 zur Bewegung in eine stromabwärts gelegene Stellung, so dass der Kolben 54 keinen Kontakt mehr mit dem Ausblasegestänge 108 hat. Beim Hindurchströmen von Luft durch das Kolbenloch 56 der Ventilsitz-Anordnung 32 und vorbei an der Rückschlagventil-Dichtung 60 zum Auslassende 26 des Ventilkörpers 22 drückt der gestiegene Luftdruck ebenfalls gegen die Ausblasescheibe 106 im Innern der Ausblasekammer 100. Da die Kolbenanordnung 52 die Bewegung des Ausblasegestänges 108 nicht mehr einschränkt, kann sich die Ausblasescheibe 106 frei unter der Kraft des gestiegenen Luftdrucks verschwenken, um die Ausblasescheibe 106 in die Lage zu versetzen, die Dichtungsfläche 104 der Ausblasekammer 100 abzudichten. Wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt, kann die Dichtungsfläche 104 ein Dichtungsprofil 110 einschließen, um diese Abdichtungswirkung zu erhöhen.

Bei einem weiteren in 6A und B gezeigten Ausführungsbeispiel beschreibt das sich durch den Ventilkörper 22 erstreckende Loch 30 eine nichtlinearen Achse, wobei die Luftausblase-Apertur 34b ein Schaft-Rückschlagventil 112 in einer Ausblasekammer 100 hat. In der Ausblasekammer 100a weist das Schaft-Rückschlagventil 112 einen Schaft-Federsitz 114 und einen Schaft-Sitz 116 auf. Eine Schaft-Anordnung 118 schließt einen Schaft-Kopf 120, Schaft-Dichtung 122, Schaft-Gestänge 124 und Schaft-Feder 126 ein. Der Schaft-Kopf 120, Schaft-Dichtung 122 und Schaft-Feder 126 sind innerhalb der Ausblasekammer 100 positioniert, während sich das Schaft-Gestänge 124 von dem Schaft-Kopf 120 in das Loch 30 des Ventilkörpers 22 erstreckt. Die Schaft-Feder 126 ist zwischen dem Schaft-Kopf 120 und dem Schaft-Federsitz 114 positioniert, um die Schaft-Dichtung 122 vorzuspannen und gegen den Schaft-Sitz 116 abzudichten.

Unter Bezugnahme auf 6A kontaktiert die Kolbenanordnung 52 das Schaft-Gestänge 124, wenn der Kompressor abgeschaltet wird und kein zusätzlicher Luftdruck auf das Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 beaufschlagt wird, indem sie die Schaft-Anordnung 118 in eine Richtung weg vom Auslassende 26 des Ventilkörpers 22 drückt. Dadurch wird die Schaft-Feder 126 zwischen dem Schaft-Kopf 120 und dem Schaft-Federsitz 114 komprimiert und die Schaft-Dichtung 122 von dem Schaft-Sitz 116 entfernt, wodurch Luftdruck vom Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 in die Ausblase-Kammer 100 eintreten und durch die Luftausblase-Apertur 34 austreten kann.

In 6B ist die Kolbenanordnung 52 mit stromabwärts gelegenem Kolben 54 dargestellt, nachdem der Kompressor damit beginnt, das Einlassende 24 des Ventilkörpers 22 mit mehr Druckluft zu beaufschlagen. Sobald der Kolben 54 sich zur stromabwärts gelegenen Kolbenstellung bewegt, wird die Bewegung des Schaft-Gestänges 124 nicht mehr von der Kolbenanordnung 52 eingeschränkt. Die Federkraft der Schaft-Feder 126 ist im Verhältnis zur komprimierbaren Oberfläche des Schaft-Gestänges 124 größer als die Federkraft der Kolbenfeder 55 im Verhältnis zur komprimierbaren Oberfläche der Kolbenanordnung 52. Somit ist selbst dann, wenn sich der Kolben 52 in der stromabwärts gelegenen Kolbenstellung befindet, die am weitesten von dem Schaft-Rückschlagventil 112 (wie in 6B gezeigt) weg ist, die Kraft der Kompressor-Luftdrucks normalerweise nicht ausreichend, um die Kraft der Schaft-Feder 126 zu überwinden. Dadurch wird die Schaft-Feder 126 in die Lage versetzt, die Schaft-Dichtung 122 gegen den Schaft-Sitz 116 zu zwingen und das Schaft-Rückschlagventil 112 zu schließen.

Obwohl die Erfindung mit einer Kolbenanordnung 52 aufgezeigt und beschrieben wurde, die einen Kolben 54 einschließt, der eine Einzelkomponente umfasst, die sich in den Dämpfer 31 erstreckt, versteht es sich weiterhin, dass die Kolbenanordnung 52 so ausgestaltet sein kann, dass sich andere Komponenten in den Dämpfer 31 oder in sonstige Bereiche des Entlade-Rückschlagventils 20 erstrecken. Beispielsweise schließt unter Bezugnahme auf 9 die gezeigte Kolbenanordnung 52 einen Fortsatz 128 ein, der mit dem Kolben 54 verbunden ist, so dass der Fortsatz 128 bei Betrieb des Rückschlagventils 20 innerhalb des Dämpfers 31 verbleiben kann. Der Fortsatz 128 kann an dem Kolben durch einen Keilbeschlag, Nietbeschlag, angeschweißten oder in sonstiger zweckmäßiger Weise verbundenen Beschlag befestigt werden.

Für den Fachmann versteht es sich, dass die verschiedenen Merkmale dieser vorstehend beschriebenen Erfindung in unterschiedlichen Kombinationen mit anderen Bauteilen verwendet werden können, ohne die Lehre der Erfindung zu verlassen. Somit sind die angefügten Ansprüche dahingehend zu verstehen, dass darunter äquivalente Entlade-Rückschlagventile subsumiert sind, die nicht von der Lehre der Erfindung abweichen.


Anspruch[de]
Entlade-Rückschlagventil (20), das zwischen einem Kompressor und einem Luftkessel zu installieren ist, umfassend einen lang gestreckten Ventilkörper (22) mit einem Einlassende (24) und einem Auslassende (26) und einem sich von dem Einlassende (24) zu dem Auslassende (26) hindurch erstreckenden Loch (30); eine Luftausblase-Apertur (34), die sich durch den Ventilkörper (22) von einer Stellung in dem Loch (30) erstreckt; und eine Entlade-Ventil-Dichtung (46), die auf- und abbeweglich montiert ist, um sich entlang eines Pfades innerhalb dieses Lochs zu bewegen; dadurch gekennzeichnet, dass das Entlade-Rückschlagventil weiterhin umfasst:

eine Ventilsitz-Anordnung (32), die in dem Loch (30) zwischen der Entlade-Ventildichtung (46) und dem Auslassende (26) des Ventilkörpers (22) installiert ist, wobei die Ventilsitz-Anordnung (32) einen Umfang und eine Nut um diesen Umfang (38) hat, wobei die Nut (38) der Ventilsitz-Anordnung (32) der Luftausblase-Apertur (34) benachbart ist, wenn die Ventilsitz-Anordnung in dem Ventilkörper (22) installiert ist;

wobei die Ventilsitz-Anordnung (32) eine Vielzahl erhabener Entlade-Sitzelemente (40) hat, die sich hin zu dem Einlassende (24) des Ventilkörpers (22) und in den Pfad der Entlade-Ventil-Dichtung (46) erstrecken, wobei Entlade-Sitzelemente (40) zumindest einen Durchgang (42) haben, der von der Nut (38) hin zu dem Einlassende (24) des Ventilkörpers (22) führt; wobei die Ventilsitz-Anordnung (32) einen Rückschlagventil-Sitz (37) hat; eine in dem Loch (30) des Ventilkörpers (22) montierte Kolben-Anordnung (52), wobei die Kolben-Anordnung (52) einen Kolben (54), eine Kolbenfeder (55) und eine Rückschlagventil-Dichtung (60) einschließt, wobei die Kolbenfeder (55) normalerweise den Kolben (54) hin zu dem Einlassende (24) des Ventilkörpers (22) in eine erste Kolbenstellung vorspannt, wenn der Kompressor abgeschaltet wird;

wobei die Kolben-Anordnung (52) eine Größe hat und in einer Position innerhalb des Lochs (30) liegt, die sie in die Lage versetzt, die Entladeventil-Dichtung (46) weg von den Sitzelementen (40) zu zwingen, wenn sich der Kolben (54) in der ersten Kolbenstellung befindet, wobei die Rückschlagventil-Dichtung (60) so positioniert ist, um den Rückschlagventil-Sitz (37) zu kontaktieren, wenn sich der Kolben (54) in der ersten Kolbenstellung befindet;

wobei das Entlade-Rückschlagventil (20) ein Strömen von Luft zwischen der Entlade-Ventil-Dichtung (46) und der Ventilsitz-Anordnung (32) durch den zumindest einen Durchgang (42) der Entlade-Sitzelemente (40) in die Nut (38) der Ventilsitz-Anordnung (32) erlaubt und ein Austreten von Luft aus dem Entlade-Rückschlagventil (20) durch die Luftausblase-Apertur (34) erlaubt, wenn die Kolben-Anordnung (52) die Entlade-Ventil-Dichtung (46) von den Entlade-Sitzelementen (40) weghält;

wobei der Kolben (54) beweglich ist von einer ersten Kolbenstellung hin zu zumindest einer stromabwärts gelegenen Kolbenstellung, die von dem Einlassende (24) des Ventilkörpers (22) weiter weg ist als die erste Kolbenstellung, wenn der Kompressor angestellt wird, um den Druck innerhalb des Luftkessels zu erhöhen;

wobei es die Kolben-Anordnung (52) erlaubt, die Entlade-Ventil-Dichtung (46) hin zu den Entlade-Sitzelementen (40) zu bewegen und diese zu kontaktieren, wenn sich der Kolben (54) hin zu einer der stromabwärts gelegenen Kolbenstellungen bewegt, wodurch er verhindert, dass Luft von dem Einlassende (24) des Körpers (22) zu der Luftausblase-Apertur (34) gelangt, wenn sich der Kolben (54) in einer der stromabwärts gelegenen Kolbenstellungen befindet;

wobei der Kolben (54) durch die Kolbenfeder (55) hin zur ersten Kolbenstellung beweglich ist, wenn der Luftkompressor geringere Luftmengen von dem Luftkompressor zu dem Luftkessel hin zwingt.
Entlade-Rückschlagventil (20) nach Anspruch 1, das einen Dämpfer (31) einschließt, der mit dem Ventilkörper (22) verbunden ist, wobei der Dämpfer (31) so ausgestaltet ist, um die Bewegung des Kolbens (54) zu dämpfen, wobei der Dämpfer (31) einen Dämpfungszylinder mit einem ersten Ende (84), einem zweiten Ende (86) und einem Innendurchmesser umfasst, wobei das erste Ende des Dämpfungszylinders am Auslassende (26) des Ventilkörpers (20) positioniert ist, das zweite Ende (86) des Dämpfungszylinders eine hindurchverlaufende Dämpfungsblende (80) hat, wobei sich die Kolben-Anordnung (52) in den Dämpfungszylinder erstreckt, wenn sich der Kolben (54) in der ersten Kolbenstellung befindet. Entlade-Rückschlagventil (20) nach Anspruch 1, das einen Dämpfer (31) einschließt, der mit dem Ventilkörper (22) verbunden ist, wobei der Dämpfer (31) so ausgestaltet ist, um die Bewegung des Kolbens (54) zu dämpfen, wobei der Dämpfer (31) weiterhin umfasst:

einen Dämpfungszylinder (31) mit einem ersten Ende (84), einem zweiten Ende (86) und einem Innendurchmesser, wobei das erste Ende (84) des Dämpfungszylinders am Auslassende (26) des Ventilkörpers (20) positioniert ist, das zweite Ende (86) des Dämpfungszylinders eine hindurchverlaufende Dämpfungsblende (80) hat;

wobei sich die Kolben-Anordnung (52) in den Dämpfungszylinder (31) erstreckt, wenn sich der Kolben (54) in der ersten Kolbenstellung befindet; einen unidirektionale Dichtung (76), die positioniert ist, um ein Strömen von Luft zwischen dem Innendurchmesser des Dämpfungszylinders (31) und der Kolben-Anordnung (52) zuzulassen, wenn sich der Kolben (54) hin zu dem Auslassende (26) des Ventilkörpers (20) bewegt; wobei die unidirektioneale Dichtung (76) ebenfalls positioniert ist, um ein Strömen von Luft zwischen dem Innendurchmesser des Dämpfungszylinders (31) und der Kolben-Anordnung (52) zu verhindern, wenn sich der Kolben weg von dem Auslassende (26) des Ventilkörpers (20) bewegt.
Entlade-Rückschlagventil (20) nach Anspruch 1, das einen Dämpfer (31) einschließt, der mit dem Ventilkörper (22) verbunden ist, wobei der Dämpfer (31) so ausgestaltet ist, um die Bewegung des Kolbens (54) zu dämpfen, wobei der Dämpfer (31) weiterhin umfasst:

einen Dämpfungszylinder (31) mit einem ersten Ende (84), einem zweiten Ende (86) und einem Innendurchmesser, wobei das erste Ende (84) des Dämpfungszylinders (31) am Auslassende (26) des Ventilkörpers (20) positioniert ist, das zweite Ende (86) des Dämpfungszylinders (31) eine hindurchverlaufende Dämpfungsblende (80) hat;

wobei sich die Kolben-Anordnung (52) in den Dämpfungszylinder (31) erstreckt, wenn sich der Kolben (54) in der ersten Kolbenstellung befindet; eine O-Ring-Dichtung (76), die positioniert ist, um ein Strömen von Luft zwischen dem Innendurchmesser des Dämpfungszylinders (31) und der Kolben-Anordnung (52) zu verhindern, wenn sich der Kolben (54) hin zu dem Auslassende (26) des Ventilkörpers (20) bewegt; wobei die O-Ring-Dichtung (76) ebenfalls positioniert ist, um ein Strömen von Luft zwischen dem Innendurchmesser des Dämpfungszylinders (31) und der Kolben-Anordnung (52) zu verhindern, wenn sich der Kolben (54) weg von dem Auslassende (26) des Ventilkörpers (20) bewegt.
Entlade-Rückschlagventil (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Rückschlagventil-Dichtung (60) einen auf dem Kolben (54) montierten O-Ring umfasst. Entlade-Rückschlagventil (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kolben-Anordnung (52) eine Kugel (90) einschließt, die positioniert ist, um sich mit dem Kolben (54) auf- und abzubewegen und den Rückschlagventil-Sitz zu umfassen, wobei die Kugel (90) den Rückschlagventil-Sitz (37) kontaktiert, wenn sich der Kolben (54) in der ersten Kolbenstellung befindet. Entlade-Rückschlagventil (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kolben-Anordnung (52) einen auf dem Kolben (54) zwischen der Ventilsitz-Anordnung (32) und dem Auslassende (26) des Ventilkörpers (22) montierten Stoßdämpfer (70) einschließt, wobei der Stoßdämpfer (70) eine Größe hat, die eine ausreichende Menge an Spiel hinsichtlich des Körpers (22) zulässt, um ein Strömen von Luftdruck von der Rückschlagventil-Dichtung (60) zu dem Auslassende (26) des Ventilkörpers (22) zuzulassen, wenn sich der Kolben (54) in einer Stellung befindet, die stromabwärts der ersten Kolbenstellung liegt. Entlade-Rückschlagventil (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Kolben-Anordnung (52) einen einen O-Ring umfassenden, auf dem Kolben (54) zwischen der Ventilsitz-Anordnung (32) und dem Auslassende (26) des Ventilkörpers (22) montierten Stoßdämpfer (70) einschließt, wobei der Stoßdämpfer (70) eine Größe hat, die eine ausreichende Menge an Spiel hinsichtlich des Ventilkörpers (22) zulässt, um ein Strömen von Luftdruck von der Rückschlagventil-Dichtung (60) zum Auslassende (26) des Ventilkörpers zuzulassen. Entlade-Rückschlagventil (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kolben-Anordnung (52) einen ersten Stoßdämpfer (70) einschließt, der eine Kugel (90) umfasst, die positioniert ist, um sich mit dem Kolben (54) auf- und abzubewegen, wobei der Stoßdämpfer (70) eine Größe hat, die eine ausreichende Menge an Spiel hinsichtlich des Ventilkörpers (22) zulässt, um ein Strömen von Luftdruck von der Rückschlagventil-Dichtung (60) zu dem Auslassende (26) des Ventilkörpers (22) zuzulassen. Entlade-Rückschlagventil (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kolben-Anordnung (52) eine Kugel (90) einschließt, die positioniert ist, um sich mit dem Kolben (54) auf- und abzubewegen, wobei die Kugel (60) die Rückschlagventil-Dichtung (90) umfasst und den Rückschlagventil-Sitz (37) kontaktiert, wenn sich der Kolben (54) in der ersten Kolbenstellung befindet, wobei die Kugel (90) weiterhin einen ersten Stoßdämpfer (70) umfasst, der eine Größe hat, die eine ausreichenden Menge an Spiel hinsichtlich des Ventilkörpers (22) zulässt, um ein Strömen von Luftdruck von der Rückschlagventil-Dichtung (90) zum Auslassende (26) des Ventilkörpers (22) zuzulassen. Entlade-Rückschlagventil (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vielzahl erhabener Entlade-Sitzelemente (40) drei ungefähr gleich beabstandete Sitzelemente (40) umfasst. Entlade-Rückschlagventil (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Vielzahl erhabener Entlade-Sitzelemente (40) drei ungefähr gleich beabstandete Sitzelemente (40) umfasst, wobei jedes Entlade-Sitzelement (40) einen Durchgang (42) hat, der von der Nut (38) hin zu dem Einlassende (24) des Ventilkörpers (22) führt. Entlade-Rückschlagventil (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Entladeventil-Dichtung (46) ein Material umfasst, das ausreichend nachgiebig ist, um zuzulassen, dass die Entlade-Sitzelemente (40) eine Dichtung gegen die Entlade-Ventil-Dichtung (46) eindrücken, wenn die Entlade-Ventil-Dichtung (46) die Entlade-Sitzelemente (40) kontaktiert. Entlade-Rückschlagventil (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Ventilsitz-Anordnung (32) ein Kolbenloch (56) einschließt, durch das sich die Kolben-Vorrichtung (52) erstreckt, um den Entlade-Ventilsitz (46) zu kontaktieren, wenn sich der Kolben (54) in der ersten Kolbenstellung befindet, wobei das Kolbenloch (56) ein Strömen von Luft von dem Einlassende (24) des Ventilkörpers hin zu dem Auslassende (26) des Ventilkörpers (22) erlaubt, wenn sich der Kolben (54) in einer stromabwärts gelegenen Kolbenstellung befindet. Entlade-Rückschlagventil (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Entlade-Ventil-Dichtung (46) ein Kolbenloch (49) einschließt, durch das Luft von dem Einlassende (24) des Ventilkörpers (22) hin zu dem Auslassende (26) des Ventilkörpers (22) strömen kann, wenn es der Kolben (54) der Entlade-Ventil-Dichtung (46) zulässt, die Entlade-Sitzelemente (40) zu kontaktieren. Entlade-Rückschlagventil (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die zumindest eine stromabwärts gelegene Kolbenstellung eine Vielzahl von stromabwärts gelegenen Kolbenstellungen umfasst, in die sich der Kolben (54) bewegen kann, wenn der Kompressor angestellt wird, um den Druck innerhalb des Luftkessels zu erhöhen, wobei der Kolben (54) bei einer Zunahme der Größe des Luftdrucks aus dem Kompressor um eine größere Entfernung von der ersten Stellung bewegbar ist. Entlade-Rückschlagventil (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Loch (30) des Ventilkörpers (22) einen sich verjüngenden Abschnitt (6668) hat, der zumindest einen ersten Innendurchmesser (66) und zumindest einen zweiten Innendurchmesser (68) einschließt, der größer ist als der erste Innendurchmesser (66), wobei der erste Innendurchmesser (66) des sich verjüngenden Abschnitts näher an dem Einlassende (24) des Ventilkörpers (22) ist als der zweite Innendurchmesser (68) des sich verjüngenden Abschnitts;

einen ersten Spielraum, der zwischen der Rückschlagventil-Dichtung (60) und dem sich verjüngenden Abschnitt (66-68) des Ventilkörpers (22) besteht; wenn sich der Kolben (54) in eine der ersten stromabwärts gelegenen Kolbenstellungen bewegt, wobei der erste Spielraum eine erste Höhe eines Luftstrom erlaubt; einen zweiten Spielraum, der zwischen der Rückschlagventil-Dichtung (60) und dem sich verjüngenden Abschnitt (66-68) des Ventilkörpers (22) besteht, wenn sich der Kolben (54) in eine zweite der stromabwärts gelegenen Kolbenstellungen bewegt, wobei die zweite der stromabwärts gelegenen Stellungen weiter weg von dem ersten Ende (24) des Ventilkörpers (22) ist als die erste der stromabwärts gelegenen Kolbenstellungen, wobei der zweite Spielraum eine zweite Höhe eines Luftstroms erlaubt, wobei der zweite Spielraum größer ist als der erste Spielraum, wobei die zweite Höhe des Luftstroms größer ist als die erste Höhe des Luftstroms.
Entlade-Rückschlagventil (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Loch (30) einen stromaufwärts gelegenen Innendurchmesser hat, der stromaufwärts der Ventilsitz-Anordnung (32) liegt, wobei die Entladeventil-Dichtung (60) einen Außendurchmesser hat, wobei der stromaufwärts gelegene Innendurchmesser des Lochs (30) größer ist als der Außendurchmesser der Entladeventil-Dichtung (60), um einen Spalt zum Entweichen von Druck zuzulassen, wobei es der Spalt zum Entweichen von Druck zulässt, dass Luft aus dem Einlassende (24) des Ventilkörpers (22) an der Entladeventil-Dichtung (60) hin zum Durchgang der Entladeventil-Elemente (40) vorbeistreicht, wenn sich der Kolben (54) in der ersten Kolbenstellung befindet. Entlade-Rückschlagventil (20) nach Anspruch 1, das einen mit dem Ventilkörper (22) verbundenen Dämpfer (31) einschließt, wobei der Dämpfer (31) so ausgelegt ist, dass die Bewegung des Kolbens (54) gedämpft wird.






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