DE10028398A1

DE10028398A1 - Vorfederrückschlagventil

Info

Publication number: DE10028398A1
Application number: DE10028398A
Authority: DE
Inventors: Guenter Stein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-06-13
Filing date: 2000-06-13
Publication date: 2001-12-20
Anticipated expiration: 2020-06-14
Also published as: DE10028398B4

Abstract

Es wird ein Rückschlagventil vorgeschlagen als Baueinheit bei dem das bewegliche Ventil (1) entgegen der Kraft einer Druckfeder (4) öffnet, welche stomauf des Ventilsitzes (8) angeordnet ist und über einen im Ventilgehäuse (2) geführten Zapfen (6) am mit diesem Zapfen (6) fest verbundenen Ventilglied (1) eingreift.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Rückschlagventil für strömbare Medien nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei einem bekannten gattungsgemäßen Rückschlagventil (DE-OS 40 25 488 bzw. EP-PS 0 302 068) ist vor allem eine Minimierung der äußeren Einbaumaße des Ventilgehäuses bei einem maximalen Durchströmquerschnitt angestrebt. Außerdem soll durch Ventilglied und Schließfeder das durchströmende Medium so gering wie möglich behindert oder beeinflußt werden, wobei besonders die dem strömenden Medium ausgesetzte Feder Nachteile mit sich bringen kann. Diese Nachteile wirken sich besonders dann aus, wenn die Feder stromab des Ventilsitzes angeordnet ist. In manchen Anwendungsfällen derartiger Minirückschlagventile sind solche Einflüsse äußerst störend, abgesehen davon, daß besonders in diesem Bereich die Einhaltung eines möglichst großen Durchströmqquerschnittes problematisch ist, schon allein wegen des vorgegebenen Durchmessers der Schraubenfeder und des damit verbundenen Maximaldurchströmquerschnitts. Während der Durchströmquerschnitt im Ventilsitzbereich aufgrund des steuerbaren Hubes des Ventilgliedes an sich unproblematisch ist und auch die Ausnehmungen stromab des Ventilsitzes im Ventilglied selbst verhältnismäßig groß gehalten werden können um dadurch eine Verringerung des Durchströmquerschnittes zu vermeiden ist hingegen im Bereich stromab des Ventilgliedes also im Bereich der Schließfeder oder diesbezüglicher Stütz- oder Verwirbelungsverhinderungshülsen die Querschnittseinhaltung problematisch. Bei innen durchströmten Federn wirkt sich als Grenze für den maximalen Durchströmquerschnitt der verbleibende Restdurchmesser gemäß der bekannten quadratischen Funktion eine Flächenberechnung eines Kreises aus, während bei den Lösungen, bei denen die Schließfeder außen umströmt wird der Nachteil einer Feder mit geringerem Zylinderdurchmesser in Kauf genommen werden muß bzw. der weitere Abfluß des Mediums innerhalb der Abflußbohrung problematisch sein kann.

Die Erfindung und ihre Vorteile

Das erfindungsgemäße Rückschlagventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der stromab des Ventilsitzes vorhandene verbleibende Raum im Ventilgehäuse, der sogenannte schädliche Raum äußerst klein gehalten werden kann bei einem maximalen Durchströmquerschnitt - keine zusätzlichen Teile in der Abflußbohrung ohne daß deshalb stromauf des Ventilsitzes strömungstechnische oder bauliche Probleme entständen. Besondere Vorteile bestehen auch bei Einsatz dieses Rückschlagventiles als Saugventil, da die für die Saugwirkung beaufschlagte Fläche stromab des Ventilsitzes unbehindert vom Medium beaufschlagbar ist.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient als Schließkraft eine mit Druck arbeitende Schraubenfeder, welche sich einenends am Gehäuse abstützt und andernends an einem Zapfen angreift entgegen der Strömungsrichtung am Ventilglied angeordnet ist. Ein solcher Zapfen wird vorzugsweise einstückig mit dem Ventilglied gebildet insbesondere wenn es sich um besonders kleine Rückschlagventile handelt. Vorteilhafterweise bildet der Zapfen auch eine radiale Stütze der Schraubenfeder gegen Abknicken.

Nach einer weiteren vorteilahften Ausgestaltung der Erfindung ragt der Zapfen durch die Schraubenfeder und weist zu deren Abstützung am freien Ende eine für die Federmontage demontierbares Auflager auf. Bei diesem Auflager kann es sich um einen Sicherungsring handeln, der in eine entsprechende Ringnut des Zapfens eingreift.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist stromauf des Ventilsitzes im Gehäuse ein Ringraum um das Ventilglied angeordnet, welche über radiale Öffnungen mit dem Strömungszufluß verbunden ist. Derartige kleine Rückschlagventile werden meist nachträglich in ein größeres Bauteil beispielsweise Maschinenblock in eine entsprechende Gewindebohrung eingeschraubt, so daß diese Gewindebohrung oder der sich anschließende Kanal als Strömungszufluß dient. Der Zufluß umströmt somit den Zapfen und die um den Zapfen angeordnete Schraubenfeder. Aufgrund dieses verhältnismäßig großen Durchmessers dieser Gewindebohrung ist auch der hier als Ringraum zwischen Federbereich und Gewinde vorhandene Zuströmquerschnitt ausreichend groß. Für die radialen Öffnungen ist in jedem Fall ausreichend Bauraum vorhanden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Ringraum durch eine Stufenbohrung im Gehäuse und die Mantelfläche des Ventilgliedes bzw. des Zapfens begrenzt, wobei eine Stufe den Ventilsitz bildet, hingegen in einem anderen Bohrungsabschnitt der Zapfen geführt ist. Erforderlichenfalls kann hierdurch sogar eine Verdrehsicherung des Ventilgliedes erreicht werden insbesondere dann, wenn Dichtfläche und Ventilsitz eine zugeordnete Position einhalten sollen (eingeschlagen sind).

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Verbindungsabschnitt zwischen Ventilglied und Zapfen verjüngt bzw. tailliert ausgebildet. Hierdurch wird einerseits eine Massen- oder Gewichtsverringerung erreicht und andererseits eine Vergrößerung des Ringraums, wobei nicht zuletzt aufgrund einer entsprechenden Gestaltung eine Strömungsverbesserung im Bereich des Ventilsitzes erzielbar ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dienen als radiale Öffnungen schräg zur Ventilachse verlaufende Bohrungen. Die Schräge verläuft in einer gewünschten Strömungsrichtung, so daß das in den Ringraum strömende Medium möglichst wenig die Richtung ändern muß.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dienen als radiale Öffnungen asymmetrische Ausnehmungen im Gehäuse mit einer als Abstützung für die Schraubenfeder dienenden Brücke. Hierbei ist der Ringraum entgegen der Strömungsrichtung weitgehend offen. Die verbleibende Brücke dient in jedem Fall als Widerlager der Schraubenfeder, wobei die den Zapfen aufnehmende Bohrung in dieser Brücke auch zu dessen Führung dienen kann.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die radialen Ausnehmungen im Ventilglied durch parallel zur Ventilachse verlaufende Stege getrennt. Hierbei können die Ausnehmungen symmetrisch zu einer durch die Ventilachse laufende Ebene ausgebildet sein aber auch zentralsymmetrisch, nämlich als drei Ausnehmungen die gleichmäßig um die Achse verteilt sind.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Ventilglied als Kugel- oder Kegelsegment ausgebildet, wobei über die stromab der Dichtfläche neben den Ausnehmungen verbleibenden Segmentabschnitte das Ventilglied in der Abflußbohrung geführt ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Feder abschnittsweise in einer Stufenbohrung des Ventilgehäuses angeordnet, deren offene Stirnseite mit dem Auflager einen Öffnungshubanschlag bildet.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Rückschlagventil in eingebautem Zustand im Längsschnitt entsprechend dem Pfeil I in Fig. 2

Fig. 2 eine Teildraufsicht des Rückschlagventils entsprechend dem Pfeil II in Fig. 1

Fig. 3 das zweite Ausführungsbeispiel ebenfalls in eingebautem Zustand im Längsschnitt entsprechend den Pfeilen III in Fig. 4 und

Fig. 4 eine Teildraufsicht entsprechend dem Pfeil IV in Fig. 3.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei dem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen ist ein bewegliches Ventilglied 1 axial und radial für seine Hubbewegung in einem Ventilgehäuse 2 geführt, welches wiederum in eine Gewindebohrung eines Bauteils 3 eingeschraubt ist. Dieses Ventilglied 1 ist durch eine schraubenförmige Druckfeder 4 in Schließrichtung belastet, welche einerseits am Ventilgehäuse 2 angreift und andernends an einem Auflager 5, welches als lösbarer Sicherungsring ausgebildet an dem freien Ende eines Zapfes 6 befestigt ist welcher mit dem beweglichen Ventilglied 1 einteilig verbunden ist. Das bewegliche Ventilglied ist als Kugelsegment ausgebildet mit einer kugeligen Dichtfläche 7, die mit einem kreisförmigen am Gehäuse 2 angeordneten Ventilsitz 8 zusammenwirkt. Das Ventilglied 1 weist stromab der Dichtfläche 7 radiale Ausnehmungen 9 auf, die in Strömungsrichtung bzw. in Hubrichtung des Ventilgliedes 1 zu einer Abflußbohrung 11 hin offen sind. Stromauf des Ventilsitzes 8 ist im Ventilgehäuse 2 ein Ringraum 12 vorgesehen, der mit dem Strömungszufluß 13 des zu steuernden Mediums verbunden ist und der in seinem Kern durch die Verbindung zwischen Ventilglied 1 und Zapfen 6 begrenzt ist, wobei diese Verbindung eine Taille 14 aufweist, um einerseits diesen Ringraum 12 ausreichend groß zu gestalten und andererseits eine günstige Strömungsform für das zu steuernde Medium zu erhalten. Sobald das Ventilglied 1 bei ausreichend hohem Druck des zu steuernden Mediums entgegen der Kraft der Druckfeder 4 öffnet, strömt dieses Medium aus dem Strömungszufluß 13 über den Ringraum 12 vorbei am Ventilsitz 8 und über die Ausnehmungen 9 in die Abflußbohrung 11 bis nach Abnehmen des Mediumdruckes dieser Durchstrom gesperrt wir, indem über die Druckfeder 4 und den Zapfen 6 das Ventilglied 1 mit seiner Dichtfläche 7 auf den Ventilsitz 8 gezogen und der Durchfluß gesperrt wird.

Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel dienen als Verbindung zwischen Strömungszufluß 13 und Ringraum 12 schräg in Strömungsrichtung angeordnete Bohrungen 15, die um die Achse V des Rückschlagventils angeordnet sind und deren Gesamtquerschnitt ausreichend ist. Außerdem ist zur Aufnahme der Druckfeder 4 im Gehäuse 2 eine Abdrehung 16 vorgesehen, deren untere Stirnseite als Angriffsfläche der Druckfeder 4 dient und deren endseitige Stirnfläche 17 als den Hub begrenzender Anschlag mit dem Auflager 5 zusammenwirkt. Diese aus Abflußbohrung 11, Ringraum 12 und Abdrehung 16 gebildete zentrale Bohrung im Gehäuse 2 ist als Stufenbohrung mit Verjüngungen und Erweiterungen ausgebildet, wobei zwischen den Stufen der Abflußbohrung 11 und des Ringraums 12 die Kante für den Ventilsitz 8 gebildet wird. Diese Bohrung weist für einen günstigen Strömungsfluß entsprechende Abrundungen auf. Abgesehen davon, daß die Druckfeder 4 durch die Abdrehung 16 geschützt bzw. nicht mehr unmittelbar dem strömenden Medium ausgesetzt ist, wird das Ventilglied 1 einerseits über den Zapfen 6 in einem Abschnitt 18 dieser Stufenbohrung geführt, andererseits werden die durch Ausnehmungen 9 gebildeten Stege 19 des Kugelsegments radial in der Abflußbohrung 4 geführt. In Fig. 2 ist das Auflager 5 und die Druckfeder 4 zur besseren Erkennbarkeit der anderen Teile weggelassen.

Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind als Verbindung zwischen dem Strömungszufluß 13 und dem Ringraum 12 Ausnehmungen 21 im Ventilgehäuse 2 vorgesehen, wodurch eine Brücke 22 entsteht, an der sich die Druckfeder 4 einerseits abstützen kann.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Bezugszahlenliste

1

Ventilglied

2

Ventilgehäuse

3

Bauteil

4

Druckfeder

5

Auflager

6

Zapfen

7

Dichtfläche

8

Ventilsitz

9

Ausnehmungen

10

-

11

Abflußbohrug

12

Ringraum

13

Strömungszufluß

14

Taille

15

Bohrungen

16

Abdrehung

17

Stirnfläche

18

Abschnitt

19

Steg

20

-

21

Ausnehmung

22

Brücke

Claims

1. Rückschlagventil für strömbare Medien
mit einem eine sich in Strömungsrichtung erweiternde kreisförmige Dichtfläche (7) aufweisenden und in Strömungsrichtung öffnenden beweglichen Ventilglied (1)
mit einer am Ventilglied (1) angreifenden Schließfeder (4),
mit einem mit der Dichtfläche zusammenwirkenden und in einem Ventilgehäuse (2) angeordneten Ventilsitz (8),
mit einer Abschlußbohrung (11) im Ventilgehäuse (2) in welche das Ventilglied (1) bei seinem Öffnungshub taucht und
mit radialer Führung des Ventilgliedes (1) bei dessen Hubbewegung,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schließkraft (4) stromauf des Ventilsitzes (8) am Ventilglied (1) angreift,
daß am Ventilglied (1) stromab des Ventilsitzes (8) radiale in Strömungsrichtung offene Ausnehmungen (9) für das strömende Medium vorhanden sind und
daß Gehäuse (2) und Ventilglied (1) mit Schließfeder (4) eine Baueinheit bilden, die komplett in Bohrungen odgl. einsetzbar ist.

2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schließkraft eine als Druckfeder (4) ausgebildete Schraubenfeder dient, welche sich einenends am Gehäuse (2) abstützt und andernends an einem Zapfen (6) angreift, der entgegen der Strömungsrichtung am Ventilglied (1) angeordnet ist.

3. Rückschlagventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (6) durch die Druckfeder (4) ragt und zu deren Abstützung am freien Ende eine für die Federmontage demontierbares Auflager (5) aufweist.

4. Rückschlagventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß stromauf des Ventilsitzes (8) im Gehäuse (2) ein Ringraum (12) um das Ventilglied (1) bzw. den Zapfen (6) angeordnet ist, welche Ringraum (12) über radiale Öffnungen (15, 21) mit Strömungszufluß (13) verbunden ist.

5. Rückschlagventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (12) Teil einer Stufenbohrung im Gehäuse (2) ist und andererseits durch Abschnitte der Mantelfläche des Ventilgliedes (1) bzw. des Zapfens (6) begrenzt wird, wobei eine Stufe zwischen Abflußbohrung (11) und Ringraum (12) den Ventilsitz bildet und in einem anderen Abschnitt (18) der Stufenbohrung der Zapfen (6) geführt ist.

6. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsabschnitt zwischen Ventilglied (1) und Zapfen (6) verjüngt bzw. tailliert (14) ist.

7. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als radiale Öffnungen schräg zur Ventilachse V verlaufende Bohrungen (15) dienen.

8. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als radiale Öffnungen achssymmetrische Ausnehmungen (21) des Gehäuses (2) dienen mit einer der Abstützung für die Druckfeder (4) dienenden Brücke (22).

9. Rückschlagventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den radialen Ausnehmungen (9) im Ventilglied (1) parallel zur Ventilachse V angeordnete Stege (19) vorhanden sind.

10. Rückschlagventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied im Bereich der Dichtfläche (7) kugelig oder kegelsegmenförmig ausgebildet ist und daß über die stromab der Dichtfläche (7) neben den Ausnehmungen (9) verbleibenden Segmentabschnitten (Stege 19) das Ventilglied (1) in der Abflußbohrung (11) geführt ist.

11. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (4) abschnittsweise in einer radialen Abdrehung (16) des Ventilgehäuses (2) angeordnet ist, deren Boden der Abstützung der Druckfeder (4) dient und deren offene Stirnseite (17) mit dem Auflager (5) einen Öffnungshubanschlag bildet.