DE10043079C2 - Rückschlagventil mit Schwingungsdämpfung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Rückschlagventile sind häufig schwingungsanfällig, was sich durch zum Teil erhebliche Geräuschemissionen bemerkbar macht. Die Ventilgeräusche ent­ stehen einerseits durch den Körperschall der schwingenden Ventilkomponenten und andererseits durch die von den Ventilkomponenten angeregte, schwingende Gassäule. Ventilelemente innerhalb von Rückschlagventilen bestehen in vielen Fällen aus flexiblem Material, um ein gutes Ansprechen bei kleinem Öffnungsdruck zu erreichen.

Ein Rückschlagventil mit einem flexiblen Ventilelement ist beispielhaft aus der DE 38 07 200 A1 bekannt. Bei diesem Rückschlagventil ist die Ventilzunge elastisch gelagert und liegt an einem ebenfalls elastischen Ventilsitzkörper an. Der Öffnungshub der Ventilzunge wird durch eine aus elastischem Material bestehende Anlagefläche begrenzt. Durch die Kombination einer flexiblen Ventilzunge aus dünnem Stahl mit Anlage- und Einspannvorrichtungen aus elastomerem Material wird zwar eine akzeptable Schwingungsdämpfung erreicht, jedoch ist der Ventilaufbau relativ kompliziert.

Bei einem aus der DE 42 14 783 A1 bekannten Rückschlagventil ist ein zungen­ förmiges Ventilelement bekannt, das in einem zylindrischen Gehäuse aufge­ nommen ist und an einem Ventilsitz anliegt. Der Strömungskanal ist als ein Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Ventilelement ausgebildet, wobei das Gehäuse im Bereich des Ventilsitzes einen Druckraum aufweist, der die Schließbewegung des Ventilelementes unterstützt. Das Ventilelement ist axial beweglich auf einem Zapfen gelagert, wodurch es zum Absperren des Fluidstroms nicht selbst verformt werden muss. Zur Vermeidung von niederfrequenten Eigenschwingungen kann das Ventilelement zwar aus ausreichend steifem Polymermaterial gefertigt werden, nachteilig ist aber, dass Reibung zwischen dem Ventilkörper und dem Zapfen die Schließbewegung beeinträchtigen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rückschlagventil anzugeben, das aus kostengünstig herstellbaren Komponenten besteht und eine gute Schwingungsdämpfung besitzt.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Der Vorteil der Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass durch Kombination eines Ventilelementes mit ringförmiger Ventilzunge und einem ebenfalls ringförmigen Strömungskanal sowie durch Anordnung eines Strömungs- Widerstandskörper abströmseitig der Ventilzunge ein sacklochartiger Druckraum in Form eines Totwassergebietes für die Gasströmung gebildet wird.

Mittels des Druckraumes wird eine zusätzliche statische, auf die Ventilzunge in Schließrichtung wirkende Vorspannung erzeugt, die sich dadurch ergibt, dass die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Druckraumes deutlich geringer ist als die Strömungsgeschwindigkeit zwischen dem Strömungs-Widerstandskörper und der Innenwandung des Gehäuses. Durch die zusätzliche Vorspannung wird der Übergang der Ventilzunge von der Öffnungs- in die Schließstellung unterstützt, wodurch die Schwingungsneigung deutlich reduziert wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In vorteilhafter Weise ist das Wandstück des Strömungs-Widerstandskörpers so ausgeführt, dass es im Wesentlichen parallel zur Ventilzunge verläuft. Versuche haben ergeben, dass sich auf diese Weise ein besonders vorteilhafter Strömungs­ verlauf innerhalb des Druckraumes einstellt.

Als vorteilhaft hat sich erwiesen, die Ventilzunge derart im Strömungskanal anzuordnen, dass ein Anstellwinkel gegenüber einer längs des Strömungskanals verlaufenden Mittelachse von < 90° vorhanden ist. Der bevorzugte Anstellwinkel liegt zwischen 30 und 50°.

Eine weitere Verbesserung der Gasströmung innerhalb des Druckraumes ergibt sich durch einen gegenüber der Ventilzunge abgewinkelten Vorsprung, der als eine den Druckraum stückweise begrenzende Wandung ausgebildet ist. Der Vorsprung bewirkt eine erhöhte Vorspannkraft auf die Ventilzunge, da durch den Vorsprung das wirksame Volumen des Druckraumes vergrößert wird.

In zweckmäßiger Weise ist der Strömungs-Widerstandskörper unmittelbar an der Halterung befestigt, die auch das Ventilelement aufnimmt. Auf diese Weise lassen sich sowohl das Ventilelement als auch der Strömungs-Widerstandskörper besonders einfach innerhalb des Gehäuses anordnen. Die Zentrierung des Gehäuses gegenüber der Halterung kann beispielsweise mittels eines an der Halterung befindlichen Gewindes vorgenommen werden, auf das das Gehäuse aufgeschraubt wird.

Das Ventilelement ist zweckmäßigerweise einstückig aus einem Elastomer gefertigt. Geeignete Materialien sind Silikonkautschuk oder Viton.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur gezeigt und im Folgenden näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt ein Rückschlagventil 1 nach der Erfindung im Längsschnitt, mit einem rohrförmigen Gehäuse 2 und einem an einer Halterung 3 befestigten Ventilelement 4. Das Ventilelement 4 besitzt einen zylindrischen Schaft 5, der auf die Halterung 3 aufgestülpt ist und eine ringförmige Ventilzunge 6, die an der Innenwandung 7 des Gehäuses 2 anliegt. Die Durchströmung des Rückschlagventils 1 erfolgt in Richtung von einem Gaseingang 8 zu einem Gasausgang 9. Durch das in der Figur nicht dargestellte Strömungsmedium wird die Ventilzunge 6 von der Innenwandung 7 abgehoben. Bei entgegengesetzter Strömung sperrt das Rückschlagventil 1, indem die Ventilzunge 6 durch das Strömungsmedium gegen die Innenwandung 7 gedrückt wird. Die Ventilzunge 6 besitzt einen Anstellwinkel α gegenüber der Durchströmungsrichtung, der sich aus dem Schnittwinkel einer längs der Halterung 3 verlaufenden Mittelachse 10 und einer Achse 11 entlang der Ventilzunge 6 ergibt. Bei dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel Alpha 45°. Das Ventilelement 4 besteht aus Silikonkautschuk.

Durch die Halterung 3 und die Innenwandung 7 des Gehäuses 2 wird ein Strömungskanal in Form eines Ringspaltes 12 für das Strömungsmedium gebildet. Strömungsabwärts des Ventilelementes 4 ist an der Halterung 3 ein Strömungs- Widerstandskörper 13 befestigt, der den Ringspalt 12 verengt und zu einem Druckaufbau in einem zwischen der Ventilzunge 6 und einem Wandstück 14 des Strömungs-Widerstandskörpers 13 gebildeten, sackförmigen Druckraum 15 führt. Das Wandstück 14 verläuft im Wesentlichen parallel zur Ventilzunge 6. Da die Strömungsgeschwindigkeit in dem Druckraum 15 deutlich geringer als im Durchlassbereich zwischen dem Strömungs-Widerstandskörper 13 und der Innenwandung 7 des Gehäuses ist, wird eine auf die Ventilzunge 6 wirkende Vorspannung erzeugt, die deren Schließrichtung unterstützt.

Im linken Teil der Figur sind einige die Gasströmung veranschaulichende Stromlinien 16 angegeben. Eine verbesserte Strömungsführung innerhalb des Ringspaltes 12 ergibt sich durch einen von der Ventilzunge 6 abgewinkelten, ebenfalls ringförmig verlaufenden Vorsprung 17, welcher als eine den Druck­ raum 15 stückweise begrenzende Wandung 18 ausgebildet ist und den Druck­ raum 15 gegenüber dem Ringspalt 12 abschirmt. Durch den Vorsprung 17 werden die Stromlinien 16 so umgelenkt, dass sie im Wesentlichen parallel zur Innenwandung 7 verlaufen und von der Innenwandung 7 aus in den Druckraum 15 abzweigen. Durch die Wandung 18 des Vorsprungs 17 wird das wirksame Volumen des Druckraums 15 vergrößert.

Claims (7)

1. Rückschlagventil mit einem flexiblen, zungenförmigen Ventilelement in einem Strömungskanal, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (4) und eine das Ventilelement (4) aufnehmende Halterung (3) in einem rohrförmigen, zylindrischen Gehäuse (2) aufgenommen sind, dass das Ventilelement (4) eine ringförmig ausgebildete, zur Innenwandung (7) des Gehäuses (2) weisende Ventilzunge (6) besitzt, wobei der Strömungskanal als ein Ringspalt (12) zwischen der Halterung (3) und der Innenwandung (7) ausgebildet ist, und dass abströmseitig der Ventilzunge (6) ein den Ringspalt 12 verengender Strömungs-Widerstandskörper (13) vorgesehen ist, dessen Kontur an einem der Ventilzunge (6) zugewandten Wandstück (14) derart bemessen ist, dass zwischen der Ventilzunge (6) und dem Wandstück (14) ein mit dem Ringspalt (12) in Verbindung stehender, sacklochartiger Druckraum (15) gebildet ist.

2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandstück (14) und die Ventilzunge (6) als parallel zueinander verlaufend ausgebildet sind.

3. Rückschlagventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer längs des Strömungskanals verlaufenden Mittelachse (10) und einer entlang der Ventilzunge (6) verlaufenden Achse (11) ein Anstell­ winkel Alpha von < 90° besteht.

4. Rückschlagventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilzunge (6) einen gegenüber der Achse (11) abgewinkelten, ring­ förmigen Vorsprung (17) besitzt, welcher als eine den Druckraum (15) stückweise begrenzende Wandung (18) ausgebildet ist.

5. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungs-Widerstandskörper (13) an der Halterung (3) befestigt ist.

6. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (4) aus einem Elastomer besteht.

7. Rückschlagventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer aus der Gruppe Silikonkautschuk oder Viton ausgewählt ist.