DE10155422A1 - Rückschlagventil - Google Patents

Abstract

Es wird ein Rückschlagventil vorgeschlagen mit einem Ventilgehäuse, in dem eine axiale Bohrung ausgebildet ist, in der zwischen wenigstens einer stirnseitigen Einströmöffnung und wenigstens einer Ausströmöffnung, die in radialer Richtung von der axialen Bohrung abzweigt, ein Ventilsitz ausgebildet ist, der mit einem stromab des Ventilsitzes in Schließrichtung vorgespannt eingebauten Ventilschließglied zusammenwirkt. Im Bereich der wenigstens einen Ausströmöffnung ist eine durch die Ausströmöffnung unterbrochene Ringnut ausgebildet.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil nach der im Oberbegriff des Anspruches 1 und des Anspruches 6 näher definierten Art.
• Ein derartiges Rückschlagventil ist aus der Praxis bekannt und beispielsweise zum Einbau in eine für industriehydraulische Zwecke ausgelegte Steuerplatte oder in ein Druckreduzierventil ausgebildet. Das Rückschlagventil dient dabei dazu, einen Volumenstrom in einer Richtung zu sperren und in der Gegenrichtung bei einem Druck oberhalb eines eingestellten Grenzdruckes einen freien Durchfluß eines Volumenstroms zu gestatten.
• Ein solches bekanntes Rückschlagventil zum Einbau in eine Steuerplatte weist ein Ventilgehäuse auf, das zweiteilig aufgebaut ist und aus einem als Schraube ausgebildeten Fixierkörper und einer Buchse besteht, welche mittels des Fixierkörpers in einem Gehäuse der Steuerplatte gehalten ist und an welcher stirnseitig eine Einströmöffnung für ein Druckmittel und am Umfang Ausströmöffnungen ausgebildet sind, die stromab eines mit einem Ventilschließglied zusammenwirkenden Ventilsitzes angeordnet sind. Das Ventilschließglied, das als Kegel oder als Kugel ausgebildet sein kann, ist mittels einer sogenannten Schließfeder in Sperrichtung vorgespannt.
• Im Bereich des Ventilsitzes besteht ein variabler Steuerquerschnitt, wobei im Betrieb stromauf und stromab des Ventilsitzes unausgeglichene Druckfelder auftreten, aufgrund derer Axial- und Radialschwingungen des Ventilschließgliedes entstehen können. Im Betrieb bewirken diese Schwingungen insbesondere bei größeren Volumenströmen eine instabile Lage des Ventilschließgliedes, welches ein sogenanntes "Flattern" zeigt. Dies führt zu unerwünschten Schwankungen des zu steuernden Volumenstroms.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rückschlagventil zu schaffen, bei dem Instabilitäten hinsichtlich der Lage des Ventilschließgliedes weitestgehend ausgeschlossen sind.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Rückschlagventil mit den Merkmalen des Anspruches 1 und/oder den Merkmalen des Anspruches 6 gelöst.
• Der Kern des Erfindungsgegenstandes nach Anspruch 1 liegt darin, ein Rückschlagventil der einleitend genannten Gattung im Bereich der Ausströmöffnung mit einem Ringkanal zu versehen, so daß durch die resultierenden, in dem Rückschlagventil herrschenden Strömungsverhältnisse insbesondere bei großen Volumenströmen eine Stabilisierung des Ventilschließgliedes erreicht werden kann. Das sogenannte "Flattern" des Ventilschließgliedes tritt bei dem hohen Dichtigkeitsanforderungen genügenden Rückschlagventil nach der Erfindung nicht mehr auf.
• Das Rückschlagventil nach der Erfindung ist insbesondere zum Einbau in eine Steuerplatte oder in ein Druckreduzierventil ausgelegt und umfaßt vorzugsweise einen beispielsweise schraubenartig ausgebildeten Fixierkörper, an welchem sich eine Schließfeder abstützt, und eine Buchse, an welcher die Ringnut ausgebildet ist. Das Ventilgehäuse ist somit bei dieser Ausführungsform zweistückig aufgebaut, wobei die Einströmöffnung und die Ausströmöffnung und damit auch der Ventilsitz vorzugsweise an der Buchse ausgebildet sind. Damit kann allein durch eine einfache Modifikation der Buchse im Sinne der Erfindung eine Stabilisierung eines entgegen der Sperrichtung durch das Rückschlagventil strömenden Volumenstroms auf kostengünstige Art und Weise erreicht werden.
• Die Erfindung erweist sich insbesondere wirkungsvoll, wenn das Ventilschließglied als Kugel ausgebildet ist, die mit einem entsprechend ausgebildeten Ventilsitz an der Buchse zusammenwirkt.
• Um das Öffnen und Schließen des Ventilschließgliedes und die axiale Führung des Ventilschließgliedes zu stabilisieren, ist es gemäß Anspruch 6 vorgesehen, daß das Ventilschließglied auf seiner dem Ventilsitz abgewandten Seite an einem Kegelsitz anliegt, der einen Winkel von wenigstens annähernd 80° aufspannt. Insbesondere der gegenüber bisherigen Lösungen spitzwinkliger ausgeführte Kegelsitz unterstützt ein hysteresearmes Öffnen und Schließen des Ventilschließgliedes.
• Insbesondere in Kombination mit der Ringnut gemäß Anspruch 1 führt die erfindungsgemäße Gestaltung des Kegelsitzes dazu, daß Instabilitäten bezüglich der Lage des Ventilschließgliedes vermieden werden.
• Das Rückschlagventil nach der Erfindung kann in einer vorteilhaften Ausführung mit einem Federteller ausgestattet sein, welcher einen Kegelsitz für das Ventilschließglied aufweist, wobei der Kegelsitz vorzugsweise einen Winkel von wenigstens annähernd 80° aufspannt.
• Des weiteren kann das Ventil nach der Erfindung zum Ausgleich von beim Fixieren in einem Aufnahmekörper entstehenden unsymmetrischen, axialen Spannungen mit einer ringförmigen Kante versehen sein, die an der Seite der Einströmöffnung stirnseitig an dem Ventilkörper, insbesondere an der Buchse, ausgebildet ist.
• Diese Kante greift beim Fixieren des Ventils in einer Aufnahmebohrung des Aufnahmekörpers in einen Boden der Aufnahmebohrung ein. Dabei entstehen elastisch- plastische Verformungen der Kante und des Bodens, so daß die unsymmetrischen axialen Spannungen, die beim Festziehen eines als Schraube ausgebildeten Fixierkörpers entstehen, ausgeglichen werden. Auf diese Weise bleibt die für eine hohe Dichtigkeit erforderliche Rundheit des mit dem Ventilschließglied zusammenwirkenden Ventilsitzes erhalten. Die Kante dient zudem als axiale Dichtung des Rückschlagventils gegenüber dem Aufnahmekörper.
• Das Rückschlagventil nach der Erfindung kann als Einbausatz von losen Teilen oder auch als Einschraubpatrone ausgebildet sein. In letzterem Fall ist das Rückschlagventil vor dem Einbau in eine Anlage komplett montiert.
• Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
• Ein Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt.
• Es zeigt:
• Fig. 1 ein Rückschlagventil nach der Erfindung in einem in einer Steuerplatte eingebauten Zustand im Längsschnitt;
• Fig. 2 das Rückschlagventil nach Fig. 1 in Alleinstellung;
• Fig. 3 einen Halbquerschnitt durch das Rückschlagventil nach Fig. 1 und Fig. 2 entlang der Linie III-III in Fig. 2; und
• Fig. 4 einen Längsschnitt durch das Rückschlagventil nach Fig. 1 bis Fig. 3 entlang der Linie IV-IV in Fig. 3.
• In Fig. 1 ist ein Schnitt durch ein Gehäuse 11 einer Steuerplatte 10 dargestellt. Das Gehäuse 11 umfaßt eine Aufnahmebohrung 12 für ein Rückschlagventil 13, das zur Steuerung eines Volumenstromes zwischen einem ersten Kanal 14 und einem zweiten Kanal 15 dient, welche in dem Gehäuse 11 ausgebildet sind. Die Sperrrichtung des Rückschlagventils 13 verläuft von dem zweiten Kanal 15 zu dem ersten Kanal 14, wohingegen in der Gegenrichtung, d. h. von dem ersten Kanal 14 zu dem zweiten Kanal 15, oberhalb eines voreingestellten Grenzdruckes ein freier Durchfluß eines Druckmittels möglich ist.
• Insbesondere in den Fig. 2 bis Fig. 4, welche das Rückschlagventil 13 näher zeigen, ist ersichtlich, daß das Rückschlagventil 13 ein Ventilgehäuse aufweist, das zweiteilig aufgebaut ist und einen als Schraube ausgebildeten Fixierkörper 16 sowie eine im wesentlichen zylindrische Buchse 17 umfaßt. Der Fixierkörper 16 weist an seinem Umfang ein Gewinde 18, über welches das Rückschlagventil 13 in der Bohrung 12 der in Fig. 1 dargestellten Steuerplatte 10 befestigbar ist, und eine Ringnut 19 auf, in welcher ein Dichtring 20 angeordnet ist. Ferner ist der Fixierkörper 16 an seiner Stirnseite mit einem Schlitz 24 zum Angriff eines Schraubenziehers ausgebildet.
• Die in den Fig. 3 und Fig. 4 in Alleinstellung dargestellte Buchse 17, welche sich in axialer Richtung an den Fixierkörper 16 anschließt und mit diesem in loser Verbindung steht, weist an ihrer freien Stirnseite, d. h. an der dem Fixierkörper 16 abgewandten Stirnseite, eine fasenartige Kante 21 auf. Im montierten Zustand des Rückschlagventils 13 liegt die Kante 21 unter Ausbildung elastisch-plastischer Verformungen am planen Boden der Aufnahmebohrung 12 der in Fig. 1 dargestellten Steuerplatte 10 an und dient zum Ausgleich unsymmetrischer axialer Spannungen, die beim Festziehen des Rückschlagventils 13 mittels des als Schraube ausgebildeten Fixierkörpers 16 entstehen können. Des weiteren weist die Buchse 17 an ihrem Umfang eine Ringnut 22 auf, in welcher ein als O-Ring ausgebildeter Dichtring 23 angeordnet ist.
• In dem aus dem Fixierkörper 16 und der Buchse 17 bestehenden Ventilgehäuse ist eine Bohrung ausgebildet, die sich aus einer Bohrung 25 in dem Fixierkörper 16 und einer Bohrung 26 in der Buchse 17 zusammensetzt. Die Bohrung 25 in dem Fixierkörper 16 ist als axiale Sacklochbohrung ausgebildet, wohingegen die Bohrung 26 der Buchse 17 als axiale Durchgangsbohrung ausgebildet ist.
• Die sacklochartige Bohrung 25 bildet einen Federraum für eine Schließfeder 27, die sich an dem Fixierkörper 16 abstützt und auf einen Federteller 28 wirkt, welcher axial verschieblich ausgebildet ist und einen Kegelsitz 29 für ein Ventilschließglied 30 aufweist.
• Der Kegelsitz 29 spannt bei der gezeigten Ausführung einen Winkel von 80° auf, womit sich eine gute axiale Führung des Ventilschließgliedes 30 und des Federtellers 28 sowie ein besonders hysteresearmes Öffnungs- und Schließverhalten des Ventilschließgliedes 30ergibt. Ein ebenfalls noch zufriedenstellendes Öffnungs- und Schließverhalten des Ventilschließglieds 30 läßt sich gegebenenfalls auch mit geringfügig anderen, beispielsweise um bis zu +/-5° abweichenden Winkeln erreichen.
• Das Ventilschließglied 30, welches hier als Kugel ausgebildet ist, wirkt mit einem Ventilsitz 31 zusammen, welcher hier als absatzartige Querschnittsänderung der Bohrung 26 der Buchse 17 ausgebildet ist. Dabei steuert das Ventilschließglied 30 einen Volumenstrom zwischen einer Einströmöffnung 32, welche an der freien Stirnseite der Buchse 17 ausgebildet ist, und vorliegend vier Ausströmöffnungen 33, welche jeweils in radialer Richtung von der Bohrung 26 abzweigen und um 90° gegeneinander versetzt angeordnet sind. Wenn das Rückschlagventil 13 in die in Fig. 1 dargestellte Steuerplatte 10 eingebaut ist, ist die Einströmöffnung 32 mit dem Kanal 14 verbunden, wohingegen die Ausströmöffnungen 33 mit dem Kanal 15 der Steuerplatte 10 verbunden sind.
• Um Axial- und Radialschwingungen des Ventilschließgliedes 30, welches sich im wesentlichen bei einem Hub im Bereich der Ausströmöffnungen 33 bewegt, zu unterdrücken, ist in der Bohrung 26 in Höhe der Ausströmöffnungen 33, und zwar vorliegend in Höhe eines dem Ventilsitz 31 zugewandten Bereiches der Ausströmöffnungen 33, eine Ringnut 34 angeordnet, welche durch die Ausströmöffnungen 33 jeweils unterbrochen ist. Die mithin aus vier Abschnitten bestehende Ringnut 34 bildet einen schmalen inneren Ringkanal zwischen den Ausströmöffnungen 33 der Buchse 17, welcher bei Anlage des Ventilschließgliedes 30 an dem Ventilsitz 31 von dem Ventilschließglied 30 bedeckt ist.
• Die Breite der Ringnut 34 ist größer gewählt als deren maximale Tiefe. Bei einem Außendurchmesser der Buchse 17 von 7 mm hat es sich beispielsweise als sehr vorteilhaft gezeigt, wenn die Breite der Ringnut 0,8 mm und die maximale Tiefe der Ringnut 0,5 mm beträgt.
• Wie den Fig. 1 und Fig. 2 weiter zu entnehmen ist, zweigt von der als Federraum für die Schließfeder 27 ausgebildeten Bohrung 25 ein Entlastungskanal 35 ab, der im eingebauten Zustand des Rückschlagventils 13 mit dem Kanal 15 der in Fig. 1 dargestellten Steuerplatte 10 und damit mit den Ausströmöffnungen 33 verbunden ist, so daß in dem Federraum 25 in Sperrstellung des Ventilschließglieds 30 im wesentlichen der an den Ausströmöffnungen 33 wirkende Druck herrscht. Bezugszeichen 10 Steuerplatte
  11 Gehäuse
  12 Aufnahmebohrung
  13 Rückschlagventil
  14 erster Kanal
  15 zweiter Kanal
  16 Fixierkörper
  17 Buchse
  18 Gewinde
  19 Ringnut
  20 Dichtring
  21 Kante
  22 Ringnut
  23 Dichtring
  24 Schlitz
  25 Bohrung
  26 Bohrung
  27 Schließfeder
  28 Federteller
  29 Kegelsitz
  30 Ventilschließglied
  31 Ventilsitz
  32 Einströmöffnung
  33 Ausströmöffnung
  34 Ringnut
  

Claims (8)

1. Rückschlagventil, mit einem Ventilgehäuse (16, 17), in dem eine axiale Bohrung (25, 26) ausgebildet ist, in der zwischen wenigstens einer stirnseitigen Einströmöffnung (32) und wenigstens einer Ausströmöffnung (33), die in radialer Richtung von der axialen Bohrung (25, 26) abzweigt, ein Ventilsitz (31) ausgebildet ist, der mit einem stromab des Ventilsitzes (31) in Schließrichtung vorgespannt eingebauten Ventilschließglied (30) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der wenigstens einen Ausströmöffnung (33) eine durch die Ausströmöffnung (33) unterbrochene Ringnut (34) ausgebildet ist.

2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut in Höhe eines dem Ventilsitz (31) zugewandten Bereiches der wenigstens einen Ausströmöffnung (33) angeordnet ist.

3. Rückschlagventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse einen Fixierkörper (16), an welchem sich eine auf das Ventilschließglied (30) wirkende Schließfeder (27) abstützt, und eine Buchse (17) umfaßt, an welcher die Ringnut (34) ausgebildet ist.

4. Rückschlagventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Ringnut (34) größer ist als deren maximale Tiefe.

5. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Federteller (28) mit einem Sitz (29) für das Ventilschließglied (30).

6. Rückschlagventil, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Ventilgehäuse (16, 17), in dem eine axiale Bohrung (25, 26) ausgebildet ist, in der zwischen wenigstens einer stirnseitigen Einströmöffnung (32) und wenigstens einer Ausströmöffnung (33), die in radialer Richtung von der axialen Bohrung (25, 26) abzweigt, ein Ventilsitz (31) ausgebildet ist, der mit einem stromab des Ventilsitzes (31) in Schließrichtung vorgespannt eingebauten Ventilschließglied (30) zusammenwirkt, wobei das Ventilschließglied (30) auf seiner dem Ventilsitz (31) abgewandten Seite an einem Kegelsitz (29) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelsitz (29) einen Winkel von wenigstens annähernd 80° aufspannt.

7. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (16, 17) an der Seite der Einströmöffnung (32) stirnseitig mit einer ringförmigen Kante (21) versehen ist.

8. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es als eine Schraubpatrone ausgebildet ist.