DE102009010858A1

DE102009010858A1 - Rückschlagventil für eine Fluidleitung

Info

Publication number: DE102009010858A1
Application number: DE200910010858
Authority: DE
Inventors: Uwe Amann
Original assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Current assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2010-09-09
Anticipated expiration: 2029-02-28
Also published as: DE102009010858B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil für eine Fluidleitung (1), mit wenigstens einem Gehäuse (2) und einem in dem Gehäuse (2) in Axialrichtung beweglich gelagerten Ventilkörper (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) im Wesentlichen außerhalb eines Strömungsquerschnittes der Fluidleitung (1) angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verschließen einer Fluidleitung mit einem Rückschlagventil, bei dem ein Gehäuse (2) des Rückschlagventils außerhalb eines Strömungsquerschnitts der Fluidleitung (1) angeordnet ist, so dass ein Fließen eines Fluids durch die Fluidleitung (1) verhindert wird, wenn ein Ventilkörper (4) des Rückschlagventils sich in seiner Verschlussposition befindet und der Ventilkörper (4) durch einen sich in der Fluidleitung (1) aufbauenden Druck aus dem Strömungsquerschnitt der Fluidleitung (1) herausgedrückt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil für eine Fluidleitung, wobei das Rückschlagventil wenigstens ein Gehäuse und einen Ventilkörper aufweist und das Gehäuse im Wesentlichen außerhalb eines Strömungsquerschnittes der Fluidleitung angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Öffnen und Verschließen einer Fluidleitung mit einem Rückschlagventil.
Ventile, die den Volumenstrom in einer Leitung in eine Richtung sperren und in die entgegengesetzte Richtung freigeben, sind seit langem bekannt. Um eine hermetische Dichtung in Sperrstellung zu erhalten, werden die Sperrventile als Sitzventile mit Kegel oder Kugel ausgebildet. Dabei liegen der Kegel oder die Kugel in aller Regel bei geöffnetem Sperr- oder Rückschlagventil im Volumenstrom und werden von diesem umströmt. Dies führt nachteiliger Weise zu einer Verwirbelung des Volumenstroms am stromaufwärtigen Ende des Kegels oder der Kugel, zusätzlich bilden die in den Volumenstrom hineinregenden Elemente einen Strömungswiderstand für das fließende Medium, was zu einem Druckverlust im Volumenstrom führt. Die Sperrfunktion des Rückschlagventils wird in der Regel durch eine Feder erreicht, die den Kegel oder die Kugel in eine Verschlussposition drückt und deren Schließwirkung durch den Systemdruck auf das Sperrelement verstärkt wird.
Rückschlagventile werden zum Beispiel in den Leitungen hydraulischer Hebevorrichtungen eingesetzt, um das unkontrollierte oder ungewollte Zurückfließen der Hydraulikflüssigkeit zu verhindern, was zu einem Kollaps der Hebevorrichtung führen würde. Rückschlagventile kommen auch in Druckluftsystem zum Einsatz, ein bekanntes Beispiel ist das Ventil am Fahrredschlauch oder an der Luftmatratze. Der Anwendungsbereich von Sperr- oder Rückschlagventilen ist so groß, dass die genannten Beispiele genügen sollen.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Rückschlagventil zu bilden, das im geöffneten Zustand dem geförderten Fluid einen geringeren Strömungswiderstand bietet, als herkömmliche Rückschlagventile, und ein Verfahren zum Öffnen und Schließen eines Rückschlagventils zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und das Verfahren nach Anspruch 16.
Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil für eine Fluidleitung mit wenigstens einem Gehäuse und einem Ventilkörper, wobei das Gehäuse des Rückschlagventils im Wesentlichen außerhalb eines Strömungsquerschnitts der Fluidleitung angeordnet ist. aufweist. In die Fluidleitung greift das Rückschlagventil mit seinem Ventilkörper bevorzugt derart ein, dass es die Fluidleitung bei einem vorgegebenen Förderdruck öffnet und bei einem Druckabfall unter den vorgegebenen Förderdruck wieder verschließt. Dabei liegt bei geöffnetem Rückschlagventil der Ventilkörper im Wesentlichen, bevorzugt vollständig außerhalb des Strömungsquerschnitts der Fluidleitung.
Mit anderen Worten handelt es sich um eine Fluidleitung in die ein Rückschlagventil mit einem Ventilkörper eingebaut oder an die ein Rückschlagventil mit einem Ventilkörper angebaut ist. Der Ventilkörper dient dabei dazu, die Fluidleitung im drucklosen Zustand oder bei einem Druck, der unter einem vorgegebenen Förderdruck liegt zu verschließen. Erreicht der Förderdruck den vorgegebenen Wert oder übersteigt er ihn, öffnet er das Rückschlagventil, indem er den Ventilkörper bewegt und so die Fluidleitung öffnet. Erfindungsgemäß wird der Ventilkörper bei diesem Öffnen aus dem Strömungsquerschnitt der Fluidleitung bewegt, so dass der Ventilkörper bei geöffnetem Rückschlagventil im Wesentlichen, bevorzugt vollständig außerhalb des Strömungsquerschnitts der Fluidleitung aber innerhalb des Gehäuses des Rückschlagventils liegt.
Das heißt, der gesamte oder zumindest fast der gesamte Strömungsquerschnitt der Fluidleitung kann jetzt zur Förderung des Druckfluid dienen, der Ventilkörper des Rückschlagventils muss nicht umströmt werden, er bildet somit keinen Strömungswiderstand für das strömende Druckfluid und verursacht keine Verwirbelung des Fluids an seinem stromaufwärtigen Ende.
Der Ventilkörper kann dabei jede Form haben die es erlaubt, die Fluidleitung bei Druckabfall sicher zu verschließen, um ein Rückfließen des Fluids zum Beispiel in ein Reservoir zu verhindern und das Druckfluid in einem stromaufwärts des Rückschlagventils befindlichen System zu halten. Der Ventilkörper kann beispielsweise die Form einer Kugel, einer Halbkugel oder eines Kegels aufweisen, oder als Plättchen oder Stopfen ausgebildet sein. Je nach der Geometrie des Strömungsquerschnitts der Fluidleitung kann der Ventilkörper auch als Quader, Dreieck oder als beliebiges Polygon geformt sein. Grundsätzlich muss er geeignet sein, die Fluidleitung in seiner Schließposition so abzudichten, dass er ein Rückströmen des Fluids in einen Bereich stromabwärts des Rückschlagventils bei einem Druckabfall verzögert oder bevorzugt verhindert.
Der Ventilkörper kann aus Metall, Keramik, Glas oder einem anderen geeigneten Material gefertigt sein, wie zum Beispiel einem hitzbeständigen, kohlenstoffverstärktem Kunststoff. Der Ventilkörper kann zusätzlich einen Überzug aus einem Material aufweisen, das weicher oder härter als der Kern ist. Ist das Material weicher als der Kern des Ventilkörpers, kann dies die Abdichtungswirkung des Rückschlagventils erhöhen, dadurch dass die Umhüllung im Verschlusszustand des Rückschlagventils im Bereich der Auflage verformt wird, sich an die Form der Auflage anpasst. Eine härtere äußere Schicht oder ein härterer Überzug wirken einer Abnutzung entgegen und kann gerade bei großen Temperaturunterschieden im Fluid zwischen Ruhezustand und Arbeitszustand von Vorteil sein.
Um zu ermöglichen, dass der Ventilkörper bei geöffnetem Rückschlagventil außerhalb des Strömungsquerschnittes der Fluidleitung liegt, kann von der Fluidleitung eine Blindleitung abzweigen, die zumindest zur Fluidleitung hin offen ist und die das Gehäuse des Rückschlagventils bildet, in dem der Ventilkörper bei geöffnetem Rückschlagventil angeordnet ist. Dabei kann die Blindleitung lösbar mit der Fluidleitung verbunden sein, bevorzugt ist es aber, wenn die Fluidleitung und die Blindleitung, die das Gehäuse des Rückschlagventils bildet, bei der Herstellung des Fluidleitungssystems in einem Stück hergestellt werden. Auch eine Nachrüstung eines bestehenden Fluidsystems mit einem erfindungsgemäßen Rückschlagventil ist denkbar.
Das Gehäuse bzw. die Blindleitung kann an ihrem der Fluidleitung abgewanden Ende verschlossen sein. Dieser Verschluss kann durch eine entsprechende Formung der Blindleitung bei der Herstellung oder eine entsprechende Verformung des Endes der Blindleitung nach der Herstellung erreicht werden. Wichtig ist, dass der Verschluss dicht ist und kein Einströmen von Fluid, zum Beispiel Luft, Gas oder Wasser, aus der Umgebung und kein Ausströmen von Druckfluid, zum Beispiel Öl, Hydrauliköl oder Druckluft, aus der Fluidleitung durch die Blindleitung möglich ist. Bevorzugt ist die Blindleitung als an beiden Seiten, das heißt an der der Fluidleitung zugewanden und abgewanden Seite, offenes Rohrelement, das an seiner einen Seite offen zur Fluidleitung ist, und an seinem anderen Ende durch einen Deckel verschlossen ist. Dabei kann der Deckel unlösbar auf dem Ende der Blindleitung sitzen, beispielsweise aufgeschweißt, aufgelötet oder eingepresst sein, bevorzugt ist er aber lösbar mit der Blindleitung verbunden, beispielsweise aufgeschraubt. Beim Aufschrauben können zusätzlich Dichtungsmaterialien oder Dichtungselemente notwendig sein, um die geforderte Dichtheit auch über einen längeren Zeitraum und trotz eventueller großer Temperaturunterschiede des Fluids zwischen beispielsweise Betriebszustand und Ruhezustand zu garantieren.
Die Lösung mit dem abnehmbaren Verschluss oder Deckel ermöglicht eine einfache Herstellung und Montage der Fluidleitung mit dem Rückschlagventil und ermöglicht das Auswechseln eines defekten Ventilkörpers oder anderer Teile, die das Rückschlagventil aufweist, ohne zeitaufwändige Arbeiten an der Fluidleitung.
Das Rückschlagventil kann so aufgebaut und in der Fluidleitung so angeordnet sein, dass der Ventilkörper bei einem Unterschreiten des vorgegebenen Förderdrucks aus dem Blindrohr alleine durch sein Eigengewicht bzw. die auf ihn wirkende Gewichtskraft in seine Verschlussstellung fällt. Dazu kann sich die Blindleitung zum Beispiel an einer Biegung der Fluidleitung an deren vom Erdmittelpunkt wegweisenden Seite befinden, so dass bei einem Druckabfall der Ventilkörper aus der Blindleitung in die Fluidleitung fällt und diese verschließt. Um das Verschließen zu ermöglichen, muss der Strömungsquerschnitt der Fluidleitung stromabwärts der Krümmung kleiner sein, als der Durchmesser des Ventilkörpers, wenn der Ventilkörper zum Beispiel eine Kugel, Halbkugel oder ein Kegel ist, oder eine unterteilt oder durchgehend umlaufende nach innen ragende Schulter aufweisen, wenn der Ventilkörper zum Beispiel ein Plättchen oder ein Stopfen ist. Idealerweise bildet die Blindleitung eine direkte Verlängerung der zu der Krümmung führenden Fluidleitung, so dass der Ventilkörper gerade in die Fluidleitung in seine Verschlussposition fallen kann, wobei sowohl die Mittelachse der Fluidleitung vor der Krümmung als auch die Mittelachse der Blindleitung bevorzugt senkrecht nach oben von der Erdoberfläche abstehen. Dieser Idealfall kann in der Einbausituation nicht immer verwirklicht werden, die Blindleitung soll aber zumindest zum Schließen des Rückschlagventils allein durch die Gewichtskraft einen Abzweigungswinkel zur Fluidleitung aufweisen, der kleiner als 30°, bevorzugt kleiner als 20° ist.
Ist die Blindleitung eine direkte Verlängerung der Fluidleitung oder zweigt sie seitlich von der Fluidleitung ab, so kann das Ventillager, das heißt der Bereich, indem der Ventilkörper in seiner Verschlussposition aufliegt und somit den Fluss durch die Fluidleitung stoppt, auf unterschiedliche Weise gebildet sein. So kann zum Beispiel die Fluidleitung einen kleineren Durchmesser aufweisen als die Blindleitung oder das Ventilgehäuse, so dass der Übergang von der Fluidleitung in die Blindleitung das Ventillager bildet. Wenn die Blindleitung und die Fluidleitung aber gleiche Durchmesser aufweisen oder die Fluidleitung einen größeren Durchmesser hat als die Blindleitung, kann das Ventillager beispielsweise durch einen Schließring gebildet sein, der in der Fluidleitung an der Verschlussstelle durch eine Einkerbung der Fluidleitung gebildet ist. Bevorzugt handelt es sich bei dem Schließring aber um ein extra Teil, dass an der Verschlussstelle in der Fluidleitung eingebaut ist. Dabei kann der Schließring in eine in der Fluidleitungsinnenseite eingebrachte Nut axial beweglich oder bevorzugt formschlüssig eingesetzt oder eingepresst sein, er kann aufgeklebt, aufvulkanisiert oder auf andere Weise ortsfest innerhalb der Fluidleitung befestigt sein. Die Fluidleitung kann nach innen abragende Elemente aufweisen, auf die der Schließring aufgebracht wird. Die Befestigung des Schließrings kann auch von außen, beispielsweise durch Niete oder Schrauben erfolgen. Der Schließring kann aus einem Material bestehen, dass weicher oder härter ist als der Ventilkörper, so der Ventilkörper und der Schließring eine maximale Abdichtung der Fluidleitung erreichen. Der Schließring, der in den Strom des Fluids in der Fluidleitung hineinreicht, ist bevorzugt so geformt, dass er möglichst keine Verwirbelungen des Fluids bewirkt. Durch die plötzliche Verengung des Strömungsquerschnitts erhöht sich der Druck des Fluids auf den Ventilkörper, wodurch weniger Systemdruck zum Öffnen des Ventils benötigt wird, als bei Lösungen ohne Schließring. Der Schließring ist bevorzugt einstückig gebildet, ein Schließring, der aus mehreren einzeln lösbaren Segmenten besteht, ist aber von der Erfindung mit umfasst.
Bevorzugt bewegt sich der Ventilkörper bei der Schwerkraftlösung ohne zusätzliche Führung in die Verschlussposition. Es kann aber auch eine Führung für den Ventilkörper Bestandteil des Rückschlagventils sein, um insbesondere die Bewegung des Ventilkörpers in das Gehäuse bzw. in die Blindleitung beim Öffnen des Rückschlagventils zu unterstützen. Dazu ist zum Beispiel eine Art Käfig aus Draht denkbar, der den Fluss des Fluid in der Fluidleitung nicht stört, aber zum Beispiel einen kugel- oder stopfenförmigen Ventilkörper sicher aus und in die Blindleitung führt. Der Käfig kann beispielsweise aus drei Drähten bestehen, die um den Umfang des Ventilkörpers so verteilt sind, dass der Ventilkörper zwischen den drei Drähten gefangen ist.
Das Rückschlagventil kann auch ein zusätzliches Antriebselement für den Ventilkörper aufweisen, der bevorzugt fest mit dem Ventilkörper verbunden ist und die Bewegung des Verstellkörpers in die Verschlussstellung unterstützt. Insbesondere wenn der Ventilkörper eine Kugel ist, kann das Antriebselement auch lose an dem Ventilkörper anliegen, ohne mit diesem fest verbunden zu sein. Bei dem Antriebselement kann es sich beispielsweise um eine Feder aus Metall oder Kunststoff, eine Schrauben- oder Spiralfeder handeln, oder um ein federelastisches Material mit einer auf Dauer gleich bleibenden Federkonstante. Mittels des zusätzlichen Antriebsmittels kann die Druckdifferenz bei der das Rückschlagventil den Volumenstrom in der Leitung unterbricht sehr genau eingestellt werden, außerdem kann das Antriebsmittel die Schließzeit des Ventils verkürzen.
Das Antriebselement kann sich mit seiner einen Seite an dem verschlossenen Ende der Blindleitung, zum Beispiel dem dort lösbar eingesetzten Deckel, abstützen, mit der anderen an dem Ventilkörper. Das Antriebselement unterstützt in diesem Fall das Bestreben des Ventilkörper in die Verschlussposition zu gelangen, wodurch schon eine geringerer Druckabfall als bei der Schwerkraftlösung genügt, um die Fluidleitung mittels des Rückschlagventils bzw. des Ventilkörpers des Rückschlagventils zu schließen.
Die Erfindung umfasst auch eine Verfahren zum Verschließen einer Fluidleitung mit einem Rückschlagventil, bei dem das Rückschlagventil in einem Gehäuse außerhalb eines Strömungsquerschnittes der Fluidleitung angeordnet ist, so dass ein Ventilkörper des Rückschlagventils von einem Druckfluid bei Erreichen eines vorbestimmten Förderdrucks in der Fluidleitung aus seiner Verschlussposition, wo er einen Fluss in der Fluidleitung unterbindet, und aus dem Strömungsquerschnitt der Fluidleitung hinaus- und in die Blindleitung hineingedrückt wird. Dabei kann der Ventilkörper bei einem Druckabfall des Fluids unter den vorgegebenen Förderdruck allein durch die Schwerkraft oder mit Hilfe eines zusätzlichen Antriebselements in seine Verschlussposition bewegt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden auch in den Unteransprüchen und deren Kombination beschrieben. Die dort beschriebenen Merkmale und die vorstehend offenbarten ergänzen einander vorteilhaft.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren erläutert. An dem Ausführungsbeispiel offenbar werdende Merkmale bilden je einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche und auch die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:
1: Schnitt durch Rückschlagventil, geschlossen
2: Schnitt durch Rückschlagventil, geschlossen, mit Antriebsmittel
3: Schnitt durch Rückschlagventil, offen, mit Antriebsmittel
4. Schnitt durch Rückschlagsventil, mit Schließring als Ventillager
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil in einer möglichen Einbausituation in einer Fluidleitung 1 gezeigt. Die Fluidleitung 1 ist in einem Schnitt gezeigt und weist eine Blindleitung 2 mit einem Deckel 3 und einem Ventilkörper 4 auf. Der Ventilkörper 4 hat im gezeigten Ausführungsbeispiel die Form einer Kugel und ist in seiner Verschlussposition gezeigt. In der Verschlussposition verhindert der Ventilkörper 4, dass Flüssigkeit aus einem nicht gezeigten Aggregat in Richtung der beiden nicht bezeichneten Pfeile aus dem Aggregat zurück in zum Beispiel ein nicht gezeigtes Reservoir fließen kann. Bei dem Aggregat kann es sich beispielsweise um einen Motor handeln, der im Betrieb mit Öl zur Schmierung und/oder Kühlung versorgt wird. Wird der Motor abgestellt, kann das in der Fluidleitung 1 fließende Öl durch die Schwerkraft aus dem Motor heraus und durch die Fluidleitung 1 zurück in die Ölwanne fließen, so dass der Motor nach kurzer Standzeit ölfrei ist. Wird der Motor dann erneut gestartet, muss zunächst Öl in den Motorblock gedrückt werden, das heißt, die ersten Bewegungen von Teilen des Motors erfolgen ohne adäquate Schmierung, was zu schnelleren Abnutzungen an diesen Teilen oder zu Schäden führen kann.
Solche erhöhten Abnutzungen oder Schäden können vermindert oder verhindert werden, wenn der Motor bereits beim Startvorgang mit genügend Schmiermittel versorgt ist. Um dies zu erreichen, wird mit dem Rückschlagventil der Erfindung das Öl nach dem Abschalten des Motors zumindest teilweise im Motor gehalten bzw. der Ausfluss des Öls aus dem Motor zumindest verzögert. Statt des als Beispiels gewählten Motors kann das erfindungsgemäße Ventil in zahlreichen anderen Anwendungsfällen eingesetzt werden, um den Rückfluss eines Fluids, sei es Öl, Hydraulikflüssigkeit, Druckluft, Wasser, etc. aus einem Aggregat zu verhindern, wenn es im Fluidleitungssystem durch eine Störung, durch nachlassenden Nachschub durch beispielsweise ein leeres Reservoir oder durch Abschaltung der Anlage zu einem plötzlichen Druckabfall im Fluidleitungssystem kommt.
Von der in der 1 gezeigten Fluidleitung 1 zweigt in einem Bereich, in dem die Fluidleitung 1 eine Richtungsänderung erfährt, eine Blindleitung 2 ab, die praktische eine Verlängerung der Fluidleitung 1 vor der Richtungsänderung ist. In dieser Blindleitung 2 ist das erfindungsgemäße Rückschlagventil angeordnet, das im gezeigten Beispiel aus der Blindleitung 2, dem Deckel 3 und dem Ventilkörper 4, einer Kugel, gebildet ist. Der Ventilkörper 4 ist in seiner Verschlussposition gezeigt, das heißt in der Position, in der er jeglichen Volumenstrom in der Fluidleitung 1 unterbindet. Dabei sitzt der Ventilkörper 4 auf eine im Inneren der Fluidleitung 1 umlaufend gebildeten Schräge 5 auf, die den Innendurchmesser D1 der Fluidleitung im Bereich der Wirkung des Rückschlagventils zumindest an dieser Stelle auf einen Durchmesser D2 verengt, wobei der Durchmesser D1 größer ist, als der Durchmesser D des Ventilkörpers 4, der Durchmesser D2 dagegen kleiner als der Durchmesser D des Ventilkörpers.
Die Blindleitung 2 ist an dem Ende, an dem sie an die Fluidleitung 1 angebaut oder angeformt ist zur Fluidleitung 1 hin offen, das andere Ende der Blindleitung 2 ist verschlossen. Im Beispiel der Figuren bildet ein Deckel 3 den Verschluss der Blindleitung 2 an ihrem der Fluidleitung 1 abgewanden Ende. Dieser Deckel kann auf die Blindleitung 2 aufgepresst oder in die Blindleitung 2 eingepresst sein, er kann aber auch in oder auf die Blindleitung 2 eingeschweißt oder eingeklebt sein. Bevorzugt verschließt der Deckel 3 die Blindleitung 2 lösbar, er ist zum Beispiel in ein in der Blindleitung 2 innen ausgebildetes Gewinde eingeschraubt. Dies ermöglicht den Zugang zu dem Rückschlagventil im Falle eines Defektes oder bei einem später beschriebenen Rückschlagventil mit einer Antriebsvorrichtung 6 das Auswechseln der Antriebsvorrichtung.
Der Ventilkörper 4 kann in die Blindleitung 2, die einen Durchmesser D3 aufweist, der größer als der Durchmesser des Ventilkörpers 4 ist, durch eine entsprechende Druckkraft des Fluids in der Fluidleitung 1 hineingedrückt werden. Diese Situation ist in der 2 gezeigt. Dadurch wird die Fluidleitung 1 für den Volumenstrom des Fluids geöffnet und Fluid kann in Richtung der in 3 gezeigten, nicht bezeichneten Pfeile fließen. Im gezeigten Beispiel liegt der Ventilkörper 4 in dieser Schaltposition des Rückschlagventils am Rand der Fluidleitung 1, wobei er teilweise noch in die Fluidleitung hineinreicht, das heißt, an seiner in die Fluidleitung 1 hineinreichenden Seite vom Fluid umflossen wird. Dabei kann der Ventilkörper 4 gezielt dazu benutzt werden, im geöffneten Zustand eine Engstelle in der Fluidleitung 1 zu bilden, um die Fließgeschwindigkeit des Fluids zu erhöhen. Außerdem hat diese Anordnung den Vorteil, dass beim Öffnen des Rückschlagventils das in Flussrichtung hinter dem Ventilkörper 4 gestaute Fluid in der Fluidleitung 1 gedrückt wird, sich folglich in der Blindleitung 2 kein Sperrdruck aufbauen kann. Die Blindleitung 2 kann aber auch so gebildet sein, dass der Ventilkörper 4 in geöffneten Zustand des Rückschlagventils ganz aus der Fluidleitung 1 herausgedrückt wird, wodurch der gesamte Durchmesser D1 der Fluidleitung 1 zur Förderung des Volumenstroms zur Verfügung steht. In diesem Fall könnte es von Vorteil sein, wenn in der Blindleitung 2 eine nicht gezeigte Ableitung für das in der Blindleitung 2 gedrückte Fluid vorgesehen ist. Diese Entlüftungsleitung kann beispielsweise mit dem Reservoir oder mit eine anderen Rückführungsleitung verbunden sein.
In der 1 ist das Rückschlagventil in der Ausführung ohne zusätzliche Antriebsvorrichtung für den Ventilkörper 4 gezeigt. Der Ventilkörper 4 wird in diesem Fall bei einem auftretenden Druckabfall in der Fluidleitung 1 alleine durch die Schwerkraft in die Verschlussposition bewegt, das heißt er fällt allein aufgrund seines Gewichts aus der Blindleitung in seine Verschlussposition. Dazu muss der Ventilkörper 4 und damit auch die Blindleitung 2 so angeordnet sein, das ein möglichst großer Anteil der Gewichtskraft des Ventilkörpers 4 in Richtung auf die Verschlussposition gerichtet ist. Idealerweise ist die Öffnung der Blindleitung, durch die der Ventilkörper 4 in die Fluidleitung 1 gelangen kann, im Wesentlichen senkrecht oberhalb der in der Fluidleitung gebildeten Engstelle 5 angeordnet. Um zu verhindern, dass der Ventilkörper 4 beim Öffnen des Rückschlagventils durch den Volumenstrom anstatt in die Blindleitung 2 in die Fluidleitung 1 gedrückt wird, kann der Durchmesser der Fluidleitung 1 stromaufwärts des Rückschlagventilbereichs kleiner sein als der Durchmesser des Ventilkörpers 4.
Der Ventilkörper 4 der im Ausführungsbeispiel als Kugel gezeigt ist, kann auch die Form eines Kegels, einer Halbkugel, eines Plättchens oder eines Stopfens aufweisen. Dabei ist im Prinzip nur der Ventilkörper 4 in Form der Kugel und des Kegels geeignet, alleine durch die Gewichtskraft zuverlässig aus der Blindleitung 2 in die Verschlussposition bewegt zu werden. Wenn als Halbkugel oder Plättchen ausgebildet, kann sich der Ventilkörper 4 verkanten. Deshalb ist es zumindest in diesen Fällen von Vorteil, wenn der Ventilkörper 4 bei seiner Bewegung von der Position in der Blindleitung in die Verschlussposition und aus der Verschlussposition zurück in die Blindleitung geführt wird, zum Beispiel sich in einer Art Drahtkäfig bewegt, der den Fluss des Fluids nicht oder nur wenig stört, dem Ventilkörper aber eine sichere Führung bei seiner Bewegung gibt. Statt eines Drahtkäfigs sind auch Führungsdrähte denkbar, die den Ventilkörper 4 seitlich führen. Die Drähte können den Ventilkörper 4 dabei seitlich berührend führen, der Ventilkörper 4 kann auch seitliche Ausnehmungen oder Bohrungen aufweisen, in denen Führungsdrähte verlaufen, wobei in diesem Fall die Bohrungen oder Ausnehmungen außerhalb der Dichtfläche, das heißt, in dem Bereich in dem der Dichtkörper zum Beispiel auf der Verengung 5 aufliegt, liegen müssen, da ansonsten durch die Bohrungen oder Ausnehmungen Fluid im Verschlusszustand des Rückschlagventils fließen kann.
Die Bewegung des Ventilkörpers 4 aus der Blindleitung 2 in die Verschlussposition kann auch durch eine Antriebsvorrichtung 6 unterstützt werden. Die Antriebsvorrichtung 6 kann wie in der 2 dargestellt eine Feder sein, zum Beispiel ein Spiralfeder aus Metall oder Kunststoff. Statt einer Feder könnte auch ein elastisch verformbarer Körper die Antriebsvorrichtung 6 bilden, der durch das Fluid beim Auftreten eines bestimmten Druckes komprimiert wird und bei einem Druckabfall sich wieder ausdehnt und damit den Ventilkörper 4 in die Verschlussposition drückt. Weitere mögliche Antriebsvorrichtungen sind zum Beispiel Gasfedern und Magnetfedern.
Ist eine Antriebsvorrichtung 6 vorhanden, so kann diese zugleich als Führung für den Ventilkörper dienen. Zum Beispiel kann der Ventilkörper 4 fest mit der Antriebsvorrichtung 6 verbunden sein, so dass die Bewegungsfreiheit des Ventilkörpers 4 durch die Antriebsvorrichtung 6 eingeschränkt ist. Mit der Antriebseinrichtung 6 für den Ventilkörper 4 kann die Blindleitung 2 in jedem beliebigen Winkel nach oben von der Fluidleitung 1 abzweigen, sie kann sogar seitlich im 90° Winkel von der Fluidleitung 2 abragen und den Ventilkörper 4 bei entsprechendem Druckabfall in dem Fluidleitungssystem in die Verschlussposition drücken.
Mit der Antriebsvorrichtung 6 kann genauer vorgegeben werden, bei welchem Druck der Ventilkörper 4 in die Verschlussposition bewegt wird. Die Schließkraft, die sich aus der Gewichtskraft des Ventilkörpers 4 und der vorgebbaren Kraft der Antriebsvorrichtung 6 zusammensetzt, kann genau eingestellt werden, durch einen Wechsel der Antriebsvorrichtung 6, zum Beispiel der Feder, kann sie auch verändert werden. Denkbar ist auch, dass mittels der Antriebsvorrichtung 6 ein schlagartiges Schließen des Rückschlagventils ermöglicht wird, um bei einem Druckverlust möglichst wenig Fluid aus dem Aggregat stromaufwärts des Rückschlagventils zu verlieren. Dazu kann die Antriebsvorrichtung 6 bei geöffnetem Rückschlagventil zum Beispiel durch Magnetkraft oder eine mechanische Sperre gehalten werden Wird jetzt von einen in der Fluidleitung 1 vorhandenen oder in die Fluidleitung 1 hineinragenden Sensor ein Druckabfall unter einen vorgegebenen Schwellwert gemessen und an eine zum Beispiel zentrale Steuereinheit gemeldet, wird durch ein Signal die Rückhaltevorrichtung der Antriebsvorrichtung 6 gelöst, woraufhin die Antriebsvorrichtung 6 den Ventilkörper 4 schlagartig in die Verschlussposition drückt. So kann zum Beispiel der Ventilkörper 4 im Normalbetrieb durch die Gewichtskraft das Verschließen der Fluidleitung 1 bewirken, bei einer Notabschaltung das Verschließen schlagartig mittels der Antriebsvorrichtung 6 bewirkt werden.
Die 4 zeigt die Situation der 2, mit dem Unterschied, dass die Blindleitung 2 den gleichen Durchmesser aufweist, wie die Fluidleitung 1. Das Ventillager, das heißt, die Auflage für den Ventilkörper 4, wird durch einen im Inneren der Fluidleitung 1 befestigten Schließring 7 gebildet. Der Schließring 7 ist beispielsweise in eine im Inneren der Fluidleitung 1 eingebrachte Nut eingepasst, eingepresst oder eingeklebt oder im Inneren der Fluidleitung 1 auf andere im Stand der Technik bekannt Art befestigt. Der Schließring 7 kann insbesondere bei Kunststoffrohren auch im Inneren der Fluidleitung 1 angeformt sein. Er kann aus dem gleichen Material wie der Ventilkörper 4, gebildet sein, Bevorzugt ist er aber aus einem Material gebildet, das bei einem Ventilkörper 4 mit einer harten Oberfläche weicher ist als der Ventilkörper 4 oder bei einem Ventilkörper 4 mit weicher Oberfläche härter. In der 4 ist der Schließring 7 nur beispielhaft und in übertriebener Größe dargestellt. Tatsächlich soll der Schließring 7 den Fluss des Fluids in der Fluidleitung 1 möglichst wenig behindern und stören, um das Fluid nicht zu verwirbeln und keine Probleme wie zum Beispiel Kavitation im Bereich des Rückschlagventils zu erzeugen. Der Schließring 7 kann daher eine strömungstechnisch optimierte Form aufweisen, zum Beispiel sich linear oder in Form einer Kurve von einem Durchmesser der dem Durchmesser der Fluidleitung 1 entspricht zu dem Durchmesser der das Ventillager für den Ventilkörper 4 bildet, verbreitern. Auch die in der 4 dargestellt Position des Schließrings 7 in der Fluidleitung 1 ist nur beispielhaft. Er kann auch näher an der Abzweigung der Fluidleitung 1 positioniert sein, er kann sogar teilweise mit seinem in Arbeitsfließrichtung des Fluids weisenden Ende in die Abzweigung hineinragen, solange er nur sicher in der Fluidleitung befestigt werden kann und die Dichtheit des Rückschlagventils gewährleistet. Wegen des sich bei dieser Einbausituation in Fließrichtung hinter dem Schließring 7 bildenden Todraums für das Fluid ist eine solche Anordnung aber wenig bevorzugt.

1: Fluidleitung
2: Blindleitung, Gehäuse
3: Deckel
4: Ventilkörper
5: Schräge, Verengung
6: Antriebsvorrichtung
7: Schließring
D: Durchmesser
D1: Durchmesser
D2: Durchmesser
D3: Durchmesser

Claims

Rückschlagventil für eine Fluidleitung (1), mit wenigstens a) einem Gehäuse (2) und b) einem in dem Gehäuse (2) in Axialrichtung beweglich gelagerten Ventilkörper (4), dadurch gekennzeichnet, dass c) das Gehäuse (2) im Wesentlichen außerhalb eines Strömungsquerschnittes der Fluidleitung (1) angeordnet ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4) eine Kugel, Halbkugel, ein Plättchen oder ein Stopfen ist.
Rückschlagventil nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Ventilkörper (4) bei geöffnetem Rückschlagventil im Wesentlichen innerhalb des Gehäuses (2) befindet.
Rückschlagventil nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Ventilkörper (4) zum Verschließen der Fluidleitung aus dem Gehäuse (2) heraus bewegt.
Rückschlagventil nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Fluidleitung (1) abzweigende Blindleitung (2) das Gehäuse (2) bildet.
Rückschlagventil nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) und die Fluidleitung (1) einstückig gebildet sind.
Rückschlagventil nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schließring (7) den Übergang des Gehäuses (2) in die Fluidleitung (1) bildet.
Rückschlagventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) mit der Fluidleitung (1) lösbar verbunden ist.
Rückschlagventil nach einem der vier vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) an seinem der Fluidleitung (1) abgewandten Ende verschlossen ist.
Rückschlagventil nach dem vorgehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Deckel (3) den Verschluss des Gehäuses (2) bildet.
Rückschlagventil nach dem vorgehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (3) lösbar an dem Gehäuse (2) befestigt ist und einen Zugang zu dem Ventilkörper (4) bildet.
Rückschlagventil nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) und der Ventilkörper (4) zur Fluidleitung (1) so angeordnet sind, dass der Ventilkörper (4) bei Druckabfall durch die Gewichtskraft aus dem Gehäuse (2) in seine Verschlussposition in der Fluidleitung (1) fällt.
Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil weiterhin ein Antriebselement (6) aufweist, das den Ventilkörper (4) bei Druckabfall in die Verschlussposition drückt.
Rückschlagventil nach dem vorgehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (6) eine Feder ist.
Rückschlagventil nach einem der zwei vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Antriebselement (6) an dem verschlossenen Ende der Gehäuse (2) und an dem Ventilkörper (4) abstützt.
Verfahren zum Verschließen einer Fluidleitung mit einem Rückschlagventil, bei dem ein Gehäuse (2) des Rückschlagventils außerhalb eines Strömungsquerschnitts der Fluidleitung (1) angeordnet ist, so dass ein Fließen eines Fluids durch die Fluidleitung (1) verhindert wird, wenn ein Ventilkörper (4) des Rückschlagventils sich in seiner Verschlussposition befindet und der Ventilkörper (4) durch einen sich in der Fluidleitung (1) aufbauenden Druck aus dem Strömungsquerschnitt der Fluidleitung (1) herausgedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4) bei abfallendem Druck allein durch die Gewichtskraft oder mit Hilfe eines Antriebselements (6) in seine Verschlussposition bewegt wird.