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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überstromventil, bestehend aus einem Ventilgehäuse mit mindestens zwei Anschlüssen für Fluidleitungen, und zwar mindestens einem Vorlauf-Anschluss und mindestens einem Rücklauf-Anschluss, und einem innerhalb des Ventilgehäuses zwischen den Vor- und Rücklauf-Anschlüssen angeordneten, in Richtung des Vorlauf-Anschlusses mit einer Schließfederkraft beaufschlagten Rückschlagventil, wobei das Rückschlagventil einen von einer Schließfeder mit der Schließfederkraft beaufschlagten, mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilkörper aufweist, wobei das Ventilgehäuse eine Montageöffnung für den Ventilkörper und die Schließfeder aufweist, und wobei die Montageöffnung durch ein lösbar mit dem Ventilgehäuse verbundenes Verschlusselement dicht verschlossen ist.
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Ein solches Ventil ist beispielsweise in dem Dokument
US 5 564 317 A beschrieben.
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Derartige Überstromventile werden dazu verwendet, bestimmte Bauteile oder Aggregate vor einem Fluid-Überdruck zu schützen. Beispielsweise ist dies bei Wärmetauschern, wie bei Kühlern von Verbrennungsmaschinen, der Fall Dabei strömt ein Medium (Kühlwasser) über eine Vorlaufleitung in den Wärmetauscher und über eine Rücklaufleitung zurück zum Motor. In solchen Systemen können Drücke von beispielsweise 4,5 bis 6 bar herrschen, wobei die Systemdrücke Schwankungen unterliegen können, so dass vor dem Wärmetauscher im Vorlauf ein anderer, häufig höherer Druck als hinter dem Wärmetauscher im Rücklauf herrschen kann. Durch zu hohe Druckdifferenzen kann es zu Beschädigungen des Wärmetauschers kommen. Aus diesem Grund wird dem Wärmetauscher in aller Regel ein Überstromventil der beschriebenen Art zwischen Vor- und Rücklaufleitung vorgeschaltet (parallel geschaltet). Das Überstromventil ist im Normalbetrieb durch seine Schließfederkraft geschlossen; es öffnet selbsttätig, wenn der Druck im Vorlauf um einen bestimmten Differenzdruck von beispielsweise ab etwa 0,4 bar höher als der Druck im Rücklauf ist. Das geöffnete Ventil bildet dann einen Bypass, über den der Überdruck am Wärmetauscher vorbei in den Rücklauf entweichen kann.
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Bei dem in der eingangs erwähnten Druckschrift
US 5 564 317 A beschriebenen Ventil ist das die Montageöffnung verschließende Verschlusselement als eingeschraubter Verschlussstopfen ausgebildet.
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Entsprechendes gilt auch für eine in dem Dokument
DE 102 56 021 A1 beschriebene Wärmetauscher-Ventilanordnung.
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Das weitere Dokument
DE 44 22 749 A1 beschreibt ein Pumpenschutzventil, bei dem ein Rückschlagventil außenseitig durch einen Montageplattenverschluss gehalten wird, der durch Schraubverbindungen mit dem Ventilgehäuse verbunden ist.
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Schließlich beschreibt auch das Dokument
US 5 921 274 A bei einem ähnlichen Ventil ein Verschlusselement in Form einer Ventilkappe, die über Schrauben an dem Gehäuse befestigt wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Überstromventil der genannten Art zu schaffen, welches einfach und wirtschaftlich herstellbar ist und verbesserte Gebrauchseigenschaften aufweist.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass das Verschlusselement über formschlüssige, lösbare Rastmittel mit dem Ventilgehäuse verbunden ist, wobei das Verschlusselement mindestens zwei das Ventilgehäuse außen übergreifende, radial federelastische Rastarme aufweist, die mit Rastelementen auf der Außenseite des Ventilgehäuses zusammenwirken.
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Auf Grund des lösbaren Verschlusselementes ist die Montage des Überstromventils sehr einfach, indem das Ventilgehäuse nach dem Einsetzen der Ventilteile nur noch mit dem Verschlusselement geschlossen zu werden braucht. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Verschlusselement über einen elastischen Dichtring (O-Ring) abgedichtet bereichsweise nach Art eines Verschluss-Stopfens in die Montageöffnung eingesteckt ist. Die erfindungsgemäßen Rastmittel gestatten. ein sehr einfaches und schnelles Verschließen des Ventilgehäuses durch einfaches Einstecken des Verschlusselementes, bis eine formschlüssige Halterung über die Rastmittel gewährleistet ist. Vorteilhafterweise kann dadurch das Ventilgehäuse später – beispielsweise für Wartungs- oder Reparaturmaßnahmen – auch jederzeit wieder geöffnet werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung erfüllt das Verschlusselement eine Mehrfachfunktion, indem es auch zur axialen und insbesondere auch radialen Abstützung und Führung der Schließfeder dient. Ferner kann das Verschlusselement auch – über mindestens einen in das Ventilgehäuse ragenden Ansatz – als Anschlag für den Ventilkörper zur Begrenzung von dessen Öffnungsbewegung fungieren.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale sind in den abhängigen Ansprüchen und der anschließenden Beschreibung enthalten.
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Anhand eines bevorzugten, in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung genauer erläutert werden. Dabei zeigen:
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1 eine Seitenansicht (Ansicht in Pfeilrichtung I gemäß 2) des erfindungsgemäßen Überstromventils,
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2 eine Draufsicht auf die Seite des Verschlusselementes in Pfeilrichtung II gemäß 1,
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3 einen vergrößerten Längsschnitt in der Ebene III-III gemäß 2,
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4 eine Explosionsdarstellung der Bestandteile des erfindungsgemäßen Überstromventils als Seitenansicht entsprechend 1,
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5 eine entsprechende Explosionsdarstellung in einer Ansicht von der Seite in Pfeilrichtung V gemäß 4 und
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6 eine weitere Explosionsdarstellung als Schnitt in der Ebene VI-VI gemäß 4.
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In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ein erfindungsgemäßes Überstromventil 1 besteht aus einem Ventilgehäuse 2 mit mindestens zwei Anschlüssen für nicht dargestellte Fluidleitungen (Schlauch- oder Rohrleitungen für beliebige hydraulische oder auch pneumatische Strömungsmedien), und zwar mit mindestens einem Vorlauf-Anschluss 4 und mindestens einem Rücklauf-Anschluss 6. Bei der dargestellten, bevorzugten Ausführung weist allerdings das Ventilgehäuse 2 einerseits zwei Vorlauf-Anschlüsse 4 zum direkten Durchverbinden von zwei Vorlauf-Leitungen sowie andererseits zwei Rücklauf-Anschlüsse 6 zum direkten Durchverbinden von zwei Rücklauf-Leitungen auf. Diese paarweise zugehörigen Anschlüsse 4, 6 erstrecken sich jeweils gleichachsig in unterschiedliche Richtungen und definieren so zwei Strömungsachsen 8, 10, die zueinander parallel und zu einer Ventilachse 12 rechtwinklig verlaufen. Hierdurch ergibt sich praktisch eine H-Form bzw. eine Doppel-T-Form des Ventilgehäuses 2.
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Innerhalb des Ventilgehäuses 2 ist zwischen den Vorlauf Anschlüssen 4 einerseits und den Rücklauf Anschlüssen 6 andererseits ein Rückschlagventil 14 angeordnet. Hierzu wird insbesondere auf 3 verwiesen. Dieses Rückschlagventil 14 besteht nach Art eines Überdruckventils aus einem Ventilkörper 16 und einem Ventilsitz 18 des Ventilgehäuses 2. Der Ventilkörper 16 wird derart von einer Schließfeder 20 mit einer Schließfederkraft F beaufschlagt, dass das Rückschlagventil 14 eine federkraftbedingte Schließlage aufweist und gegen die Federkraft F in eine Öffnungslage bringbar ist. Das Rückschlagventil 14 weist eine Wirkrichtung derart auf, dass die Schließfederkraft F in Richtung der Vorlauf-Anschlüsse 4 wirkt. Dadurch öffnet das Rückschlagventil 14, wenn ein Druck p1 auf der Seite des Vorlaufs 4 um einen bestimmten Differenzdruck größer wird als ein gegenüberliegender Druck p2 auf der Seite des Rücklaufs 6. Das Überstromventil 1 bzw. das Rückschlagventil 14 kann dabei so ausgelegt sein, dass es ab einem Differenzdruck von 0,4 bar gegen die Schließfederkraft F öffnet.
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Das Ventilgehäuse 2 weist auf seiner in Richtung der Ventilachse 12 dem Ventilsitz 18 axial gegenüberliegenden Seite eine Montageöffnung 22 auf (siehe hierzu insbesondere auch 6), über die die inneren Bestandteile in das Ventilgehäuse 2 eingesetzt werden können. Hierbei ist die Montageöffnung 22 durch ein lösbar mit dem Ventilgehäuse 2 verbundenes, deckel- oder stopfenartiges Verschlusselement 24 dicht verschlossen (siehe 3).
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In bevorzugter Ausgestaltung ist das Verschlusselement 24 über einen elastischen Dichtring 26 abgedichtet bereichsweise in die Montageöffnung 22 eingesteckt (nach Art eines Verschluss-Stopfens). Dabei liegt der Dichtring 26 als Radialdichtung zwischen zylindrischen Dichtflächen des Verschlusselementes 24 und des Ventilgehäuses 2; siehe 3. Diese Art der Abdichtung mittels eines elastischen Dichtringes ist konstruktiv leicht beherrschbar und gewährleistet auch im Falle vorhandener Maßtoleranzen eine gute Dichtigkeit. Sofern der Dichtring 26 auf dem Verschlusselement 24 vormontiert wird, ist es vorteilhaft, wenn sich an den Bereich der zylindrischen Dichtfläche innerhalb des Ventilgehäuses 2 eine sich nach außen konisch erweiternde Einführschrägfläche 28 für den Dichtring 26 anschließt.
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Erfindungsgemäß ist das Verschlusselement 24 über formschlüssige, aber lösbare Rastmittel 30 mit dem Ventilgehäuse 2 verbunden. Als Rastmittel 30 weist das Verschlusselement 24 mit Vorteil mindestens zwei das Ventilgehäuse 2 außen übergreifende, radial federelastische Rastarme 32 auf, die mit Rastelementen 34 auf der Außenseite des Ventilgehäuses 2 zusammenwirken. Wie dargestellt sind bevorzugt zwei diametral gegenüberliegende Rastarme 32 mit zugehörigen Rastelementen 34 vorgesehen. Jeder Rastarm 32 ist vorzugsweise als ein U-förmiger Bügel ausgebildet, der das zugehörige, als nasenartiger Ansatz ausgebildete Rastelement 34 des Ventilgehäuses 2 rastend formschlüssig übergreift.
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Durch diese Ausgestaltung der Rastmittel 30 kann eine sehr feste, formschlüssige Halterung des Verschlusselementes 24 an dem Ventilgehäuse 2 erreicht werden.
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Deshalb kann das Verschlusselement 24 vorteilhafterweise trotz seiner Lösbarkeit die Schließfeder 20 auf deren dem Ventilkörper 16 gegenüberliegenden Seite axial gegen die Schließfederkraft F abstützen. Hierzu wird nochmals besonders auf 3 verwiesen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist das erfindungsgemäße Verschlusselement 24 für weitere Zusatzfunktionen ausgebildet. So dient das Verschlusselement 24 auch dazu, die Schließfeder 20 auf ihrer dem Ventilkörper 16 gegenüberliegenden Seite in seitlichen, radialen Richtungen zu fixieren (Seitenführung). Für die beschriebenen Funktionen weist das Verschlusselement 24 auf seiner der Schließfeder 20 zugewandten Seite eine Anlagefläche 36 als Widerlager für die Schließfeder 20 auf, wobei die Anlagefläche 36 zur radialen Führung der Schließfeder 20 von einem axial vorspringenden Ringkragen 38 umschlossen ist. Vorzugsweise ist hierbei ferner vorgesehen, dass der Ringkragen 38 in seinem radial nach innen weisenden Bereich eine konische Zentrierfläche 40 für die Schließfeder 20 aufweist (nur in 3 bezeichnet).
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Wie sich weiterhin aus 1, 4, 5 und 6 ergibt, weist das Ventilgehäuse 2 auf seiner Außenfläche in den sich an das freie Ende jedes Rastarmes 32 des montierten Verschlusselementes 24 anschließenden Bereichen jeweils einen Sicherungsansatz 42 derart auf, dass radiale Spaltbereiche zwischen den freien Enden der Rastarme 32 und dem Ventilgehäuse 2 weitgehend abgedeckt sind, so dass eine Sicherung gegen ungewolltes Lösen erreicht wird. Konkret wird durch die Sicherungsansätze 42 vermieden, dass irgendwelche Teile zwischen das Ventilgehäuse 2 und die freien Enden der Rastarme 32 geraten könnten, wodurch dann womöglich die Rastarme 32 radial nach außen bewegt und das Verschlusselement 24 gelöst werden könnte.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist das Verschlusselement 24 für noch eine Zusatzfunktion ausgelegt. Dazu weist das Verschlusselement 24 mindestens einen, vorzugsweise aber zwei diametral gegenüberliegende, sich, axial in Richtung des Ventilkörpers 16 in das Ventilgehäuse 2 hinein erstreckende Ansätze 44 als Anschlag für den Ventilkörper 16 in dessen Öffnungsstellung auf. Gemäß 3 ragen diese Ansätze 44 somit auch in den Verbindungsbereich zwischen den beiden Rücklauf-Anschlüssen 6. Deshalb sind im Zusammenhang mit dieser Ausgestaltung Positionierungsmittel für das Verschlusselement 24 derart vorgesehen, dass das Verschlusselement 24 nur in einer solchen Drehausrichtung in die Montageöffnung 22 einsetzbar ist, dass die in das Ventilgehäuse 2 ragenden Ansätze 44 nicht die interne Verbindung der beiden Rücklauf-Anschlüsse 6 beeinträchtigen. Dies bedeutet, dass die Ansätze 44 nicht die inneren Mündungsöffnungen der Anschlüsse 6 zum Ventil-Innenraum hin verschließen oder verengen dürfen. Zu diesem Zweck ist durch die Positionierungsmittel sichergestellt, dass eine Montage des Verschlusselementes 24 nur so möglich ist, dass die Ansätze 44 zwischen sich die Strömungsverbindung zwischen den Anschlüssen 6 freilassen. Vorteilhafterweise wirken die Rastarme 32 in diesem Zusammenhang als Positionierungsmittel indem sie auf der Außenseite des Ventilgehäuses 2 nur in einer definierten Ausrichtung aufsetzbar sind. Dies kann durch Positionsnocken 46 erreicht werden; siehe dazu 4 und 5.
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Ergänzend sei noch erwähnt, dass der Ventilkörper 16 bevorzugt über ein Dichtelement 48 in Form einer Scheibe aus einem elastomeren Material mit dem Ventilsitz 18 zusammenwirkt. Das Dichtelement 48 kann an einem knopfartigen Ansatz 50 des Ventilkörpers 16 unverlierbar montiert werden. Der Ventilsitz 18 kann gemäß 3 von einem innerhalb des Ventilgehäuses 2 angeordneten, insbesondere einstückig geformten Ringkragen 52 gebildet sein.
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Die Anschlüsse 4, 6 können als Stutzen zum Aufstecken jeweils einer Leitung ausgebildet sein. Die Leitungen werden dann üblicherweise umfangsgemäß mit Schellen oder dergleichen Haltemitteln radial geklemmt. Dazu ist es vorteilhaft, wenn innerhalb jedes Stutzens eine Stützhülse 54 angeordnet ist, die den Stutzen gegen eine radiale Klemmkraft abstützt (s. 3). Die jeweilige Stützhülse 54 wird von außen axial in den jeweiligen Anschluss (Stutzen) 4, 6 eingesteckt, wobei bevorzugt eine radiale Anschlagkante 56 das Einsetzen begrenzt.
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Gemäß 3 bis 6 ist es außerdem vorteilhaft, wenn der Ventilkörper 16 innerhalb des Ventilgehäuses 2 im Bereich einer im Innenquerschnitt insbesondere kreisförmigen Führungswandung 58 nur über radial vorspringende und axial verlaufende Führungsstege 60 beweglich geführt ist. Dadurch sind jeweils umfangsgemäß zwischen den Führungsstegen 60 zur Wandung 58 hin axiale Passagen gebildet, um eventuelle Verunreinigungen, die mit dem jeweiligen Fluidmedium über den Vorlauf in das Ventil 1 gelangen könnten, frei in Richtung des Rücklaufs durchzulassen. Dadurch wird effektiv vermieden, dass sich Verunreinigungen im Bereich zwischen dem Ventilkörper 16 und der Führungswandung 58 des Ventilgehäuses 2 festsetzen und dadurch womöglich die Beweglichkeit des Ventilkörpers 16 beeinträchtigen können. In Abweichung von der in 3 bis 6 dargestellten Ausführung sollte ein die freien, dem Ventilsitz 18 fern liegenden Enden der Führungsstege 60 verbindender Versteifungsring 62 mit radialem Abstand von der Ventil-Führungswandung 58 im inneren Bereich der Führungsstege 60 liegen, um auch in diesem Bereich die axialen Passagen zu bilden.
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Das Ventilgehäuse 2 besteht vorzugsweise aus einem einstückigen Kunststoff-Formteil. Entsprechendes gilt bevorzugt auch für das Verschlusselement 24.
