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Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil mit mindestens einer Federzunge, welche derart angeordnet und ausgebildet ist, dass diese eine Öffnung in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz beidseits der Öffnung durch elastische Verformung der Federzunge wahlweise öffnet oder schließt, wobei mindestens ein Hubbegrenzer mit einer Anschlagfläche derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die elastische Verformung der Federzunge durch Anschlag an der Anschlagfläche des Hubbegrenzers begrenzt ist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Rückschlagventil mit mindestens einer Federzunge, welche derart angeordnet und ausgebildet ist, dass diese eine Öffnung in einem Gehäuse in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz beidseits der Öffnung durch elastische Verformung der Federzunge wahlweise öffnet oder schließt, wobei mindestens ein Hubbegrenzer mit einer Anschlagfläche derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die elastische Verformung der Federzunge durch Anschlag an der Anschlagfläche des Hubbegrenzers begrenzt ist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.
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Aus der
DD 235 704 A1 ist ein Rückschlagventil in Form eines Blattfederventils bekannt. Das Ventil weist Durchbrüche auf, die durch Blattfedern verschlossen werden. Zur Begrenzung des Öffnungsweges der Blattfedern sind jeweilige Federweganschläge vorgesehen. Auf einem Ventilgrundkörper ist eine Dicht- und Dämpfungsschicht zur Erhöhung einer Grenznutzungsdauer der Blattfedern angeordnet, auf der die Blattfedern anschlagen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rückschlagventil der o. g. Art hinsichtlich der mechanischen Belastung der bewegten Bauteile zu verbessern. Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, den Betrieb eines Rückschlagventils der o. g. Art hinsichtlich der Schallemissionen zu verbessern.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Rückschlagventil der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen und durch ein Rückschlagventil der o. g. Art mit den in Anspruch 5 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
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Dazu ist es bei einem Rückschlagventil der o. g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Anschlagfläche des Hubbegrenzers derart ausgebildet ist, dass diese einer Biegelinie der Federzunge im ausgelenkten Zustand bei Anschlag an dem Hubbegrenzer entspricht.
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Dies hat den Vorteil, dass ein gleichmäßiges, spannungsfreies Anliegen der Federzunge an der Anschlagfläche gewährleistet ist, so dass Geräuschemissionen sowie ein Verschleiß minimiert sind. Eine mechanische Belastung der hochdynamisch belasteten Federzunge ist durch die optimierte Hubbegrenzerkontur reduziert.
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Eine mechanisch besonders einfache und funktionssichere Ausführungsform erzielt man dadurch, dass die Federzunge einseitig eingespannt ist.
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Eine Reduktion der Gesamtzahl der erforderlichen Bauteile erzielt man dadurch, dass der Hubbegrenzer gleichzeitig als eine Halterung für das Federblech ausgebildet ist.
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Ein funktionssicheres Sperren einer Strömungsrichtung in eine vorbestimmte Richtung wird dadurch erzielt, dass die Federzunge derart angeordnet und ausgebildet ist, dass diese zumindest bei identischem Druck beidseits der Öffnung an der Öffnung und diese verschließend anliegt.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin durch ein Rückschlagventil der o. g. Art mit den in Anspruch 5 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
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Dazu ist es bei einem Rückschlagventil der o. g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass an einer Anlagefläche zwischen der Federzunge und dem Gehäuse und/oder zwischen der Federzunge und dem Hubbegrenzer mindestens eine mechanische Dämpfungsschicht angeordnet ist.
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Dies hat den Vorteil, dass sich im Betrieb eine Reduzierung des von der Federzunge emittierten Schallpegels ergibt und gleichzeitig eine Belastung der Federzunge reduziert ist, da Federblattschwingungen der Federzunge gedämpft sind. Somit sind Schalldämpfungsmaßnahmen und Belastungsreduktionsmaßnahmen genau dort vorhanden, wo der Schall bzw. die Belastung entsteht. Hierdurch kann auf sekundäre Schalldämpfungsmaßnahmen verzichtet werden.
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Eine besonders hohe Wirkung erzielt man dadurch, dass mindestens eine mechanische Dämpfungsschicht als Kunststoff- oder Elastomerschicht ausgebildet ist.
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Eine zusätzliche Bedämpfung von Eigenschwingungen der Federzunge erzielt man dadurch, dass mindestens eine mechanische Dämpfungsschicht auf einer dem Hubbegrenzer zugewandten Seite und/oder auf einer dem Gehäuse zugewandten Seite der Federzunge angeordnet ist.
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Eine besonders gute Dämpfung von Schwingungen und Reduktion von Schallemissionen beim Anschlagen der Federzunge an den Hubbegrenzer erzielt man dadurch, dass mindestens eine mechanische Dämpfungsschicht auf der Anschlagfläche des Hubbegrenzers angeordnet ist.
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Eine besonders gute Dämpfung von Schwingungen und Reduktion von Schallemissionen beim Anschlagen der Federzunge an dem Gehäuse erzielt man dadurch, dass mindestens eine mechanische Dämpfungsschicht auf dem Gehäuse angeordnet ist.
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Eine weitere Verbesserung der schalldämpfenden bzw. schwingungsdämpfenden Eigenschaften der mechanischen Dampfungsschicht erzielt man dadurch, dass mindestens eine mechanische Dampfungsschicht eine jeweilige Anlagefläche vollflächig oder teilweise bedeckt.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
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1 eine schematische Schnittansicht einer beispielhaften ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils,
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2 eine schematische perspektivische Ansicht einer beispielhaften zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils,
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3 eine schematische perspektivische Ansicht einer beispielhaften dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils,
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4 eine schematische perspektivische Ansicht einer beispielhaften vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils und
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5 eine schematische perspektivische Ansicht einer beispielhaften fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils.
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Die in 1 dargestellte, beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils ist als Flatterventil mit einer Federzunge 10 ausgebildet. Die Federzunge 10 ist ein Federblech, welches einseitig mittels einer Schraube 12 und einem Hubbegrenzer 14 eingespannt ist. Das Rückschlagventil öffnet oder schließt wahlweise mittels einer federelastischen Auslenkung des Federbleches 10 eine Öffnung 16. Hierbei wird eine Fluidströmung durch die Öffnung 16 in eine erste Richtung 18 zugelassen und in eine zweite Richtung 20 gesperrt. In der 1 ist ein Zustand dargestellt, bei dem die Federzunge 10 die Öffnung 16 fluiddicht verschließt. In diesem Zustand liegt die Federzunge an einem Gehäuse 30 an.
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Die federelastische Auslenkung der Federzunge 10 erfolgt durch eine Druckdifferenz beidseits der Öffnung 16. Ist ein Druck in einem ersten Raum 22 in der einzigen Fig. oberhalb der Federzunge 10 größer als ein Druck in einem zweiten Raum 24 in der einzigen Fig. unterhalb der Federzunge 10, so wird die Federzunge 10 elastisch ausgelenkt und die Öffnung freigegeben, so dass eine Fluidströmung über die Öffnung in die erste Richtung 18 erfolgen kann. Ist jedoch der Druck in dem ersten Raum 22 kleiner oder gleich dem Druck in dem zweiten Raum 24, so verschließt die Federzunge 10 die Öffnung fluiddicht und unterbindet eine Fluidströmung über die Öffnung 16 in die zweite Richtung 20.
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Der Hubbegrenzer 14 ist eine Halterung für die Federzunge 10 und spannt diese einseitig ein Weiterhin weist der Hubbegrenzer 14 eine der Federzunge 10 zugewandte Anschlagfläche 26, die eine Auslenkung der Federzunge 10 in Öffnungsrichtung, d. h. in Richtung 18, begrenzt, wobei die Federzunge 10 an dieser Anschlagfläche 26 anschlägt. Erfindungsgemäß ist die Kontur der Anschlagfläche 26 derart ausgebildet, dass diese Kontur in einem Querschnitt, wie in der einzigen Fig. dargestellt, einer Biegelinie 28 der Federzunge 10 bei derjenigen Auslenkung entspricht, bei der die Federzunge an der Anschlagfläche 26 anschlägt. Auf diese Weise liegt die Federzunge gleichmäßig, vollflächig und spannungsfrei hinsichtlich der Abstützung durch die Kontur der Anschlagfläche 26 an dem Hubbegrenzer 14 an.
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Eine Biegelinie (auch Biegungslinie, Durchbiegungslinie, elastische Linie) ist eine mathematische Kurve, die die Verformung eines einseitig eingespannten Balkens bei Biegung beschreibt. Es ist in der Statik der Bauwerke die Linie, in die infolge der Elastizität des Baustoffes die Achse eines ursprünglich geradlinigen Balkenträgers übergeht.
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Die Gleichung der Biegelinie ist ein Teil der Balkentheorie. Sie wird verwendet, um die Durchbiegung prismatischer Balken im Bereich des linear-elastischen Materialverhaltens zu bestimmen. Dabei wird die Annahme zugrunde gelegt, dass die eintretenden Verformungen so klein sind, dass die biegebedingte Veränderung der Balkengeometrie bei der Aufstellung der Gleichung vernachlässigt werden kann. Für den Bereich des nichtlinear-elastischen Materialverhaltens sind Abänderungen erforderlich, wie sie in der nichtlinearen Stabstatik berücksichtigt werden.
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Das hochdynamisch belastet Federblatt wird durch den erfindungsgemäßen Hubbegrenzer 14 vor Überbelastung geschützt. Es wird ein harmonisches Anlegen der Federzunge 10 an den Hubbegrenzer bzw. die Anschlagfläche 26 erzielt, was aufgrund der reduzierten mechanischen Belastung der Federzunge 10 größerer Öffnungsquerschnitte bei gleichen Abmessungen ermöglicht.
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2 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils 200, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet sind, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der 1 verwiesen wird. Erfindungsgemäß ist bei dieser zweiten Ausführungsform an der Anschlagfläche 26 des Hubbegrenzers 14 eine mechanische Dämpfungsschicht 32, beispielsweise in Form einer Kunststoff- oder Elastomerschicht angeordnet. Durch diese mechanische Dämpfungsschicht 32 werden Federblattschwingungen der Federzunge 10 gedämpft und damit der Schallpegel reduziert. Somit wird mechanischer Belastung und Schallemission direkt dort entgegen gewirkt, wo dieses jeweils entsteht Sekundäre Schalldämpfungsmaßnahmen sind nicht erforderlich.
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3 zeigt eine dritte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils 300, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in 1 und 2 bezeichnet sind, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der 1 und 2 verwiesen wird. Erfindungsgemäß ist bei dieser dritten Ausführungsform die Dämpfungsschicht 32 in Form von mehreren separaten Dämpfungselementen auf der Anschlagfläche 26 ausgebildet.
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4 zeigt eine vierte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils 300, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in 1 und 2 bezeichnet sind, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der 1 und 2 verwiesen wird. Erfindungsgemäß ist bei dieser vierten Ausführungsform die Dämpfungsschicht 32 auf der Federzunge 10 angeordnet. Hierbei ist die Dämpfungsschicht 32 auf einer dem Hubbegrenzer 14 zugewandten Seite der Federzunge 10 angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Dämpfungsschicht 32 auf der anderen, dem Gehäuse 30 zugewandten Seite der Federzunge 10 oder auf beiden Seiten der Federzunge 10 ausgebildet ist. Auch können alternativ hierbei ein- oder beidseitig auf der Federzunge 10 Dämpfungselemente vorgesehen sein.
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5 zeigt eine fünfte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils 300, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in 1 und 2 bezeichnet sind, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der 1 und 2 verwiesen wird. Erfindungsgemäß ist bei dieser vierten Ausführungsform die Dämpfungsschicht 32 auf dem Gehäuse 30 und zwar im Bereich einer Fläche, an der die Federzunge 10 am Gehäuse 30 anschlägt, angeordnet. Diese Dämpfungsschicht 32 ist beispielsweise ringförmig ausgebildet oder weist einzelne Dämpfungselemente auf.
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Bei allen voranstehend beschriebenen Ausführungsformen kommt es darauf an, dass die Dämpfungsschicht 32 jeweils zwischen der Federzunge 10 und dem Hubbegrenzer 16 bzw. dem Gehäuse 30 angeordnet ist, so dass die Federzunge 10 mit zumindest einem Teil seiner Fläche an der Dämpfungsschicht 32 bzw. deren einzelnen Dämpfungselementen anschlägt.
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Durch die mechanische Dämpfungsschicht 32 werden von der hochdynamisch bewegten Federzunge 10 erzeugte Geräusche reduziert. Beim Schließen des Ventils durch einen Aufprall (elastischer Stoß) der Federzunge 10 auf dem Gehäuse 30 kommt es ggf. zu einem erneuten Öffnen des Ventils. Dies hat eine höhere mechanische Belastung der Federzunge 10 zur Folge, da zu einem Arbeitsspiel des Aggregates (beispielsweise Vakuumpumpe) mehrere Öffnungs- und Schließvorgänge der Federzunge 10 erfolgen. Dies wird jedoch insbesondere durch die fünfte Ausführungsform gemäß 5 unterbunden.
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Die mechanische Dämpfungsschicht 32 und die als Biegelinie ausgebildete Anschlagfläche 26 sind wahlweise auch beide gemeinsam bei einem Rückschlagventil ausgebildet. Diese Kombination beider Merkmale bei einem Rückschlagventil soll nicht dadurch ausgeschlossen sein, dass diese nicht in den 1 bis 5 explizit dargestellt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Federzunge
- 12
- Schraube
- 14
- Hubbegrenzer
- 16
- Öffnung
- 18
- erste Richtung
- 20
- zweite Richtung
- 22
- erster Raum
- 24
- zweiter Raum
- 26
- Anschlagfläche
- 28
- Biegelinie
- 30
- Gehäuse
- 32
- mechanische Dämpfungsschicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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