DE10211137A1

DE10211137A1 - Rückschlagventil

Info

Publication number: DE10211137A1
Application number: DE2002111137
Authority: DE
Inventors: Christian Scholz
Original assignee: MSA Auer GmbH
Current assignee: MSA Auer GmbH
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2003-10-02
Also published as: AU2002363848A1; WO2003074913A1

Abstract

Ein Rückschlagventil umfasst einen biegeelastischen Ventilteller (2), der nur in seiner Mitte an einem Ventilsitz (8) benachbart zu einer oder zwischen zwei oder mehreren Durchlassbohrung(en) (11) für das betreffende Medium gehalten ist. Im Randbereich des Ventiltellers befindet sich zwischen diesem und dem Ventilsitz ein Distanzring (7) mit Dichtkante, so dass der Ventilteller allein aufgrund seiner biegeelastischen Eigenschaften unter Vorspannung am Ventilsitz abdichtend anliegt. Die Befestigung des Ventiltellers erfolgt mit einem in einer Montagebohrung (10) gehaltenen Montageschaft (5) mit Haltebund (4), der mit dem Ventilteller verbunden ist und ebenfalls gummielastisch ausgebildet sein kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil, das einen Ventilsitz mit mindestens einer durch ein unter der Wirkung einer Federkraft stehendes Verschlußorgan selbsttätig verschließbaren Durchlassbohrung umfasst.
Rückschlagventile, die unter einem bestimmten Druck des betreffenden Mediums entgegen einer auf ein Verschlußorgan wirkenden Federkraft eine Durchlassöffnung freigeben und diese ansonsten unter der Federwirkung geschlossen halten, sind hinreichend bekannt. Die bekannten Rückschlagventile dieser Gattung sind insofern nachteilig, als zur Erzielung der Schließkräfte mehrere Bauteile erforderlich sind. Daher sind die Kosten, der Montageaufwand, der Platzbedarf und die Störanfälligkeit entsprechend hoch. Die mechanischen Ventilteile, zum Beispiel Federn, sind den oftmals aggressiven Medien ausgesetzt, so dass die Lebensdauer gering ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Rückschlagventil der eingangs erwähnten Art anzugeben, das einfach ausgebildet ist, eine geringe Baugröße ausweist und auf einfache Weise montiert bzw. demontiert werden kann und sich durch eine zuverlässige Funktion und lange Lebensdauer auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildeten Rückschlagventil gelöst. Aus den Unteransprüchen ergeben sich weitere Merkmale und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht vor allem darin, dass eine in dem Ventilsitz befindliche Durchlassöffnung für das betreffende Medium allein aufgrund der Biegeelastizität eines die Auslassöffnung übergreifenden Ventiltellers aus gummielastischem Material verschlossen wird. Der Ventilteller wird mittig an dem Ventilsitz gehalten und steht aufgrund einer in dessen Randbereich vorgesehenen umlaufenden Erhöhung (Distanzring mit Dichtkante) unter einer Vorspannung, so dass die innerhalb dieses Distanzringbereiches zur Mittelachse des Ventiltellers versetzt angeordneten Durchlassbohrungen durch die Biegeelastizität des Ventiltellers abgedichtet sind, solange die von dem betreffenden Medium ausgehende Druckkraft nicht größer als die Biegeelastizitätskraft des Ventiltellers ist. Der Ventilteller weist einen von seiner Mitte senkrecht abstrebenden Montageschaft mit einem im Abstand vom Ventilteller ausgebildeten Haltebund auf. Auf diese Weise kann der Ventilteller über eine Montagebohrung im Ventilsitz zentrisch und aufgrund der elastischen Ausbildung des Montageschaftes sogar unter Vorspannung auf dem Ventilsitz befestigt werden. Das Rückschlagventil besteht somit lediglich aus einem einstückigen gummielastischen Verschlussorgan mit biegeelastischem Ventilteller, der mittels eines Montageschaftes in einer Montagebohrung des Ventilsitzes gehalten ist. Das heißt, es ist nur ein einziges Bauteil vorhanden, das einfach ausgebildet, leicht zu montieren und nicht störanfällig oder korrosionsanfällig ist und zudem einen geringen Platzbedarf hat. Entsprechend der durch das Einbinden von Versteifungseinlagen veränderlichen Biegeelastizität des aus gummielastischem Material bestehenden Ventiltellers kann das erfindungsgemäße Rückschlagventil zur Abdichtung bei sehr kleinen bis hin zu sehr hohen Drücken eingesetzt werden.
Bei der einstückigen Ausführung des Verschlussorgans mit am Ventilteller angeformtem Montageschaft wird der Montageschaft mit dem sich zum Schaftende hin konisch verjüngenden elastischen Haltebund durch die Montageöffnung im Ventilsitz gezogen. In Ausgestaltung der Erfindung ist aber auch eine lösbare Verbindung zwischen dem Ventilteller und dem Montageschaft vorgesehen. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass der Ventilteller auf andere Weise unmittelbar mit dem Ventilsitz mittig verbunden ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a und 1b eine Draufsicht und eine seitliche Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rückschlagventils;
Fig. 1c und 1d eine seitliche Schnittansicht jeweils des Verschlussorgans und des Ventilsitzes vor der Montage;
Fig. 2a und 2b eine Draufsicht und eine seitliche Schnittansicht einer zweiten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Rückschlagventils;
Fig. 2c und 2d eine seitliche Schnittansicht jeweils des Verschlussorgans und des Ventilsitzes nach Fig. 2a/b;
Fig. 3a und 3b eine Draufsicht und eine seitliche Schnittansicht einer dritten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils; und
Fig. 3c und 3d eine seitliche Schnittansicht jeweils des Verschlussorgans und des Ventilsitzes nach Fig. 3a/3b.
Gemäß der Zeichnung besteht das Verschlussorgan 1 aus einem Ventilteller 2, einem Halteschaft 3 mit Haltebund 4 und einem Montageschaft 5. An der Dichtseite 6 des Ventiltellers 2 ist im Randbereich ein umlaufender Distanzring 7 mit Dichtkante angeformt. Das Verschlussorgan 1 ist einstückig aus einem gummielastischen Material gebildet. Der Haltebund 4 hat die Form eines sich zum Ventilteiller 2 hin erweiternden Kegelstumpfes, dessen kleiner Durchmesser dem des Montageschaftes entspricht und dessen großer Durchmesser größer als der des Halteschaftes 3 ist. Der Ventilsitz 8 umfaßt eine Ventilscheibe 9 aus einem starren oder elastischen Material mit einer mittig angeordneten Montagebohrung 10 und zwei seitlich von dieser vorgesehenen Durchlassbohrungen 11. Bei der Montage des Rückschlagventils wird der konische Haltebund 4 des Verschlußorgans 1 mit Hilfe des Montageschaftes 5 durch die Montagebohrung 10 der Ventilscheibe 9 gezogen, so dass der Halteschaft 3 in der Montagebohrung 10 der Ventilscheibe 9 und der Ventilteller 2 in seinem mittleren Bereich elastisch auf der Ventilscheibe 9 liegt. Aufgrund der Elastizität des aus einem elastischen Werkstoff bestehenden Ventiltellers 2 in Verbindung mit dem Distanzring 7 biegt sich der Ventilteller 2 in seinem mittleren Bereich elastisch durch und liegt in seinem Randbereich mit dem Distanzring 7 mit Dichtkante unter einer Vorspannung, d. h. fest abdichtend auf der Oberfläche der Ventilscheibe 9 auf. Bei einem an der freien Seite der Durchlassbohrungen 11 unter Druck anliegenden flüssigen bzw. dampf- oder gasförmigen Medium kann dieses, sofern dessen Druckkräfte größer als die elastischen Gegenkräfte des Ventiltellers 2 sind, die Durchlassbohrungen 11 passieren. Andernfalls ist der Medienstrom aufgrund der durch den Distanzring 7 bewirkten elastischen Vorspannung des Ventiltellers 2 unterbrochen. Die Größe der elastischen Vorspannung kann durch die Höhe des Distanzringes 7 und das Material sowie die Stärke des Ventiltellers 2 eingestellt werden. Da der Halteschaft 3 auch aus einem elastischen Werkstoff besteht, kann über dessen Länge bzw. jeweilige Dehnung auch die Anpresskraft im mittleren Bereich des Ventiltellers 2 auf die Ventilscheibe 9 festgelegt werden. Mit einem derart ausgebildeten Rückschlagventil ist es möglich, in einem konstruktiv einfachen Aufbau und ohne störempfindliche Bauteile allein aus der Eigenelastizität des Verschlussorgans 1 entgegen der Strömungsrichtung eine sichere Abdichtung zu erreichen. Das Rückschlagventil kann konstruktiv sowohl für sehr kleine als auch für sehr große Druckbereiche ausgelegt werden.
Bei einer in den Fig. 2a bis 2d gezeigten Ausführungsvariante ist der Distanzring 7' mit Dichtkante zur Erzeugung der Vorspannung des Ventiltellers 2' in Umkehrung zu dem zuvor erläuterten Rückschlagventil an der Dichtfläche der Ventilscheibe 9' angeformt. Mit dieser Ausführungsform wird im Wesentlichen die gleiche Wirkung wie mit dem Rückschlagventil gemäß Fig. 1a bis 1d erzielt. Gleiche Teile sind daher auch mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Eine Besonderheit dieser Ausführungsform besteht jedoch noch darin, dass in den Ventilteller 2' eine Versteifungsplatte 12 eingeformt ist. Die Versteifungsplatte 12 kann aus Kunststoff oder Metall in unterschiedlicher Stärke bestehen. Andererseits können auch anders profilierte Versteifungsteile in den Ventilteller eingebunden sein. Dadurch ist die Elastizität des Ventiltellers 2' in weiten Grenzen veränderbar. Selbstverständlich kann eine solche Versteifungsplatte 12 auch bei dem in Fig. 1a bis 1d beschriebenen Ventilteller 2 vorgesehen sein.
In den Fig. 3a bis 3d ist ein Rückschlagventil mit einer aus zwei Teilen gebildeten Verschlussorgan 1 wiedergegeben. Das Verschlussorgan 1 umfasst einen versteiften Ventilteller 2 mit an diesem angeformtem Distanzring 7 mit Dichtkante. In diesem Fall ist die Versteifungsplatte 12' noch stärker als in dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel ausgebildet und mit einem Gewindebolzen 13 verbunden, der mittig aus dem Ventilteller 2 herausragt. In den am Montageschaft 5 angeformten Haltebund 4 aus elastischem Material ist ein Verstärkungskern 14 eingebunden, der im Bereich des Halteschaftes 3 in eine Gewindehülse 15 mit Innengewinde übergeht. Bei der Montage wird der Halteschaft 3 von unten in die Montagebohrung 10 gesteckt und mit dem Ventilteller 2 verschraubt. Die aus elastischem Material bestehende Ummantelung des Ventiltellers 2 bzw. des Haltebundes 4 liegt dabei im Bereich der Ventilscheibe 9 an. Bezugszeichenliste 1 Verschlussorgan
2 Ventilteller
3 Halteschaft
4 Haltebund
5 Montageschaft
6 Dichtseite/Dichtfläche
7 Distanzring mit Dichtkante
8 Ventilsitz
9 Ventilscheibe
10 Montagebohrung
11 Durchlassbohrung
12 Versteifungsplatte o. Armierungsmaterial
13 Gewindebolzen
14 Verstärkungskern
15 Gewindehülse

Claims

1. Rückschlagventil, das einen Ventilsitz mit mindestens einer durch ein unter der Wirkung einer Federkraft stehendes Verschlussorgan selbsttätig verschließbaren Durchlassbohrung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das aus gummielastischem Material bestehende Verschlussorgan (1) als biegeelastischer, mittig am Ventilsitz befestigter Ventilteller (2, 2'), dessen mittige Befestigungsstelle nahe der einen oder zwischen den zwei oder mehreren Durchlassbohrung(en) (11) liegt, ausgebildet ist, wobei im Randbereich des die Durchlassbohrung(en) (11) überdeckenden Ventiltellers (2, 2') ein eine Dichtkante aufweisender Distanzring (7, 7') zwischen Ventilteller und Ventilsitz zur Erzielung einer auf den Ventilsitz wirkenden Vorspannkraft des Ventiltellers (2, 2') vorgesehen ist.

2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller (2, 2') einen mittig von dessen Dichtseite (6) ausgehenden Montageschaft (5) mit im Abstand von der Dichtseite angebrachtem gummielastischem Haltebund (4) aufweist und der Ventilsitz (8) als Ventilscheibe (9, 9') mit der mindestens einen Durchlassbohrung (11) für das betreffende Medium und einer in deren Nähe vorgesehenen Montagebohrung (10), in der der Montageschaft (5) zwischen dem Haltebund (4) und dem Ventilteller (2, 2') fixiert ist, ausgebildet ist.

3. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Distanzring (7) mit Dichtkante aus dem gummielastischen Material des Ventilteller (2) ausgeformt ist.

4. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Distanzring (7') aus dem Material der Ventilscheibe (9') ausgeformt ist.

5. Rückschlagventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Montageschaft (5) aus einem gummielastischen Material besteht und den Ventilteller (2, 2') mittig durch den Haltebund (4) unter Vorspannung an der Ventilscheibe (9, 9') hält.

6. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den Ventilteller (9, 9') eine Versteifungsplatte (12) oder ein ähnliches Armierungsmaterial zur Erhöhung der elastischen Biegesteifigkeit eingebunden ist.

7. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussorgan (1) zweiteilig ausgebildet ist und der Ventilteller (2, 2') an dem Montageschaft (5) lösbar befestigt ist.

8. Rückschlagventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ventilteller (2, 2') ein aus diesem herausragender Gewindebolzen (13) befestigt ist und in den oberhalb des Haltebundes (4) befindlichen Abschnitt des Montageschaftes (5) eine Gewindehülse (15) mit Innengewinde integriert ist.

9. Rückschlagventil nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindebolzen (13) mit der Versteifungsplatte (12) verbunden ist.

10. Rückschlagventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindehülse (15) mit einem Verstärkungskern (14) verbunden ist, der in den Haltebund (4) integriert ist und von dem gummielastischen Material ummantelt ist.

11. Rückschlagventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Distanzring (7, 7') mit Dichtkante ausgehend vom Ventilteller (2) bzw. der Ventilscheibe (9) zur Ausbildung der Dichtkante eine sich konisch verjüngende Querschnittsform hat.