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Ventil mit selbsttätig durch Strömungsdruck sich öffnendem Verschlußstück
aus elastischem Material Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil mit selbsttätig
durch Strömungsdruck sich öffnendem Verschlußstück aus elastischem Material, das
mit einem Ringwulst unter Spannung in eine Ringnut eines rotationssymmetrischen
Ventilträgers eingesetzt ist, in eine Dichtlippe ausläuft und n-ündestens eine im
Ventilträger vorgesehene Durchflußöffnung abdeckt.
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Bei einer bekannten Bauart eines solchen Ventils weist die Ventilkappe
in ihrer Mitte eine kleine öffnung auf. Bei einem inneren oder äußeren Überdruck
wird der im Bereich der öffnung befindliche Bereich des Ventilkappenbodens nach
der einen oder anderen Seite gewölbt, wobei sich die kleine öffnung erweitert. Nachteihg
ist hierbei, daß für die Befestigung der Ventilkappe auf dem Ventilträger ein Federring
od. dgl. notwendig ist, welcher den Ventilkappenrand in die Ringnut drückt. Im übrigen
stellt die elastische Öffnung keine einwandfreie Abdichtung her, und man kann das
Ventil nicht für größere Durchflußmengen verwenden, da sich eine größere Öffnung
nicht vollständig schließen würde.
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Für Rückschlagsicherungen ist auch ein anderes Ventil bekannt, bei
der die Dichtung die Form einer Hülse hat, welche auf einem Zylinder n-üt Umfangsnut
durch einen Wulst gehalten ist. Nachteilig ist hierbei, daß die Entlastungsbohrungen
des Zylinders durch die Dichtung selbst verdeckt sind, so daß das Ventil verhältnismäßig
unempfindlich ist. Der in dem Ventilkörper vorhandene Überdruck kann nämlich nur
auf die verhältnismäßig kleine, durch die Entlastungsbohrungen frei gelassene Oberfläche
der Hülse wirken.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile weist gemäß der Erfindung das Verschlußstück
zwischen dem zur Befestigung dienenden Ringwulst und seinem in die Dichtlippe spitz
zulaufenden Ende, unmittelbar an den Ringwulst anschließend, auf seiner Innenseite
eine ringförinige Hohlkehle auf, und die Durchflußöffnung bzw. -öffnungen münden
aus dem Ventilträger in den durch die Hohlkehle gebildeten Raum. Hierdurch ergibt
sich der Vorteil, daß die spitz auslaufende Dichtungslippe, die eine sehr gute Abdichtung
bewirkt, sich trotzdem schon bei geringem Überdruck vom Ventilträger abheben kann
und damit die Empfindlichkeit noch dadurch wesentlich gesteigert wird, weil einem
inneren Überdruck nicht nur der Querschnitt der Durchflußöffnung, sondern mittels
der ringförnügen Hohlkehle eine wesentlich größere Fläche zur Einwirkung auf das
Verschlußstück zwecks Abhebens der Dichtlippe vom Ventilträger zur Verfügung steht.
Das erfindungsgemäße Ventil ist damit auch empfindlicher als eine andere bekannte
Vorrichtung zur Verhinderung des Rückschlages von Explosionen in Leitungen, bei
der eine hülsenartige Dichtung von gleichbleibender Wandstärke unmittelbar die Entlastungsbohrungen
umschließt, so daß der eventuell in der einen Leitung vorhandene Überdruck nur auf
eine kleine, dem Querschnitt der Entlastungsbohrungen entsprechende Fläche der Dichtung
wirken kann.
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Soweit man bereits ein Ventil gebaut hat, bei dem ebenfalls ein etwa
hülsenförmiges Verschlußstück einerseits befestigt ist und andererseits lippenförmig
auf einem Ventilsitz aufruht, wobei das Druckmittel ebenfalls auf einem größeren
ringförnügen Bereich des Verschlußstückes lastet, handelt es sich um eine Ausführung,
bei welcher das Befestigungsende der Dichtungshülse mittels besonderer Bauteile
gehalten ist, nicht jedoch lediglich von einem Ventilträger, der sowohl mittels
der Ringnut zur Halterung des Verschlußstückes dient als auch die radialen Durchflußöffnungen
aufweist. Schließlich unterscheidet sich der erfindungsgemäße Aufbau auch von anderen
bekannten Rückschlagventilen, bei denen mernbranartig eine Durchflußöffnung abgedeckt
bzw. freigegeben wird, wobei jedoch die besondere Formgebung des
Verschlußstückes
mit seiner ringförmigen Hohlkehle zwischen Dichtlippe und Ringwulst fehlt.
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Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung der in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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F i 1 zeigt teilweise im Schnitt, teilweise von der Seite gesehen
ein Ventil gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; F i g. 2 stel!t in
entsprechender Weise eine zweite Ausführungsform dar; Fig. 3 und 4 lassen
weitere, leicht abgewandelte Ausführungsarten erkennen; Fig. 5 zeigt ein
Ventil, das für schwachen Druck bestimmt ist und zwei einander zugekehrte Verschlußstücke
der Bauart nach F i g. 6 besitzt; F i g. 6 stellt den Aufriß bzw.
Schnitt einer weiteren Bauart dar, bei welcher eine Außenlippe des Verschlußstückes
für den Auslaß von Gasen, eine Innenlippe dagegen für den Einlaß des Gases dient;
F i g. 7 ist eine ähnliche Darstellung einer etwas abgewandelten Ausführung
mit einem Verschlußstück, deren beide Lippen an der Außenseite des Ventilträgers
anliegen.
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Wie beispielsweise aus Fig. 1 zu ersehen ist, hat das Ventil
einen zylindrischen Träger 11 und ein rohrförmiges Verschlußstück 12 aus
Gummi. Der zylindrische Träger 11 ist an einem seiner Enden durch eine Kugelkappe
13 abgeschlossen, die eine Ringnut 17 aufweist, während das andere
Ende mit einem Gewinde 30 versehen ist, das zu seiner Befestigung an dem
in Frage kommenden Organ dient. Ein entsprechend der Längsachse dieses Trägers ausgebohrter
Kanal 14 mündet durch sein Ende 15 und durch die radialen Öffnungen
16 nach außen. Das aus Gummi bestehende Verschlußstück 12 besitzt einen im
Querschnitt kreisförmigen Ringwulst 18, an den sich unter Ausbildung einer
ringförmigen Hohlkehle 20 die spitz zulaufende Dichtlippe 19 anschließt.
Das Verschlußstück ist vor dem Einbau auf die in F i g. 1
gesfrichelt angedeutete
Form vulkanisiert, so daß es auf den Träger 11 unter Spannung aufgezogen
wird, wobei sich der Ringwulst 18 in die entsprechend ausgebildete Nut
17 des Trägers 11 einpaßt. Die Durchflußöffnungen 16 münden
in den durch die Hohlkeble gebildeten Raum.
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F i g. 2 zeigt eine der F i g. 1 entsprechende
Ab-
wandlung, die die gleichen Einzelteile aufweist. Das Verschlußstück 12
dient hier außerdem als Verschluß für das an beiden Enden offene als Ventilträger
wirkende Röhrchen 11, und der Ringwulst 18 hängt hier mit einer elastischen
Membran 21 zusammen. Der mit der Membran zusammenwirkende Ringwulst hält das Verschlußstück
unter Spannung am Randwulst 22 des Trägers 11 fest.
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Die beiden Ventile arbeiten folgendermaßen: Wenn der Druck der am
Ende 15 des Trägers 11 einströmenden Gase einen gewissen Wert überschreitet,
hebt sich die Lippe 19 des Verschlußstückes 12 in der Richtung des Pfeiles
27 ab und läßt die Gase durch die Öffnungen 16 entsprechend den Pfeilen
24 und 25
an die Außenluft entweichen.
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Sobald der Druck wieder auf seinen normalen Wert abgefallen ist, wird
die Lippe 19 durch ihre elastische Spannung an die Öffnungen 16 zurück-"eführt
0 und sperrt diese dicht ab, so daß keine Fremdkörper in den Kanal 14 eindringen
können.
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Die Empfindlichkeit der Verschlußstücke läßt sich dadurch bee;nflussen,
daß entweder die Stärke der Lippe 19 und die Größe der Hohlkehle 20 geändert
oder beim Einbau der Außendurchmesser des Ventilträgers 11 bei
23 verringert wird.
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Nach F i g. 3 besteht das ebenfalls aus Gummi oder elastischem
Kunststoff hergestellte Verschlußstück aus den gleichen Teilen wie das in F i
g. 1 dargestellte; es ist aber in einer Ebene angeordnet, die quer zur Längsachse
des Trägers verläuft.
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Auch hier besteht der Träger 11 aus einem am oberen Ende geschlossenen
und mit radialen öffnungen 10 versehenen Röhrchen. Der Ringwulst
18
ist durch seine elastische Spannung in der Nut 17 festgehalten,
doch liegt jetzt die Lippe 19 an der senkrecht zur Ventilträgerlängsachse
angeordneten Dichtfläche 26 an, die im allgemeinen vom Träger 11 unabhängig
ist.
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Die F i g. 4 zeigt eine Abwandlung des vorbeschriebenen Verschlußstückes,
wonach dieses gleichzeitig als Ventil und als Endverschluß des Röhrchens dient,
d. h. wie im Falle der F i g. 2 eine obere Membran 21 aufweist.
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Außerdem sind auch wieder die gleichen Teile vorhanden, nämlich der
von der Membran 21 überdeckte Ringwulst 18, die Lippe 19 und die Hohlkehle
20, wobei das Ganze durch Spannung auf dem Randwulst 22 des Trägers 11 festgehalten
ist.
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Die Arbeitsweise der Ventile gemäß F i g. 3 und 4 ist folgende:
Wenn der bei 15 eintretende Druck einen gewissen Wert überschreitet, hebt
sich die Lippe 19
in der Richtung des Pfeiles 27 ab und läßt die Gase
durch die Öffnungen 16 entsprechend den Pfeilen 24 und 25 an die Außenluft
entweichen. Sobald der Druck wieder auf seinen normalen Wert abgefallen ist, wird
die Lippe 19 durch ihre elastische Spannung zurückgeführt und legt sich an
die Fläche 26
an, wodurch sie das Ausströmen der Gase über die Öffnungen
16 unterbricht und das Eindringen von Staub und Fremdkörpern in den Kanal
14 verhindert.
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Die Empfindlichkeit läßt sich auch hier dadurch beeinflussen, daß
entweder Form oder Höhe der Nut 17 oder des Randwulstes 22 in bezug auf die
Fläche 26 oder auch die Höhe der Fläche 26 selbst geändert wird.
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F i g. 5 zeigt ein Ventil, das für schwache Drücke bestimmt
ist. Es besteht aus den gleichen Teilen wie in F i g. 3, besitzt jedoch ein
zweites Verschlußstück 19a, dessen Dichtlippe die Dichtfläche für das erste Verschlußstück
19 bildet.
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Der rohrförmige Träger 31 ist an seinem oberen Ende geschlossen
und mit zwei Ringnuten 32 und 33
versehen, zwischen denen rnit dem
mittleren Kanal 35 in Verbindung stehende Durchflußöffnungen 34 vorgesehen
sind. In die beiden Nuten sind mit ihrem Ringwulst die zwei aus Gummi hergestellten
Verschlußstücke 19, 19a von ähnlicher Gestalt wie in F i g. 3 eingelassen.
Diese sind einander derart zugekehrt, daß ihre Berührungsflächen, die die Abdichtung
des Ventils gewährleisten, aneinander anliegen.
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Die Wirkungsweise dieses Ventils ist folgende: Wenn der im Kanal
35 herrschende Druck einen gewissen Wert überschreitet, rücken die Lippen
der beiden Dichtungen voneinander entsprechend den Pfeilen ab und lassen die Gase
an die Außenluft entweichen. Sobald der Druck wieder auf einen normalen Wert abfällt,
schließen sich die beiden Lippen infolge ihrer eigenen elastischen Spannung.
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Die F i g. 6 und 7 beziehen sich im besonderen auf die
Schaffung von Entlastungsventilen, die den
kontrollierten Durchgang
der Luft oder des Strömungsmittels in beiden Richtungen gestatten.
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Wie zu sehen ist, bestehen diese Ventile aus den gleichen Hauptteilen,
wie sie namentlich zu Fig. 1
und 2 beschrieben worden sind.
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Die Fig. 6 zeigt wieder den zylindrischen Ventilträger
11, der an seinen beiden Enden offen ist und an seinem unteren Ende ein Gewinde
30 aufweist, um seine Befestigung an dem in Frage kommenden Organ zu gestatten.
In diesem Träger ist ein axialer Kanal 14 vorgesehen; und eine mittlere Trennwand
361 des Trägers 11 ist von axialen Durchflußöffnungen 36
durchsetzt,
während in der Umfangswand des Trägers 11 Öffnungen 37 vorhanden sind.
Im oberen Teil dieses Trägers ist eine äußere Ringnut 17 ausgespart, in welcher
der entsprechende Ringwulst 18 des Verschlußstückes 12 unter Spannung eingesetzt
ist.
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Dieses aus Gummi oder elastischem Kunststoff hergestellte Verschlußstück,
etwa zylindrischer Gesamtform, besteht aus dem Ringwulst 18, der einerseits
über eine Auskehlung 38 mit der Lippe 19 und andererseits mit dem
oberen Ringteil 39 verbunden ist, der eine zweite, innere Lippe 40 trägt,
die in den oberen Ringteil 30 über eine Hohlkehle 41 übergeht.
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Der Teil 39 ist mit zwei Außenwülsten 42 und 43 versehen, die
einem über das Verschlußstück 12 geschobenen Gehäuse 44 als Auflager dienen. Dieses
Gehäuse ist auf dem Verschlußstück mittels einer Innenrippe 45 befestigt, die durch
die elastische Spannung der Wülste 42 und 43 am Platz gehalten wird. An der Oberfläche
der Wülste 47 und 48 des ringförmigen Teiles, 39 vorgesehene radiale Nuten
46 und auf derselben Höhe im Gehäuse 44 vorgesehene Lochungen 49 gestatten der Außenluft
unter gewissen Bedingungen, die Lippe 40 abzuheben und in den Kanal 14 einzudringen.
Diese Lippe 40 liegt am mittleren koaxialen zylindrischen Stift 50 an, der
einen vom Gehäuse 44 getragenen Sitz bildet, während die Lippe 19 unmittelbar
am Ventilkörper 11 anliegt und dessen Öffnungen 37 absperrt. Im oberen
Teil des Zylinders 11 ist über der mittleren Trennwand 361
durch die
Innenlippe 40 eine Kammer 51 abgegrenzt, deren Aufgabe noch näher beschrieben
werden soll.
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Die Wirkungsweise dieses Ventils ist folgende: Wenn der Druck der
bei 15 in den Träger 11 einströmenden Gase einen gewissen Wert überschreitet,
lüftet sich die Lippe 19 des Verschlußstücks 12 in der Richtung des Pfeiles
52 und läßt die Gase durch die Öffnungen 37 entsprechend dem Pfeil
53 an die Außenluft entweichen. Da der Druck im Einlaß 15
auch in den
Kanälen 36 und in der Kammer 51
herrscht, drückt er die Lippe 40 auf
ihren Sitz 50 und schließt an dieser Stelle jegliche Leckstelle aus.
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Sinkt der im Einlaß 15 herrschende Druck unter den atmosphärischen
Druck od. dgl. ab, dann wirkt der letztere über die Lochungen 49 und die Nuten 46
auf die Lippe 40 ein und hebt diese von ihrem Sitz 50 ab, um die Luft in
die Kammer 51 und über die Kanäle 36 in den Kanal 14 einströmen zu
lassen.
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Die F i g. 7 zeigt eine abgewandelte Ausführung des Ventils,
wonach die Lippen an der Außenseite des Ventilträgers liegen und einen einfacheren
Einbau gestatten.
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Der Träger 11 behält die gleiche Gesamtform bei, ist aber am
oberen Ende durch die Kugelkappe 13 geschlossen. Die Ventilkappe 12 ist auch
hier unter Spannung durch ihren in die entsprechende Ringnut 17 des Ventilträgers
11 eingepaßten Wulst 18 festgehalten. Die Lippe 19 hat dieselbe
Gestalt wie im vorigen Falle, und es ist auch eine Hohlkehle 38 vorgesehen.
Die Lippe 40 liegt an derselben Fläche des Trägers 11 wie die Lippe
19 an und besitzt an ihrer Wurzel eine Hohlkehle 41, so daß auf diese Weise
eine kleine Ringkammer 54 bestehenbleibt, in welche die mit der Außenluft in Verbindung
stehenden Durchlaßbohrungen 55 des Verschlußstückes 12 münden. Im Träger
11 vorgesehene Durchlaßöffnungen 56 münden in den Zwischenraum zwischen
den Lippen 19 und 40.
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Die Wirkungsweise dieser Abwandlung ist folgende-. Wenn der im Einlaß
15 herrschende Druck einen gewissen Wert überschreitet, entweichen die Gase
über die öffilungen 56 unter Lüftung der Lippe 19 an die Außenluft,
während sie die Lippe 40 kräftig an deren Sitz anpressen. übersteigt dagegen der
atmosphärische Druck den im Einlaßkanal 14 herrschenden Druck, dann hebt die durch
die Durchlaßbohrungen 55 einströmende Luft die Lippe 40 vom Ventilträger
11 ab und dringt in den Kanal 14 ein.