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Rückschlagventil mit durch sein Gewicht schließendem Verschlußstück
Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil mit einem-im Gehäuse axial beweglich
geführten, durch sein Gewicht schließenden Verschlußstück, das mit einer unterhalb
der Dichtungspartie angeordneten kegelförmigen Steuerfläche und einem als Dämpfungskolben
ausgebildeten Teil, der in einen zylindrischen Hohlraum eintaucht, versehen ist.
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Rückschlagventile mit Dämpfungseinrichtungen werden überall da eingesetzt,
wo auf Grund starker Mengen- und Druckschwankungen in der Förderleitung die Gefahr
des Schwingens oder Schlagens des Rückschlagorgans besteht. Die Dämpfung der Verschlußstückbewegung
kann beispielsweise durch eine Feder erfolgen, gegen die sich das Verschlußstück
abstützt. Nachteilig ist bei einer derartigen Ausführung jedoch, daß Federn
infolge Ermüdung oder Dauerbruch zu Störungen führen und damit keine einwandfreie
Funktion gewährleistet ist.
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Es ist bereits ein Rückschlagventil bekannt, dessen mit dem Abschlußkörper
verbundener Schaft zur Vermeidung von Schwingungen mit Spreizringen od. dgl., die
eine Bremsung der Ventilbewegung bewirken, versehen ist. Eine sichere Rückflußverhinderung
ist bei einer derartigen mechanischen Dämpfungseinrichtung nicht gewährleistet.
Diese Ausführung kann im übrigen nur bei solchen Rückschlagventilen Verwendung finden,
bei denen ein schnelles und ungehindertes Reagieren des Verschlußstückes nicht erforderlich
ist.
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Es sind bereits Ventile bekannt, deren Verschlußstück mit einem in
einem Zylinder geführten Kolben versehen ist. Die Dämpfung der Verschlußstückbewegung
erfolgt hierbei hydraulisch durch Verdrängung eines in dem Zylinder befindlichen
Flüssigkeitsvolumens. Bei einem bekannten hydraulisch betätigten, gegen den Betriebsdruck
öffnenden Sicherheitsventil wird das als Kolben ausgebildete, mit einem Kolbenring
versehene Verschlußstück in einem zylindrischen Dämpfungsraum geführt, der über
einen Kanal mit einer Drosselstelle oder eine Rohrleitung mit dem Eintritt des Ventils
oder einer beliebigen Stelle der Förderleitung verbunden ist. Bei geschlossenem
Ventil füllt sich der Zylinderraum mit Förderflüssigkeit, die sich auf den Druck
in der Förderleitung oder im Einlaßstutzen einstellt. Bei öffnendem Ventil und absinkendem
Druck im Ventileintritt bleibt der Druck im Dämpfungszylinder zunächst erhalten.
Ein Aufreißen des Ventils durch den nun zusätzlich in öffnungsrichtung auf das Verschlußstück
wirkenden Druck wird vermieden. Da bei dieser Dämpfungseinrichtung ebenfalls nur
eine Bremsung der Verschlußstückbewegung beim Öffnen des Ventils erfolgt, ist ihr
Einsatzbereich auf solche Ventile beschränkt, deren Verschlußkörper keine Meß- oder
Regelfunktion zu übemehmen hat und nicht frei beweglich sein muß.
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Es ist auch schon ein Rückschlagventil bekannt, dessen kolbenförmiges
Verschlußstück in einem auf der Auslaßseite des Ventils angeordneten zylindrischen
Dämpfungsraum geführt ist. Der Kolben ist bei dieser Ausführung mit Aussparungen
in Form von Bohrungen, Abflachungen oder Nuten versehen, die eine Verbindung zwischen
Dämpfungsraum und Auslaß des Ventils herstellen. Auch hier füllt sich der Dämpfungsraum
bei geschlossenem Ventil mit Förderflüssigkeit, die zu Beginn des öffnungsvorganges
über die Aussparungen im Kolben teilweise herausgedrängt wird. Bei einsetzender
Strömung durch das Ventil wird die im Dämpfungsraum noch vorhandene Flüssigkeit
durch den entstehenden Sog abgezogen und das Rückschlagventil voll geöffnet. Diese
bei einem Rückschlagventil mit Auf-Zu-Steuerung erwünschte Wirkung schließt die
Verwendung der geschilderten Dämpfungseinrichtung bei einem zu Meß-und Regelzwecken
verwendeten Rückschlagventil aus.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rückschlagventil zu
schaffen, dessen Dämpfungseinrichtung die Bewegung des Rückschlagorgans wirksam
dämpft, Druckwellen des durchströmenden Mediums sofort abfängt, dabei aber die kurzzeitige
Einstellung des Rückschlagorgans auf die jeweils herrschenden Strömungsverhältnisse
nicht behindert. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der mit
dem kolbenförmigen Unterteil des Verschlußstückes zusammenwirkende Hohlraum durch
durch einen das Verschlußstück ganz oder teilweise gegen den Flüssigkeitsstrom abschirmenden
Hohlkörper gebildet wird und daß der Hohlraum über im Verschlußstück verlaufende
Kanäle, deren Querschnitt größer ist als der Ringquerschnitt zwischen
dem
kolbenförmigen Teil und der Wand des Hohlraumes, mit der kegelförmigen Steuerfläche
des Verschlußstückes verbunden ist.
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Durch den den Dämpfungsraum bildenden Hohlkörper wird das Verschlußstück
gegen Druckwellen abgeschirmt. Die Verbindung der Steuerfläche mit dem Dämpfungsraum
bewirkt, daß sich im Dämpfungsraum stets ein der Durchflußgeschwindigkeit an der
Steuerfläche entsprechender Unterdruck einstellt. Eine schlagartige Erhöhung der
Durchflußgeschwindigkeit bei einem Druckstoß ruft gleichzeitig einen entsprechenden
Unterdruck im Dämpfungsraum und damit eine dem Druckstoß entgegengerichtete Kraft
hervor. Durch entsprechende Bemessung der erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung
ist es möglich, eine den jeweiligen Strömungsverhältnissen angepaßte Dämpfung der
Verschlußstückbewegung zu erreichen, ohne daß die freie Einstellbarkeit des Verschlußstückes
behindert wird.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind in der Wand des
Hohlkörpers Kanäle vorgesehen, die vom kolbenförmigen Unterteil des Verschlußstückes
kurz vor Beendigung des Öffnungsvorganges freigegeben werden, so daß bei End-Offenstellung
des Verschlußstückes die Stimfläche des in den Hohlkörper hineinragenden Kolbens
von dem Durchflußmedium beaufschlagt wird und somit das Verschlußstück in der End-Offenstellung
gehalten wird.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Im Ventilgehäuse 1 ist ein Verschlußstück 2 zwischen einem
Führungsauge 3 und einem mit Kanälen 4 versehenen Hohlkörper 5 angeordnet.
Das Verschlußstück 2 ist beiderseits stimseitig mit einem Zapfen 6 und
7 versehen, welche in dem Führungsauge 3 und in dem Hohlkörper
5 verschiebbar gelagert sind. Der untere kolbenfönnig ausgebildete Teil
8 des VerschIußstückes 2 ragt in einen Raum 9
des Hohlkörpers
5. Das Verschlußstück 2 weist Kanäle 10 auf, welche von einer unterhalb
des Ventilsitzes 11 des Verschlußstückes 2 ausgehenden kegelig ausgebildeten
Steuerfläche 12 nach innen führen und in einem Längskanal 13 enden. In dem
Unterteil 8
des Verschlußstückes 2 sind ebenfalls Kanäle 15 vorgesehen,
welche mit dem Längskanal 13 in Verbindung stehen. Zwischen dem Verschlußstück
2 und dem Hohlkörper 5 ist ein freier Ringquerschnitt 16
vorhanden,
welcher bei der Bewegung des Verschlußstückes 2 immer die gleiche Größe hat.
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Das durchströmende Medium erzeugt in den Kanälen 10 und weitergeleitet
in den Raum 9 des Hohlkörpers 5 einen Unterdruck. Ein etwaig auftretender
Druckstoß erhöht die Förderstromgeschwindigkeit an den Kanälen10 der kegeligen Steuerfläche12,
wodurch der Unterdruck in dem Raum9 noch vergrößert wird und am Verschlußstück2
eine nach unten wirkende Kraft entsteht. Die Dämpferwirkung wird durch die Querschnitte
der Kanäle 10 und 4 bestimmt. Kurz vor Erreichen der End-Offenstellung des
Verschlußstückes 2 werden die Kanäle 4 in der Wand des Hohlkörpers 5
vom Kolben
8 freigegeben und damit die Stimfläche 14 direkt mit dem Durchflußmedium
beaufschlagt; das Verschlußstück 2 wird durch den sich unter der Stimfläche 14 aufbauenden
Druck in die End-Offenstellung gehoben und dort gehalten. Es besteht überdies noch
die Möglichkeit, die Kanäle 10 so dicht unter der Sitzfläche 11 des
Verschlußstückes 2 anzuordnen, daß bei größerer Fördermenge ein Druckanstau an den
Kanälen 10 entsteht und dadurch das Verschlußstück 2 in seiner oberen Lage
gehalten wird.