DE1775185B1 - Mehrfachrueckschlagventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrfachrückschlagventil mit mindestens einem kugelförmigen Ventilverschlußstück, das einen Durchmesser von 30 cm und mehr annehmen kann.

Die Masse eines kugelförmigen Ventilverschluß-Stücks (z. B. gemäß US-Patentschrift 1894 603) wächst mit der dritten Potenz des Durchmessers, während der Durchtrittsquerschnitt durch den Ventilsitz nur mit dem Quadrat des Durchmessers zunimmt. Wenn also z. B. der Rohrleitungsquerschnitt verdoppelt wird, so verdreifacht sich das Gewicht des Ventilverschlußstücks nahezu. In den meisten Anwendungen ist es erforderlich, daß der Flüssigkeitsdruck zur Betätigung des Rückschlagventils Kräfte auf das Ventilverschlußstück ausüben muß, die ausreichen, um die Schwerkraft zu überwinden. Die Betätigungskraft beträgt gewöhnlich nicht weniger als etwa doppelt so viel wie die Schwerkraft. Eine Stahlkugel oder sogar eine Gummikugel mit einem Durchmesser von 30 cm kann bei der Abhebe- und Auf-Setzbewegung bereits gewaltige Stoßkräfte entwickeln. Aus diesem Grunde ist man bisher bestrebt, bei großen Ventilen den Kugeldurchmesser relativ zum Ventilsitzdurchmesser so klein wie möglieh zu machen. Dies bedingt einen großen Berührungswinkel des Ventilverschlußstücks, wodurch wieder das Festsitzen des Ventilverschlußstücks im Ventilsitz begünstigt wird. Die bisher bekannten Rückschlagventile mit großen Ventilverschlußstücken hatten wegen der Selbstzerstörung infolge der großen Stoßkräfte nur eine kurze Lebensdauer.

Aufgabe der Erfindung ist die Konstruktion eines Mehrfachrückschlagventils, das auch bei großem Durchmesser des Ventilverschlußstücks einwandfrei arbeitet und bei dem die zerstörerischen Stoßkräfte weitgehend vermieden sind.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Ventilgehäuse mehrere Einlasse mit Ventilsitzen übereinstimmenden Durchmessers für mindestens ein kugelförmiges Ventilverschlußteil und einen Auslaß aufweist, daß das oder jedes Ventilverschlußstück einen erheblich größeren Durchmesser als die Ventilsitze besitzt, so daß der Berührungswinkel zwischen 80 und 120° liegt, und daß gekrümmte Führungen für das oder die Verschlußstücke derart im Ventilgehäuse angebracht sind, daß das oder jedes Ventilverschlußstück auf dem Weg von einem Einlaßventilsitz zu einem benachbarten Einlaßventilsitz ständig längs einer gekrümmten Bahn geführt wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin ist

F i g. 1 die Außenansicht eines erfindungsgemäßen Mehrfachrückschlagventils mit zwei Einlaßleitungen und einer Auslaßleitung,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Ventils nach

F i g. 3 ein Schnitt längs der Linie III-III in F i g. 2,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines Rückschlagventils mit drei Einlassen und zwei Ventilverschlußstücken,

F i g. 5 ein Schnitt längs der Linie V-V in F i g. 4 und

F i g. 6 die schematische Darstellung eines Hydraulikkreises, worin das erfindungsgemäße Rückschlagventil angewandt ist. * " *

Das in Fig. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt ein Ventilgehäuse 10 mit Seitenwänden 11, die an eine gebogene Stirnwand 12 angeschweißt sind. Letztere trägt einen Auslaßstutzen 13 mit Befestigungsflansch 14 zum Anschluß an das Auslaßrohr 15. Ein Bodenteil 16 des Ventils ist mit einem Flansch 17 versehen, der mit einem entsprechenden Flansch 18 des Gehäuses 10 verschraubt ist. Der Bodenteil besitzt dreieckige Seitenwände 19 und damit verschweißte Stirnflächen 20 und 21, an denen die Einlaßstutzen 22 und 23 derart angebracht sind, daß die Achsen 24 und 25 derselben gleichmäßig zur Mittelachse 26 des Auslaßstutzen 13 konvergieren. Die Flansche 27 und 28 der Einlaßstutzen 22 und 23 sind mit den Einlaßleitungen 29 und 30 verschraubt.

Die Einlaßstutzen 22 und 23 definieren an ihrer Verbindungsstelle mit den Stirnflächen 20 und 21 Einlaßventilsitze 31, 32 für ein kugelförmiges elastomeres Ventilverschlußstück 33. Der Durchmesser desselben ist so gewählt, daß der Berührungswinkel A, d. h. der Winkel zwischen den Verbindungslinien von den Berührungsstellen zum Kegelmittelpunkt, weniger als etwa 120° und mehr als etwa 80° beträgt. Hat der Ventilsitz den Durchmesser D, so bedeutet dies, ^ daß der Kugeldurchmesser zwischen 1,12 £> und 1,41 D V liegt, also mindestens 10%, aber weniger als 50% größer als der Einlaßdurchmesser D ist. Ein zu großer Berührungswinkel kann bei hohen Rückschlaggeschwindigkeiten oder hohem Flüssigkeitsdruck zum Festsitzen führen, während ein zu kleiner Berührungswinkel einen unstabilen Sitz und Ventilgeräusche bzw. Ventilbruch infolge der Turbulenz der Flüssigkeitsströmung durch das Ventilgehäuse verursachen kann.

Vorzugsweise ist das ganze Innere des Ventilgehäuses mit einer elastomeren Auskleidung 34 versehen. Gekrümmte Führungen 35 für das Verschlußstück ragen nach innen in das Gehäuse 10, und zwar derart, daß der Krümmungsradius R der Führungen von einem Punkt 36 ausgeht, der den Krümmungsmittelpunkt der Bahn 37 des Kugelmittelpunktes beim Übergang der Ventilkugel 33 von einem Ventilsitz zum anderen darstellt. Wie F i g. 3 zeigt, ist der freie Abstand S zwischen den Führungen 35 größer als der Durchmesser D einer Einlaßöffnung, so daß jede Behinderung der Flüssigkeitsströmung von einer Einlaß- m Öffnung zur Auslaßöffnung 38 vermieden wird. Um ferner ein Rattern des Ventilverschlußstücks bei der Bewegung auf der Bahn 37 zu verhindern, ist eine zweite Führungsfläche 39 auf der anderen Seite des Ventilverschlußstücks zwischen den einander zugekehrten Seiten der Einlaßventilsitze 31, 32 angeordnet. Der Abstand zwischen den Führungen 35 und 39 ist so gewählt, daß das Ventilverschlußstück 33 nur geringes Spiel hat. So ergibt sich ein rascher und doch glatter Übergang. Die Führungen 35 haben einen Abstand von der Auslaßöffnung 38, der größer als D: 2 ist, so daß sich zwischen den Führungen und der Auslaßöffnung eine freie Kammer 41 bildet, die verhindert, daß die Auslaßöffnung 38 während der Bewegung des Ventil Verschlußstücks verdeckt wird.

Das in F i g. 1 bis 3 gezeigte Ausführungsbeispiel ist ein Spezialfall der allgemeinen Form, die an Hand der Fig. 4 und 5 erläutert wird. Das erfindungsgemäße Ventil kann ein oder mehrere kugelförmige Ventilverschlußstücke aufweisen, jedoch stets mindestens eine weniger als die Anzahl der Einlaßöffnungen. So kann die Anordnung nach F i g. 4 und 5 mit drei Einlaßöffnungen entweder mit einem oder mit zwei Ventilverschlußstücken versehen sein.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 bis 3 verläuft die Symmetrieachse 9 der Führungen 35, 39 senkrecht zur Achse 26 der Auslaßöffnung 38, während bei der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 die Symmetrieachse 42 der Führungen für die Verschlußstücke mit der Achse der Auslaßöffnung 43 im Auslaßstutzen 44 zusammenfällt. Die kegelstumpfförmigen Seitenwände 45, 46 des Ventilgehäuses, die einerseits in den Auslaßstutzen 44 und andererseits in einen Flansch 47 übergehen, dienen als äußere Führung. Der Bodenteil 48 des Ventils ist ebenfalls kegelstumpfförmig ausgebildet und hat einen Flansch 49, der mit dem Flansch 47 verschraubt werden kann. Er trägt mehr als zwei Einlaßstutzen, beispielsweise die in F i g. 4 erkennbaren drei Einlaßstutzen 50, die gleichen Abstand von der Achse 42 haben und gleichmäßig um dieselbe verteilt sind. Als innere Führungen dienen ein konisches Führungsglied 51 am Boden

52 und ein nach unten weisender Kegel 53, der durch kräftige Träger 54, die von den Seitenwänden 46 in der Nähe der Auslaßöffnung 43 nach unten weisen, gehalten wird. Die inneren Führungsglieder 51 und

53 definieren mit den Seitenwänden 45 und 46 des Ventilgehäuses einen freien Durchtrittsquerschnitt, der größer als der Querschnitt der Auslaßöffnung ist. as Die Führungsglieder 51 und 53 sind koaxial zur Achse 42 der Auslaßöffnung angeordnet. Die Ventilverschlußstücke 55 haben einen erheblich größeren Durchmesser als der effektive Durchmesser der Einlaßöffnungen. Wenn zwei Ventilverschlußstücke bei drei Einlaßöffnungen verwendet werden, ist vorzugsweise jeweils nur eine Einlaßöffnung aktiv, so daß die effektive Einlaßöffnung den gleichen Durchtrittsquerschnitt wie die Auslaßöffnung hat. Sind jedoch zwei aktive Einlaßöffnungen erwünscht, so daß nur ein Ventilverschlußstück verwendet wird, dann sollen zwecks ungeänderter Ausströmgeschwindigkeit die Einlaßstutzen so gewählt werden, daß der Querschnitt der Auslaßöfinung gleich der Summe der Querschnitte der aktiven Einlaßöffnungen ist. In gewissen Fällen ist jedoch auch eine erhöhte Ausströmgeschwindigkeit zulässig. In diesen Fällen können die Einlaßstutzen etwa den gleichen Querschnitt wie der gemeinsame Auslaßstutzen haben.

Eine Anwendung des erfindungsgemäßen Rückschlagventils ist in F i g. 6 gezeigt. Die Motoren M treiben Zentrifugalpumpen P, welche die Flüssigkeit aus den Behältern 57, 58 und 59 durch das Rückschlagventil 56 und die Auslaßleitung 60 desselben zum Behälter 61 pumpen. Es gibt verschiedene An-Wendungsmöglichkeiten einer solchen Anordnung. Hat das Rückschlagventil 56 zwei Einlasse (F i g. 1 bis 3), so wird man zunächst nur die Pumpe 7 in Betrieb setzen, um den Behälter 57 zu leeren, sobald der Behälter 58 ausreichend geleert ist. Nähert sich der Behälter 57 der Leerung, so wird die Pumpe 6 eingeschaltet, unmittelbar nachdem die Pumpe 7 abgeschaltet wurde. Der von der jeweils aktiven Leitung ausgeübte Strömungsdruck veranlaßt das Ventilverschlußstück im Ventil 56, sich längs seiner Führung zu einer Zone niedrigeren Drucks, d. h. zur inaktiven Einlaßöffnung zu bewegen. Die Masse des Ventilverschlußstücks ist nur von Bedeutung hinsichtlich der ausgeübten Stoßkraft, spielt aber für die Ventilbetätigung keine Rolle. Bei einem Ventil mit mehr als zwei Einlassen wird beispielsweise eine dritte Flüssigkeitsleitung (in F i g. 6 gestrichelt gezeichnet) angeschlossen. Enthält das Rückschlagventil 56 hier nur ein Ventilverschlußstück, so dient es zur Vereinigung der aus zwei Einlassen strömenden Flüssigkeitsmengen. Das Ventilverschlußstück sucht stets die inaktive Einlaßöffnung zu verschließen. Die Umschaltung auf einen anderen Einlaß erfolgt dank der gekrümmten Führung für das Verschlußstück störungsfrei.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Mehrfachrückschlagventil, dadurch gekennzeichnet, daß sein Ventilgehäuse mehrere Einlasse (22, 23, 50) mit Ventilsitzen übereinstimmenden Durchmessers für mindestens ein kugelförmiges Ventilverschlußstück (33, 35) und einen Auslaß (13, 44) aufweist, daß das oder jedes Ventilverschlußstück (33, 55) einen erheblich größeren Durchmesser als die Ventilsitze (31) besitzt, so daß der Berührungswinkel (A) zwischen 80 und 120° beträgt, und daß gekrümmte Führungen (35, 39; 45, 46, 51, 53) für das oder die Verschlußstücke derart im Ventilgehäuse angeordnet sind, daß das oder jedes Ventilverschlußstück auf dem Weg von einem Einlaßventilsitz zu einem benachbarten Einlaßventilsitz ständig längs einer gekrümmten Bahn geführt wird.

2. Mehrfachrückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilverschlußstück (33, 55) vollständig aus einem Elastomer besteht.

3. Mehrfachrückschlagventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein kugelförmiges Ventilverschlußstück (33) und zwei Einlasse (22, 23) sowie gekrümmte Führungsschienen (35) für das Verschlußstück, die vom Ventilgehäuse (10) nach innen ragen.

4. Mehrfachrückschlagventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch drei Einlasse und ein kugelförmiges Ventilverschlußstück.

5. Mehrfachrückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Berührungswinkel des Ventilverschlußstückes mit den Ventilsitzen jeweils weniger als 90° beträgt.

6. Mehrfachrückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn des Ventilverschlußstückes in einer Ebene verläuft, die senkrecht zur mit der Achse der Auslaßöffnung zusammenfallenden Gehäuseachse (42) steht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen GOPY