DE19620140A1 - Düsenrückschlagventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Düsenrückschlagventil für den Einsatz in gas- und/oder flüssigkeitsführenden Rohrleitungen, mit einem Düsenring, der zentrisch im Inneren des Ventilgehäuses durch vom Ventilgehäuse ausgehende Stege gehalten ist und einen ebenfalls durch Stege gehaltenen Düseneinsatz koaxial umgibt, sowie mit einem stirnseitig in den Düsenring eingesetzten, gegen die Strömungsrichtung verschiebbar geführten ringförmigen Ventilkörper, der in geöffneter Stellung zwischen sich und dem Gehäuse und dem Düseneinsatz je einen ringförmigen Strömungskanal freigibt, der in geschlossener Stellung an einem ringförmig einerseits am Gehäuse und andererseits am Düseneinsatz ausgebildeten Ventilsitz anlegbar, den sich in Strömungsrichtung verengenden Ringkanal zwischen Ventilgehäuse und Düseneinsatz verschließt.

Derartige Düsenrückschlagventile mit zwei Strömungskanälen sind seit langem bekannt und werden von der Patentanmelderin gebaut und unter dem Namen Düsen-Rückschlagventile Typ DRV vertrieben. Sie werden in Flüssigkeits- oder Gasleitungen eingesetzt, um im Falle eines Druckabfalles den Rückfluß des Mediums in der Leitung zu verhindern. In diesem Fall schließt sich das Ventil selbsttätig von einer entgegen der Durchflußrichtung wirkenden Feder unterstützt, indem der Ventilkörper den Ringkanal zwischen Ventilgehäuse und Düseneinsatz verschließt.

In der geöffneten Stellung des ringförmigen Ventilkörpers durchströmt das Medium den Ringkanal zwischen Ventilgehäuse und Düseneinsatz und teilt sich in zwei Strömungskanäle, die durch den Düsenring im Inneren des Ventilgehäuses gebildet werden. Es ist leicht einzusehen, daß die Gestaltung sowohl des Ringkanals wie auch der beschriebenen Strömungskanäle einen erheblichen Einfluß auf die Strömung des Mediums innerhalb des Düsenrückschlagventils hat, insbesondere auf die auftretenden Strömungsverluste, die durch die Einbauten im Ventilgehäuse nicht zu vermeiden sind. Durch entsprechende Gestaltung von Düsenring, Düseneinsatz und Ventilgehäuse können die auftretenden Strömungsverluste minimiert werden, so daß die Behinderung der Strömung des zu transportierenden Mediums innerhalb der Rohrleitung niedrig gehalten werden kann. Ziel und Aufgabe ist es jedoch stets, die Strömungsverluste festzustellen und durch geeignete Verbesserungen zu minimieren. Darüber hinaus sollen die Düsenrückschlagventile wirtschaftlich herstellbar sein, um sie zu wettbewerbsfähigen Preisen vermarkten zu können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein bekanntes Düsenrückschlagventil der beschriebenen Art so zu verbessern, daß einerseits die Strömungsverluste innerhalb des Ventils deutlich vermindert werden und andererseits die Herstellkosten dieses Ventils minimiert werden.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der zwischen Ventilgehäuse und Düseneinsatz gebildete Ringkanal - in Strömungsrichtung des Ventils betrachtet - im Bereich vor dem Ventilsitz eine aus der Verengung des Ringkanals hervortretende Querschnittseinschnürung aufweist, die sich vor dem Ventilsitz wieder erweitert und hinter dem Ventilsitz in die Strömungskanäle zwischen Ventilgehäuse und Düsenring sowie zwischen Düsenring und Düseneinsatz übergeht.

Dem Vorschlag der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei dem bekannten Düsenrückschlagventil nach dem Stand erhebliche Strömungsverluste im Bereich der Oberfläche des Düsenringes dadurch auftreten, daß die Strömung des Mediums an dieser Stelle abreißt. Es wurde erkannt, daß die bislang geltende Meinung, die größte Verengung des Ringkanals zwischen Ventilgehäuse und Düseneinsatz müsse im Bereich des Ventilsitzes angeordnet und möglichst gering sein, dazu führt, daß sich die Strömungsgeschwindigkeit hinter dem Ventilsitz im Bereich der geteilten Strömungskanäle so stark erhöht, daß es zu der beschriebenen Ablösung der Strömung von der Wand des Düsenringes kommt. Überraschenderweise wurde nun festgestellt, daß diese Ablösungen vermeidbar sind, wenn in dem Ringkanal zwischen Ventilgehäuse und Düseneinsatz eine deutliche Einschnürung des Strömungsquerschnittes vorgenommen wird, und zwar vor dem Ventilsitz des Ventilringes. Die sich daran anschließende Erweiterung dieser Einschnürung führt zu einer "Entlastung" der Strömungsverhältnisse und einer Beruhigung der Strömung, so daß die schädliche Ablösung und damit der deutliche Leistungsverlust nicht eintreten. Es wurde festgestellt, daß sich die Strömungsverluste um zwei Drittel verringern lassen, wenn nach der Lehre der Erfindung vorgegangen wird.

Eine weitere Verbesserung der Strömung innerhalb des Ventils ist erreichbar, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen ist, daß - in Strömungsrichtung des Ventils betrachtet - die Erweiterung des Ringkanals hinter der Einschnürung unter einem Winkel von 30° bis 40° verläuft und der Ventilsitz diesem Winkel entsprechende Anlageflächen aufweist. Anders als herkömmliche Düsenrückschlagventile, bei denen die Ventilsitze zueinander einen Winkel von ca. 90° bildeten, weisen diese nunmehr einen Winkel von 60°-80° auf.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Außenkontur des Düseneinsatzes mindestens an der der Ventilgehäusewand zugewandten Seite konvex nach außen verläuft, wobei die Strömungskanäle sich stetig erweitern. Bekannte Ventile der gattungsgemäßen Bauart weisen zumeist konische Gestalt mit gerade verlaufenden Außenkonturen auf, die die Nachteile der Ablösung der Strömung noch verstärkt.

Besonders günstig ist es, wenn sich die beiden Strömungskanäle - in Strömungsrichtung des Ventils betrachtet - trompetenförmig erweitern. Wenn also die Außenkonturen des Düsenringes konvex verlaufen und die Innenkonturen der Gehäusewand bzw. die Außenkontur des Düseneinsatzes entsprechend konvex gewölbt sind, so entsteht bei gleichzeitiger Erweiterung des Strömungskanals ein trompetenartiger Verlauf des Kanals. Dieser Verlauf dient der besonderen Führung der Strömung ohne Strömungsspitzen, so daß besonders gute Strömungswerte zu erwarten sind.

Ein mit der vorgeschlagenen Lösung einhergehender Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Düsenring gegenüber den beim Stand der Technik verwendeten Düsenringen kürzer bauen kann, weil im Eckbereich des Düsenringes bereits so gleichmäßige Strömungsverhältnisse herrschen, daß der Düsenring praktisch abgeschnitten werden kann. Durch diese Möglichkeit baut das Düsenrückschlagventil wesentlich kürzer als bekannte Rückschlagventile, was nicht nur die Einbaugröße verringert, sondern auch sich im Herstellpreis günstig auswirkt. Die vorliegende Erfindung hat mit der vorgeschlagenen deutlichen Einschnürung des Ringkanals eine die Fachwelt überraschende Lösung gefunden, die trotz jahrelang bestehenden Bedürfnissen bislang nicht erkannt worden war.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. In der einzigen Zeichnungsfigur ist mit 1 das gesamte Düsenrückschlagventil nach der Erfindung bezeichnet, das aus dem Ventilgehäuse 2, dem Düsenring 3 und dem Düseneinsatz 4 besteht. Das Ventilgehäuse ist an beiden Enden bei 16 mit Flanschen versehen, die mit entsprechenden Flanschen der Rohrleitung verbindbar sind. Der Düseneinsatz 4 ist über Stege 5 mit dem Ventilgehäuse 2 verbunden; der Düsenring 3 ist über eben solche Stege 6 mit dem Düseneinsatz 4 verbunden. Stirnseitig bei 7 ist in den Düsenring 3 der ringförmige Ventilkörper 8 eingesetzt, der in und entgegen der Strömungsrichtung 9 in dem Düsenring 3 verschiebbar ist.

Der Ventilkörper 8 wird durch Federwirkung unterstützt bewegt; die Feder ist hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

Wie die gestrichelt dargestellte Stellung des ringförmigen Ventilkörpers 8 zeigt, ist dieser in der ausgeschobenen Stellung einerseits an die Innenwand des Ventilgehäuses 2 und andererseits an die Außenseite des Düseneinsatzes 4 anlegbar, wo ein Ventilsitz 9 gebildet wird. In dieser Stellung ist das Düsenrückschlagventil verschlossen, wobei der Ringkanal 10 zwischen Ventilgehäuse 2 und Düseneinsatz 4 abgesperrt ist. In der geöffneten Stellung des ringförmigen Ventilkörpers, die mit durchgezogenen Linien dargestellt ist, kann das Medium durch den Ringkanal 10 in die beidseitig des Düsenringes 3 gebildeten Strömungskanäle 11 gelangen und somit das Ventilgehäuse 2 durchströmen.

Die erfindungsgemäße Einschnürung des Ringkanales 10 ist bei 12 angezeigt. Die Einschnürung verringert den Durchflußquerschnitt des Ringkanals 10 vor dem Bereich des bei 9 vorgesehenen Ventilsitzes und öffnet den Ringkanal bereits vor dem Ventilsitz wieder, bis er in die Strömungskanäle 11 übergeht. Dadurch wird im Bereich vor dem Düsenring 3 bzw. dem ringförmigen Ventilkörper 8 durch Erweiterung des zuvor verengten Ringkanals 10 eine besondere Strömung hergestellt, die nicht wie beim Stand der Technik mehr zu der Ablösung der Strömung im Bereich der dem Ventilgehäuse 2 zugewandten Außenkontur 13 des Düsenringes führt.

Erkennbar ist die Außenfläche 13 des Düsenringes 3 konvex nach außen gewölbt, was die günstige Strömungswirkung in diesem Bereich zusätzlich verbessert. Die Innenwand des Ventilgehäuses 2 ist ebenfalls strömungsgünstig geformt und bildet einen trompetenförmigen Strömungskanal 11 mit Erweiterung zum Auslaß des Düsenrückschlagventils 1.

Durch all diese Maßnahmen, insbesondere jedoch durch die Verjüngung des Ringkanals in erfindungsgemäßer Weise läßt sich ein optimaler Strömungsverlauf innerhalb des Düsenrückschlagventils herstellen, der zu einer sehr deutlichen Reduzierung der Strömungsverluste innerhalb des Ventilkörpers führt. Durch Verkürzung des Düsenringes 3 im Auslaßbereich des Düsenrückschlagventils 1 bei 15 läßt sich die Baugröße des Ventils zudem deutlich reduzieren, so daß die Fertigungskosten und die Einbaumaße reduziert werden.

Claims (4)

1. Düsenrückschlagventil für den Einsatz in gas- und/oder flüssigkeitsführenden Rohrleitungen, mit einem Düsenring, der zentrisch im Inneren des Ventilgehäuses durch vom Ventilgehäuse ausgehende Stege gehalten ist und der einen ebenfalls durch Stege gehaltenen Düseneinsatz koaxial umgibt, sowie mit einem stirnseitig in den Düsenring eingesetzten gegen die Strömungsrichtung verschiebbar geführten ringförmigen Ventilkörper, der in geöffneter Stellung zwischen sich und dem Gehäuse und dem Düseneinsatz je einen ringförmigen Strömungskanal freigibt und der in geschlossener Stellung, an einem ringförmig einerseits am Gehäuse und andererseits am Düseneinsatz ausgebildeten Ventilsitz anlegbar, den sich in Strömungsrichtung verengenden Ringkanal zwischen Ventilgehäuse und Düseneinsatz verschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Ventilgehäuse (2) und Düseneinsatz (4) gebildete Ringkanal (10) - in Strömungsrichtung (14) des Ventils betrachtet - im Bereich vor dem Ventilsitz (9) eine aus der Verengung des Ringkanals (10) hervortretende Querschnittseinschnürung (12) aufweist, die sich vor dem Ventilsitz (9) wieder erweitert und hinter dem Ventilsitz (9) in die Strömungskanäle (11) zwischen Ventilgehäuse (2) und Düsenring (3) sowie zwischen Düsenring (3) und Düseneinsatz (4) übergeht.

2. Düsenrückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß -in Strömungsrichtung (14) des Ventils betrachtet - die Erweiterung des Ringkanals (10) hinter der Einschnürung (12) unter einem Winkel von 30° bis 40° verläuft und der Ventilsitz (9) diesem Winkel entsprechende Anlageflächen aufweist.

3. Düsenrückschlagventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur (13) des Düseneinsatzes (4) mindestens an der der Innenwand des Ventilgehäuses (2) zugewandten Seite konvex nach außen verläuft, wobei die Strömungskanäle (11) sich stetig erweitern.

4. Düsenrückschlagventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich beide Strömungskanäle (11) - in Strömungsrichtung (14) des Ventils betrachtet - trompetenförmig erweitern.