DE19649541A1

DE19649541A1 - Rückschlagventil

Info

Publication number: DE19649541A1
Application number: DE1996149541
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl Ing Koch
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1998-06-04

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Rückschlagventile. Derartige Ventile werden immer dann eingesetzt, wenn die Strömung von flüssigen oder gasförmi gen Medien beispielsweise in einer Rohrleitung in der einen Richtung möglich, in der anderen jedoch durch Sperren des Rückschlagventils verhindert ist.

Hintergrund der Erfindung

Aus der US-A 29 39 475 beispielsweise ist ein Rückschlagventil bekannt, das mit einem Ventilsitz für eine in einem Ventilgehäuse axial geführte Kugel zum Öffnen und Schließen des Rückschlagventils versehen ist. Eines der Ausfüh rungsbeispiele sieht vor, daß anstelle der Kugel ein Zylinder vorgesehen ist, der in einer Gleitbuchse längsgeführt ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der Ventilkörper, also der Zylinder keine Flatterbewegungen quer zur Strömungs richtung ausführen kann, wenn der Ventilkörper vom Ventilsitz abgehoben hat. Allerdings weisen die hier offenbarten Rückschlagventile zahlreiche Kanten und abrupte Querschnittsveränderungen hinter dem Ventilsitz auf, so daß in Strö mungsrichtung mit unerwünschten Turbulenzen bzw. Totwassergebieten zu rechnen ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Rückschlagventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1 derart weiterzubil den, daß die Turbulenzen bzw. die Totwassergebiete reduziert sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein an dem Ventilge häuse axial geführter Schließkolben für gemeinsame Bewegungen mit der in einem Kugelsitz des Schließkolbens angeordneten Kugel vorgesehen ist, wobei sich ein von dem Ventilgehäuse und dem Schließkolben begrenzter Strömungs kanal ausgehend von dem Kugelsitz bis zu dem von dem Ventilsitz abgewand ten Ende des Schließkolbens unter strömungsgünstiger Veränderung, insbeson dere Vergrößerung, seines Strömungsquerschnittes erstreckt. Hebt die Kugel gemeinsam mit dem Schließkolben vom Ventilsitz ab, umströmt das Medium zunächst die Kugel und gelangt in den Strömungskanal. Der Schließkolben bzw. die Kugel wird sich je nach Geschwindigkeit des strömenden Mediums und je nach Stärke einer ggf. vorgesehenen Anfederung des Schließkolbens gegen den Ventilsitz unterschiedlich weit vom Ventilsitz entfernen. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Rückschlagventils besteht nun darin, daß sich das Profil des Strömungskanals nicht verändert, wenn die Kugel bzw. der Schließkolben seine axiale Lage gegenüber dem Ventilgehäuse verändert. Dieser Vorteil stellt sich ein, weil die Kugel und der Schließkolben gemeinsam gegenüber dem Ventilgehäuse längs verschoben werden, das zum Zweck der Längsführung des Schließkolbens eine konstante Oberflächenneigung - vorzugsweise parallel zu einer geraden Linie - in Längsrichtung aufweist. Demzufolge bleibt das Profil des Strömungskanals trotz der Relativbewegung zwischen Ventilgehäuse und Schließkolben nahezu konstant. Das bedeutet, daß das Profil des Strömungs kanals unabhängig von der Lage des Schließkolbens bzw. der Kugel im Ventil gehäuse ist. Die angestrebte Minimierung von Totwassergebieten wird mit dem erfindungsgemäßen Rückschlagventil unabhängig von der axialen Lage der Kugel im Ventilgehäuse erreicht.

Gemäß einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Weiterbildung weist der Schließ kolben über seinen Umfang verteilt und zur Längsachse des Schließkolbens parallel und zentriert angeordnete Trennwände auf, wobei zwischen einander benachbarten Trennwänden je ein Strömungskanal vorgesehen ist. Besonders günstig ist es, wenn der Schließkolben an seinem von dem Ventilsitz abgewand ten Ende einen konzentrisch zur Längsachse des Schließkolbens angeordneten Diffusor aufweist. Die Diffusoren bewirken eine Abnahme der Strömungsge schwindigkeit und eine Zunahme des statischen Drucks in Strömungsrichtung. Dieser Diffusor kann, insbesondere wenn der Schließkolben im Spritzverfahren aus Kunststoff hergestellt ist, einstückig mit den Trennwänden verbunden sein, so daß der Schließkolben idealerweise lediglich aus den Trennwänden und dem Diffusor gebildet ist. Der Schließkolben besteht somit lediglich aus rein funktio nell notwendigen Teilbereichen. Sollte allerdings die erwünschte Steifigkeit dieses Schließkolbens nicht erreicht werden, bietet sich an, einen zur Längs achse des Schließkolbens konzentrisch angeordneten Ring am anderen axialen Ende des Schließkolbens vorzusehen, der die Trennwände untereinander ver bindet.

Das Ventilgehäuse weist vorzugsweise eine zylindrische Wand auf, an der der Schließkolben längs geführt ist, wobei die Wand den Strömungskanal begrenzt. Trotz der Relativbewegung zwischen Schließkolben und Ventilgehäuse bleibt das Profil des Strömungskanals unverändert, weil die Wand zylindrisch glatt über ihre axiale Erstreckung ist.

Der Schließkolben ist vorzugsweise aus den Trennwänden und dem Diffusor und ggf. aus dem Ring gebildet, wobei die Trennwände mit ihren stirnseitigen Schmalseiten den Ventilsitz und mit ihren radial außen liegenden Schmalseiten Anlagen für den Gleitkontakt mit der Wand des Ventilgehäuses bilden, und wobei der Strömungskanal durch Mantelabschnitte der Kugel begrenzt ist. Die Außenkontur der Kugel schließt strömungsgünstig an die Außenkontur des Diffusors an. Die Trennwände übernehmen bei dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung mehrere Funktionen: Aufteilen des Gesamtumfangs in mehrere Sektoren zur Begrenzung der Strömungskanäle, Führen des Schließkolbens entlang der Wand des Schließkolbens, Bildung des Kugelsitzes.

Der Ventilsitz weist vorzugsweise ein gotisches Profil auf, wodurch eine Zen trierung der Kugel durch Andrücken der Kugel gegen den Kugelsitz erreicht wird.

Der Schließkolben ist vorzugsweise mittels eines Federelementes, beispielsweise einer Schraubendruckfeder gegen den Ventilsitz angefedert. Die Schrauben druckfeder ist dabei an dem Ventilgehäuse abgestützt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachstehend wird die Erfindung anhand von einem in insgesamt zwei Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Rückschlag ventil und

Fig. 2 eine maßstäblich verkleinerte Ansicht des Schließkolbens.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Das in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Rückschlagventil weist eine Hülse 1 mit einem Ventilsitz 2 für eine - aus Gründen der Übersicht hier nur gestri chelt dargestellte - Kugel 3 auf. Die Kugel 3 ist in einem Kugelsitz 4 eines Schließkolbens 5 angeordnet, wobei eine Schraubendruckfeder 6 vorgesehen ist, die den Schließkolben 5 gemeinsam mit der Kugel 3 gegen den Ventilsitz 2 anfedert. Die Schraubendruckfeder 6 ist über einen Zwischenring 7 an einem stirnseitig ausgebildeten Radialbord 8 der Hülse 1 abgestützt. Auf der Seite des Ventilsitzes 2 ist die Hülse 1 mit einem weiteren Radialbord 9 versehen, an den ein rohrförmiger Stutzen 10 einstückig anschließt. Im Übergangsbereich von dem Radialbord 9 auf den Stutzen 10 ist die innere Mantelfläche der Hülse 1 als ringförmiger Konus ausgebildet, der den Ventilsitz 2 bildet.

Der Schließkolben 5 ist in seiner Gestalt besser in der Fig. 2 zu erkennen, die dessen Stirnansicht zeigt. Der Schließkolben 5 ist aus Kunststoff vorzugsweise im Spritzgießverfahren hergestellt. An seinem dem Ventilsitz 2 zugewandten stirnseitigen Ende weist der Schließkolben 5 einen Ring 11 auf. Drei gleichmä ßig über den Umfang verteilt angeordnete Trennwände 12 sind parallel und zentriert zur Längsachse des Schließkolbens 5 angeordnet, wobei die Trenn wände 12 im Zentrum zusammenstoßen. Radial außen sind die Trennwände 12 einstückig an den Ring 11 angebunden. Eine der Trennwände 12 ist im Schnitt in der Fig. 1 dargestellt, wobei deren radial außenliegende Schmalseite 13 axial entlang einer zylindrischen Wand 14 der Hülse 1 geführt ist. Die dem Ventilsitz 2 zugewandten stirnseitigen Schmalseiten 13a der Trennwände bilden den als gotisches Profil ausgebildeten Kugelsitz 4.

Weiterhin ist der Schließkolben 5 an seinem von dem Ventilsitz 2 abgewandten stirnseitigen Ende mit einem Diffusor 15 versehen, der einstückig mit den drei Trennwänden 12 verbunden ist. Die Außenkontur des Diffusors 15 ist in Fig. 1 linksseitig der Längsachse deutlich zu erkennen. Rechtsseitig der Längsachse ist die Kontur lediglich gestrichelt dargestellt. Die Trennwände 12, der Diffusor 15, Mantelabschnitte der Kugel 3 und die Wand 14 begrenzen Strömungskanäle 16. Der Fig. 1 ist zu entnehmen, daß der Strömungsquerschnitt des Strömungs kanals 16 in Strömungsrichtung kontinuierlich zunimmt, wobei die Kugel 3 und der Diffusor 15 derart aufeinander abgestimmt sind, daß keine abrupten Quer schnittsveränderungen auftreten. Mit dieser Anordnung ist gewährleistet, daß hinter der Kugel 3 die Bildung von Totwassergebieten erheblich reduziert ist. Axialverschiebungen des Schließkolbens 5 bzw. der Kugel 3 gegenüber der Außenhülse 1 bzw. der Wand 14 haben keinen Einfluß auf das Profil des Strömungskanals 16. Das strömungstechnisch optimierte Profil des Strömungs kanals 16 bleibt demzufolge über den gesamten Arbeitsbereich des Schließkol bens 5 konstant.

Bezugszeichenliste

1

Hülse

2

Ventilsitz

3

Kugel

4

Kugelsitz

5

Schließkolben

6

Schraubendruckfeder

7

Zwischenring

8

Radialbord

9

Radialbord

10

Stutzen

11

Ring

12

Trennwand

13

Schmalseite

13

a Schmalseite

14

Wand

15

Diffusor

16

Strömungskanal.

Claims

1. Rückschlagventil, mit einem Ventilsitz (2) für eine in einem Ventilgehäuse (1) axial geführte Kugel (3) zum Öffnen und Schließen des Rückschlagventils, da durch gekennzeichnet, daß ein an dem Ventilgehäuse (1) axial geführter Schließkolben (5) für gemeinsame Bewegungen mit der in einem Kugelsitz (4) des Schließkolbens (5) angeordneten Kugel (3) vorgesehen ist, wobei sich ein von dem Ventilgehäuse (1) und dem Schließkolben (5) begrenzter Strömungs kanal (16) ausgehend von dem Kugelsitz (4) bis zu dem von dem Ventilsitz (2) abgewandten Ende des Schließkolbens (5) unter strömungsgünstiger Verände rung, insbesondere Vergrößerung seines Strömungsquerschnittes erstreckt.

2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkolben (5) über seinen Umfang verteilt und zur Längsachse des Schließ kolbens (5) parallel und zentriert angeordnete Trennwände (12) aufweist, wobei zwischen einander benachbarten Trennwänden (12) je ein Strömungskanal (16) gebildet ist.

3. Rückschlagventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen von dem Ventilsitz (2) abgewandten Ende des Schließkolbens (5) ein konzentrisch zur Längsachse des Schließkolbens (5) angeordneter Diffusor (15) vorgesehen ist.

4. Rückschlagventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem anderen axialen Ende ein konzentrisch zur Längsachse des Schließkolbens angeordneter Ring vorgesehen ist, der die Trennwände untereinander verbindet.

5. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkolben (5) an einer zylindrischen Wand (14) des Ventilgehäuses (1) geführt ist, wobei die Wand (14) den Strömungskanal (16) begrenzt.

6. Rückschlagventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkolben (5) aus den Trennwänden (12) und den Diffusor (15) gebildet ist, wobei die Trennwände (12) mit ihren stirnseitigen Schmalseiten den Kugelsitz (4) und mit ihren radial außen liegenden Schmalseiten (13) Anlagen für den Gleitkontakt mit der Wand (14) des Ventilgehäuses (1) bilden, und wobei der Strömungskanal (16) durch Mantelabschnitt der Kugel (3) begrenzt ist.

7. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugel sitz (4) ein gotisches Profil aufweist.

8. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkolben (5) mittels eines Federelementes (6) gegen den Ventilsitz (2) angefedert ist.