DE19649541A1

DE19649541A1 - Check valve with axially guided ball fitting in valve seat

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

Abstract

A closing piston (5) is axially guided in the housing (1) of a check valve to move a ball (3) located in a seat (4) of the piston to open and close the valve at a valve seat (2). A flow channel (16) defined by the valve housing and the closing piston extends from the ball seat to the end of the piston remote from the valve seat with increase of the flow cross-section. Preferably, the closing piston has partition walls (12) parallel to the longitudinal axis of the piston and distributed over its circumference, with a flow channel formed between adjacent partition walls. The piston is forced against the valve seat by a spring member (6).

Description

Field of the Invention

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.The present invention relates to check valves. Such valves are always used when the flow of liquid or gaseous possible media in a pipe, for example, in one direction, in the other, however, is prevented by blocking the check valve.

Background of the Invention

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.From US-A 29 39 475 a check valve is known, for example with a valve seat for a ball axially guided in a valve housing for Opening and closing the check valve is provided. One of the executions Example provides that a cylinder is provided instead of the ball is guided longitudinally in a sliding bush. In this way it is ensured that the Valve body, i.e. the cylinder no fluttering movements across the flow direction when the valve body has lifted off the valve seat. However, the check valves disclosed here have numerous edges and abrupt cross-sectional changes behind the valve seat, so that in Strö direction with unwanted turbulence or dead water areas to calculate.

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. The object of the present invention is therefore to provide a check valve with the Features of the preamble of independent claim 1 to continue that the turbulence and dead water areas are reduced.

Summary of the invention

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.According to the invention this object is achieved in that on the Ventilge Axially guided locking piston for joint movements with the in a ball seat of the locking piston arranged ball is provided, wherein a flow limited by the valve housing and the closing piston channel starting from the ball seat to that facing away from the valve seat th end of the locking piston under aerodynamic change, in particular whose enlargement extends its flow cross-section. Raise the ball the medium flows around together with the closing piston from the valve seat first the ball and gets into the flow channel. The locking piston or the ball will change depending on the speed of the flowing medium and according to the degree of springing of the closing piston against the Remove valve seat from the valve seat to different distances. The special advantage of the check valve according to the invention is now that the profile of the flow channel is not changed when the ball or the closing piston changed its axial position relative to the valve housing. This advantage poses one because the ball and the locking piston together opposite the Valve housing are moved longitudinally, for the purpose of longitudinal guidance of the Locking piston a constant surface inclination - preferably parallel to a straight line - in the longitudinal direction. As a result, the profile remains of the flow channel despite the relative movement between the valve housing and Closing piston almost constant. That means the profile of the flow channel regardless of the position of the closing piston or ball in the valve housing is. The desired minimization of dead water areas is achieved with the Check valve according to the invention regardless of the axial position of the Ball in valve body reached.

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.According to an advantageous development according to the invention, the lock has piston distributed over its circumference and to the longitudinal axis of the locking piston Partition walls arranged parallel and centered, being between each other a flow channel is provided in each case adjacent partition walls. Especially It is favorable if the closing piston faces away from the valve seat th end arranged concentrically to the longitudinal axis of the locking piston Has diffuser. The diffusers cause a decrease in the flow rate speed and an increase in the static pressure in the flow direction. This diffuser can, especially if the closing piston is sprayed is made of plastic, be integrally connected to the partitions, so that the locking piston ideally only from the partitions and the Diffuser is formed. The locking piston is therefore purely functional nell necessary sub-areas. However, should the desired stiffness this locking piston cannot be reached, offers one to the longitudinal axis of the locking piston concentrically arranged ring on the other axial Provide end of the closing piston, which ver the partitions with each other binds.

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.The valve housing preferably has a cylindrical wall on which the Locking piston is guided longitudinally, the wall delimiting the flow channel. Despite the relative movement between the closing piston and valve housing remains the profile of the flow channel unchanged because the wall is cylindrical smooth about their axial extent.

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. The closing piston is preferably made of the partition walls and the diffuser and possibly formed from the ring, the partitions with their end faces Narrow sides of the valve seat and with their radially outer narrow sides Form systems for sliding contact with the wall of the valve housing, and the flow channel being delimited by shell sections of the ball. The The outer contour of the ball flows close to the outer contour of the Diffuser. The partitions take over in this invention Continuing education multiple functions: dividing the total scope into several Sectors for limiting the flow channels, guiding the closing piston along the wall of the closing piston, formation of the ball seat.

Der Ventilsitz weist vorzugsweise ein gotisches Profil auf, wodurch eine Zen trierung der Kugel durch Andrücken der Kugel gegen den Kugelsitz erreicht wird.The valve seat preferably has a Gothic profile, creating a zen tration of the ball achieved by pressing the ball against the ball seat becomes.

Der Schließkolben ist vorzugsweise mittels eines Federelementes, beispielsweise einer Schraubendruckfeder gegen den Ventilsitz angefedert. Die Schrauben druckfeder ist dabei an dem Ventilgehäuse abgestützt.The locking piston is preferably by means of a spring element, for example spring-loaded against the valve seat. The screws compression spring is supported on the valve housing.

Brief description of the drawings

Nachstehend wird die Erfindung anhand von einem in insgesamt zwei Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated below with the aid of one in a total of two figures illustrated embodiment explained in more detail. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Rückschlag ventil und Fig. 1 shows a longitudinal section through a check valve according to the invention and

Fig. 2 eine maßstäblich verkleinerte Ansicht des Schließkolbens. Fig. 2 is a scaled down view of the locking piston.

Detailed description of the drawings

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. The check valve according to the invention shown in Fig. 1 has a sleeve 1 with a valve seat 2 for a - for reasons of clarity only dashed lines shown here - ball 3 . The ball 3 is arranged in a ball seat 4 of a closing piston 5 , a helical compression spring 6 being provided which springs the closing piston 5 together with the ball 3 against the valve seat 2 . The helical compression spring 6 is supported via an intermediate ring 7 on a radial rim 8 of the sleeve 1 formed on the end face. On the side of the valve seat 2 , the sleeve 1 is provided with a further radial rim 9 , to which a tubular connecting piece 10 connects in one piece. In the transition area from the radial rim 9 to the socket 10 , the inner circumferential surface of the sleeve 1 is designed as an annular cone, which forms the valve seat 2 .

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.The shape of the closing piston 5 can be seen better in FIG. 2, which shows its front view. The closing piston 5 is preferably made of plastic by injection molding. At its end facing the valve seat 2 , the closing piston 5 has a ring 11 . Three gleichmä SSIG distributed over the periphery are arranged partitions 12 are parallel and centered on the longitudinal axis of the closing piston 5 is arranged, wherein the separating walls 12 meet in the center. The partition walls 12 are integrally connected to the ring 11 radially on the outside. One of the partitions 12 is shown in section in FIG. 1, the radially outer narrow side 13 of which is guided axially along a cylindrical wall 14 of the sleeve 1 . The narrow sides 13 a of the partition walls facing the valve seat 2 form the spherical seat 4 which is designed as a Gothic profile.

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.Furthermore, the closing piston 5 is provided at its front end facing away from the valve seat 2 with a diffuser 15 which is connected in one piece to the three partition walls 12 . The outer contour of the diffuser 15 can be clearly seen in FIG. 1 on the left-hand side of the longitudinal axis. To the right of the longitudinal axis, the contour is only shown in dashed lines. The partition walls 12 , the diffuser 15 , jacket sections of the ball 3 and the wall 14 delimit flow channels 16 . Fig. 1 can be seen that the flow cross section of the flow channel 16 increases continuously in the flow direction, the ball 3 and the diffuser 15 are matched to one another such that no abrupt cross-sectional changes occur. This arrangement ensures that the formation of dead water areas is considerably reduced behind the ball 3 . Axial displacements of the closing piston 5 or the ball 3 relative to the outer sleeve 1 or the wall 14 have no influence on the profile of the flow channel 16 . The aerodynamically optimized profile of the flow channel 16 consequently remains constant over the entire working range of the closing piston 5 .

Reference list

11

Hülse
Sleeve

22nd

Ventilsitz
Valve seat

33rd

Kugel
Bullet

44th

Kugelsitz
Ball seat

55

Schließkolben
Locking piston

66

Schraubendruckfeder
Helical compression spring

77

Zwischenring
Intermediate ring

88th

Radialbord
Radial board

99

Radialbord
Radial board

1010th

Stutzen
Support

1111

Ring
ring

1212th

Trennwand
partition wall

1313

Schmalseite
Narrow side

1313

a Schmalseite
a narrow side

1414

Wand
wall

1515

Diffusor
Diffuser

1616

Strömungskanal.
Flow channel.

Claims

1. Check valve, with a valve seat ( 2 ) for a in a valve housing ( 1 ) axially guided ball ( 3 ) for opening and closing the check valve, characterized in that an axially guided on the valve housing ( 1 ) closing piston ( 5 ) for common movements with the ball ( 3 ) arranged in a ball seat ( 4 ) of the closing piston ( 5 ) are provided, a flow channel ( 16 ) bounded by the valve housing ( 1 ) and the closing piston ( 5 ) starting from the ball seat ( 4 ) up to the end of the closing piston ( 5 ) facing away from the valve seat ( 2 ) under streamlined changes, in particular enlarging its flow cross section.

2. A check valve according to claim 1, characterized in that the closing piston (5) distributed over its circumference and to the longitudinal axis of the closing piston (5) parallel and centered arranged partition walls (12), wherein between adjacent partitions (12) each have a flow channel ( 16 ) is formed.

3. Check valve according to claim 2, characterized in that at one of the valve seat ( 2 ) facing away from the end of the closing piston ( 5 ) a concentric to the longitudinal axis of the closing piston ( 5 ) arranged diffuser ( 15 ) is provided.

4. Check valve according to claim 3, characterized in that on the other axial end a concentric to the longitudinal axis of the locking piston arranged ring is provided which connects the partitions with each other.

5. Check valve according to claim 1, characterized in that the closing piston ( 5 ) on a cylindrical wall ( 14 ) of the valve housing ( 1 ) is guided, the wall ( 14 ) delimiting the flow channel ( 16 ).

6. Check valve according to claim 5, characterized in that the closing piston ( 5 ) from the partitions ( 12 ) and the diffuser ( 15 ) is formed, the partitions ( 12 ) with their narrow faces the ball seat ( 4 ) and with their radial outside narrow sides ( 13 ) form systems for sliding contact with the wall ( 14 ) of the valve housing ( 1 ), and the flow channel ( 16 ) is delimited by the jacket portion of the ball ( 3 ).

7. Check valve according to claim 1, characterized in that the ball seat ( 4 ) has a Gothic profile.

8. Check valve according to claim 1, characterized in that the closing piston ( 5 ) is spring-loaded by means of a spring element ( 6 ) against the valve seat ( 2 ).