DE19711456A1

DE19711456A1 - Rückschlagventil

Info

Publication number: DE19711456A1
Application number: DE1997111456
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl Ing Hartmann; Martin Dipl Ing Sprick
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1997-03-19
Filing date: 1997-03-19
Publication date: 1998-09-24

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rückschlagventil, mit einem gegen einen Ventilsitz angefederten Schließkörper. Derartige Rückschlagventile werden immer dann eingesetzt, wenn die Strömung von flüssigen oder gasförmigen 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 47 90 801 beispielsweise ist ein hydraulischer Riemenspanner bekannt, wie er vorzugsweise in Riementrieben von Kraftfahrzeugen Anwen dung findet. Derartige hydraulische Riemenspanner weisen einen Kolben und einen Zylinder auf, die gemeinsam einen volumenveränderlichen Hochdruck raum begrenzen. Stirnseitig ist an dem Zylinder ein Rückschlagventil angeord net, das zwischen dem Hochdruckraum und einem Vorrat für Hydraulikflüssig keit angeordnet ist. Infolge von Stellbewegungen des Kolbens variiert der Druck in dem Hochdruckraum, so daß bei einem Druckgefälle von dem Vorrat hin zu dem Hochdruckraum der Schließkörper von seinem Ventilsitz abhebt und Hydraulikflüssigkeit aus dem Vorrat in den Hochdruckraum strömen kann. Bei derartigen Rückschlagventilen, insbesondere aber auch bei der Anwendung von Rückschlagventilen in den aufgezeigten Riemenspannern sind Klappergeräusche beobachtet worden. Diese Klappergeräusche lassen sich auf auf einen Adhä sionseffekt zwischen dem Schließkörper und dem Ventilsitz zurückführen. Bei geschlossenem Rückschlagventil stellt sich ein enger Kontakt zwischen Schließ körper und Ventilsitz ein, dessen Größe von der Geometrie des Schließkörpers und des Ventilsitzes abhängig ist, wobei der Ventilsitz beispielsweise kegelig ausgebildet sein kann. In diesem Kontakt tritt der Adhäsionseffekt auf. Stellt sich nun ein leichtes Druckgefälle von dem Vorrat für die Hydraulikflüssigkeit in Richtung auf den Hochdruckraum ein, hebt der Schließkörper nicht sofort von seinem Ventilsitz ab. Schließlich überschreitet das Druckgefälle einen kritischen Punkt, so daß der Schließkörper schlagartig von dem Ventilsitz abhebt und gegen einen Boden des Rückschlagventils an schlägt. Bei gegenläufigem Druck gefälle, insbesondere bei schlagartigem Druckanstieg im Hochdruckraum ist es außerdem möglich, daß der Schließkörper impulsartig gegen seinen Ventilsitz geschleudert wird. In den beschriebenen Fällen können diese Klappergeräusche auftreten, die je nach Anwendung zum einen als störend empfunden werden, zum anderen jedoch auch Verschleiß fördern können.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Rückschlagventil gemäß den Merkalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß diese Klappergeräusche deutlich vermindert, günstigenfalls ausgeschlossen sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß Dämpfungsmittel zur Dämpfung der Schließkörperbewegungen vorgesehen sind.

Wenn nun der Schließkörper infolge des beschriebenen Adhäsionseffekts erst verzögert und mit großer Anfangskraft von seinem Ventilsitz abhebt, werden die Schließkörperbewegungen durch die erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung derart gedämpft, daß ein Anschlagen beispielsweise gegen einen Boden des Rückschlagventils und auch ein Zurückfedern gegen den Schließsitz mit erneu tem Anschlagen gegen den Ventilsitz sicher vermieden sind bzw. stark ver mindert ist.

Eine besonders zweckmäßige erfindungsgemäße Weiterbildung sieht hydrauli sche Dämpfungsmittel vor, wobei der Schließkörper eine mit Hydraulikflüssig keit versehene Kammer begrenzt und lageabhängig deren Volumen verändert, wobei die Kammer mit einem Leckspalt kommuniziert. Hebt der Schließkörper von seinem Ventilsitz ab, wird das Volumen der Kammer reduziert, so daß Hydraulikflüssigkeit durch den Leckspalt verdrängt wird. Diese Verdrängerarbeit geht mit einer Dämpfung der Schließkörperbewegung bzw. einer teilweisen Vernichtung der kinetischen Energie des Schließkörpers einher, so daß die Klap pergeräusche deutlich reduziert sind.

Der Leckspalt kann beispielsweise durch den Schließkörper selbst begrenzt sein. Diese Anordnung ist besonders dann zweckmäßig, wenn der Schließkörper zwischen dem Ventilsitz und einer Ventilkappe angeordnet ist, wobei die Ventilkappe die Kammer begrenzt. Diese erfindungsgemäßen Weiterbildungen lassen sich in besonders einfacher Art und Weise bei dem aus der oben bereits genannten US-A 47 90 801 bekannten Rückschlagventil verwirklichen. Bei diesem bekannten Rückschlagventil wird die hohlzylindrische Ventilkappe in ihrem inneren Durchmesser derart verjüngt, daß zwischen der Ventilkappe und dem als Kugel ausgebildeten Schließkörper der Leckspalt gebildet ist. Da diese Ventilkappe bodenseitig geschlossen ist, ist zwischen der Kugel und der Ventil kappe die erfindungsgemäß vorgesehen Kammer gebildet. Beim Abheben des Schließkörpers von seinem Ventilsitz wird das Volumen der Kammer reduziert, wobei verdrängte Hydraulikflüssigkeit durch den Leckspalt entweicht. Schließ körperbewegungen in dieser Richtung sind demzufolge derart gedämpft, daß ein Anschlagen des Schließkörpers gegen den Boden der Ventilkappe ausgeschlos sen ist. Schließkörperbewegungen in der anderen Richtung sind ebenfalls gedämpft, da bei einer Vergrößerung des Volumens der erfindungsgemäß vorgesehen Kammer ein Druckgefälle derart entsteht, daß Hydraulikflüssigkeit durch den Leckspalt hindurch in diese Kammer hineinströmen muß. Die auf diese Art und Weise erzielte Dämpfung verhindert ein hartes Anschlagen des Schließkörpers gegen seinen Ventilsitz. Es ist anzumerken, daß der Leckspalt nicht notwendigerweise so weit reichen muß, bis der Schließkörper an seinem Ventilsitz anliegt. Selbst wenn der Leckspalt vorzeitig endet, ist die kinetische Energie des Schließkörpers derart herabgesetzt, daß die nachteiligen Klapperge räusche nicht oder vernachlässigbar schwach auftreten.

Der Leckspalt ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet, was dadurch erreicht werden kann, daß eine innere Kammerwand der Kammer zylindrisch ausgebil det ist und der Schließkörper eine kreisringförmige Kontur aufweist. Schließkör per mit einer kreisringförmigen Kontur sind beispielsweise Zylinder oder Ku geln. Selbstverständlich sind auch von einem Kreisring abweichende Ausfüh rungsarten eines Leckspalts möglich, die u. U. jedoch einen erhöhten Ferti gungsaufwand an dem Rückschlagventil bedeuten.

Anstelle der obenbeschriebenen hydraulischen Dämpfungsmittel sind erfin dungsgemäße Weiterbildungen denkbar, bei denen mechanische Dämpfungs mittel vorgesehen sind, die mit dem Schließkörper derart reibend zusammen wirken, daß Schließkörperbewegungen gedämpft sind. Diese mechanischen Dämpfungsmittel können beispielsweise mit dem Schließkörper zusammen wirkende Zungen aufweisen. Schließkörperbewegungen werden durch Reibung mit den Zungen gedämpft. Wenn - wie weiter oben bereits beschrieben wurde - der Schließkörper zwischen einer Ventilkappe und dem Ventilsitz angeordnet ist, ist es auch denkbar die innere Wand der Ventilkappe derart auszubilden, daß sie in reibendem Kontakt mit dem Schließkörper steht. Eine besonders einfache erfindungsgemäße Weiterbildung sieht vor, daß mehrere über den Umfang der Ventilkappe verteilt angeordnete Einschnitte derart vorgesehen sind, daß federelastische Zungen gebildet sind, die nach innen vorspringen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachstehend wird die Erfindung anhand von drei in insgesamt vier Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Riemenspanner mit dem erfin dungsgemäßen Rückschlagventil,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen Längsschnitt durch ein erfin dungsgemäßes Rückschlagventil,

Fig. 3 eine weitere erfindungsgemäße Variante eines Rückschlagven tils im Längsschnitt, und

Fig. 4 eine weitere erfindungsgemäße Variante eines Rückschlagven tils im Längsschnitt.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt einen hydraulischen Riemenspanner, wie er bei spielsweise in Riementrieben von Kraftfahrzeugen verwendet wird. Der Riemen spanner weist ein unbewegliches Element 1 und ein bewegliches Element 2 auf, die längsverschieblich zueinander angeordnet sind. Dem unbeweglichen Ele ment 1 ist ein Kolben 3 zugeordnet, der in einem dem beweglichen Element 2 zugeordneten Zylinder 4 längsverschieblich angeordnet ist. Stirnseitig ist an dem Zylinder 4 ein Rückschlagventil 5 vorgesehen. Der Zylinder 4 und der Kolben 3 begrenzen einen Hochdruckraum 6. Das Rückschlagventil 5 ist zwischen diesem Hochdruckraum 6 und einem Vorrat 7 angeordnet, aus dem Hydraulik flüssigkeit in den Hochdruckraum 6 hineingesaugt werden kann. Das Rück schlagventil 5 ist derart angeordnet, daß es bei Druckgefälle von dem Hoch druckraum 6 zum Vorrat 7 schließt bzw. bei annäherndem Druckgleichgewicht durch die Feder 11 geschlossen ist.

Ein die Erfindung darstellendes Rückschlagventil 5, wie es in dem obenbeschrie benen Anwendungsfall vorgesehen sein kann, ist der Fig. 2 zu entnehmen. Eine Ventilplatte 8 ist mit einem kegelig ausgebildeten Ventilsitz 9 für eine Kugel 10 versehen, die mittels einer Feder 11 gegen den Ventilsitz 9 angefedert ist. Eine Ventilkappe 12 ist an der Ventilplatte 8 befestigt, wobei im Inneren der Ventilkappe 12 die Feder 11 und die Kugel 10 angeordnet sind. Die Feder 11 ist am Boden 13 der Ventilkappe 12 abgestützt. Die innere Wand 14 der Ventilkappe 12 ist zylindrisch glatt ausgebildet und begrenzt gemeinsam mit der Kugel 10 einen kreisringförmigen Leckspalt 15 mit einer Ringdicke S, die abhängig von Viskositäten der verwendeten hydraulischen Flüssigkeit und geometrischen Verhältnissen bestimmt wird. Zwischen der Ventilkappe 12 und der Kugel 10 ist eine Kammer 16 gebildet, die mit dem Leckspalt 15 kommuni ziert. Weiterhin ist die Ventilkappe 12 mit wenigstens einem Durchlaß 17 für Hydraulikflüssigkeit versehen.

Nachstehend wird die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Rückschlagventils 5 erläutert. Bei einem Druckgefälle in Richtung des Pfeils D hebt die Kugel 10 von ihrem Ventilsitz 9 entgegen der Kraft der Feder 11 und nach Überwinden einer Adhäsionskraft zwischen der Kugel 10 und dem Ventilsitz 9 ab. Dadurch erfährt die Kugel 10 einen Impuls in Richtung auf den Boden 13 der Ventilkap pe 12. Während ihrer Bewegung in Richtung auf den Boden 13 wird Hydraulik flüssigkeit aus der sich verkleinernden Kammer 16 durch den Leckspalt 15 hindurch verdrängt. Infolge dieser Dämpfungsarbeit wird die kinetische Energie der Kugel 10 teilweise vernichtet. Bei Bewegungsumkehr der Kugel 10 ver größert sich das Volumen der Kammer 16, so daß Hydraulikflüssigkeit durch den Leckspalt 15 in die Kammer 16 hineinströmt. Die dabei verrichtete Dämp fungsarbeit bewirkt, daß ebenfalls kinetische Energie der sich in Richtung auf ihren Ventilsitz 9 bewegenden Kugel teilweise vernichtet wird. Im Moment der Berührung der Kugel 10 mit ihrem Ventilsitz 9 hat die Kugel 10 so viel kineti sche Energie verloren, daß Klappergeräusche erheblich reduziert bzw. ausge schlossen sind. Mit diesem erfindungsgemäßen Rückschlagventil 5 ist sicherge stellt, daß die Kugel 10 weder an ihrem Ventilsitz 9 noch an dem Boden 13 der Ventilkappe 12 derart anschlägt, daß laute Klappergeräusche hervorgerufen werden. Durch die teilweise Vernichtung der kinetischen Energie der Kugel 10 ist auch ein wenn auch geringfügiger Verschleiß am Rückschlagventil 5 redu ziert.

Das in der Fig. 3 dargestellte erfindungsgemäße Rückschlagventil unterscheidet sich von dem aus der Fig. 2 lediglich dadurch, daß anstelle einer Kugel 10 ein pilzförmiger Schließkörper 18 verwendet wird.

Das in der Fig. 4 dargestellte erfindungsgemäße Rückschlagventil 5 unter scheidet sich von dem aus der Fig. 2 dadurch, daß anstelle einer hydrauli schen Dämpfung eine mechanische Dämpfung vorgesehen ist. Zu diesem Zweck sind mehrere über den Umfang der Ventilkappe 12 vorgesehene Ein schnitte 19 derart ausgebildet, daß federelastische Zungen 20 gebildet sind, die nach innen vorspringen. Die federelastischen Zungen 20 stehen in Reibkontakt mit der Kugel 10. Ebenso wie in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen erfolgt auch hier eine Dämpfung bzw. eine teilweise Vernichtung kinetischer Energie der Kugel 10 in ihren beiden Bewegungsrichtungen.

Bezugszeichenliste

1

bewegliches Element

2

unbewegliches Element

3

Kolben

4

Zylinder

5

Rückschlagventil

6

Hochdruckraum

7

Vorrat

8

Ventilplatte

9

Ventilsitz

10

Kugel

11

Feder

12

Ventilkappe

13

Boden

14

innere Wand

15

Leckspalt

16

Kammer

17

Durchlaß

18

pilzförmiger Schließkörper

19

Einschnitt

20

federelastische Zungen

Claims

1. Rückschlagventil (5) mit einem gegen einen Ventilsitz (9) angefederten Schließkörper (10, 18), dadurch gekennzeichnet, daß Dämpfungsmittel (10, 18, 15, 14, 16) zur Dämpfung der Schließkörperbewegungen vorgesehen sind.

2. Rückschlagventil (5) nach Anspruch 1, bei dem hydraulische Dämpfungs mittel (10, 14, 16, 15, 18) vorgesehen sind, wobei der Schließkörper (10, 18) eine mit Hydraulikflüssigkeit versehene Kammer (16) begrenzt und lageabhängig deren Volumen verändert, wobei die Kammer (16) mit einem Leckspalt (15) kommuniziert.

3. Rückschlagventil (5) nach Anspruch 2, bei dem der Schließkörper (10, 18) den Leckspalt (15) begrenzt.

4. Rückschlagventil (5) nach Anspruch 1, bei dem der Schließkörper (10, 18) zwischen dem Ventilsitz (9) und einer Ventilkappe (12) angeordnet ist, wobei die Ventilkappe (12) die Kammer (16) begrenzt.

5. Rückschlagventil (5) nach Anspruch 3, bei dem eine den Leckspalt (15) begrenzende innere Kammerwand (14) zylindrisch ausgebildet ist.

6. Rückschlagventil (5) nach Anspruch 5, bei dem der Schließkörper (10, 18) eine kreisringförmige Kontur aufweist.

7. Rückschlagventil (5) nach Anspruch 4, bei dem ein Durchlaß (17) für Hydrau likflüssigkeit an der Ventilkappe (12) vorgesehen ist, der zwischen der Kammer (16) und dem Ventilsitz (9) angeordnet ist.

8. Rückschlagventil (5) nach Anspruch 1, bei dem mechanische Dämpfungs mittel (10, 20) vorgesehen sind, die mit dem Schließkörper (10) derart reibend zusammenwirken, daß Schließkörperbewegungen gedämpft sind.

9. Rückschlagventil (5) nach Anspruch 8, bei dem die mechanischen Dämp fungsmittel durch mit dem Schließkörper (10) zusammenwirkenden Zungen (20) gebildet sind.

10. Rückschlagventil (5) nach Anspruch 8, bei dem der Schließkörper (10) zwi schen einer Ventilkappe (12) und dem Ventilsitz (9) angeordnet ist, wobei die Dämpfungsmittel durch eine mit dem Schließkörper (10) zusammenwirkende innere Wand (20) der Ventilkappe (12) gebildet ist.

11. Rückschlagventil (5) nach Anspruch 9, bei dem die Zungen (20) an der Ventilkappe (12) abgestützt sind.

12. Rückschlagventil (5) nach Anspruch 9, bei dem mehrere über den Umfang der Ventilkappe (12) verteilt angeordnete Einschnitte (19) derart ausgebildet sind, daß federelastische Zungen (20) gebildet sind, die nach innen vorspringen.

13. Rückschlagventil (5) nach Anspruch 1, das in einem hydraulischen Riemen spanner vorgesehen ist, der einen Kolben (3) und einen Zylinder (4) umfaßt, die gemeinsam einen volumenveränderlichen Hochdruckraum (6) begrenzen, wobei stirnseitig an dem Zylinder (4) das Rückschlagventil (5) angeordnet ist, das zwi schen dem Hochdruckraum (6) und einem Vorrat (7) für Hydraulikflüssigkeit an geordnet ist.