DE19721356A1 - Zwangsgesteuertes Rückschlagventil - Google Patents

Description

Rückschlagventile sind in vielfältigen Ausführungsformen und für vielfältige Anwendungszwecke bekannt. Meist ist dabei der Ventilkörper mittels einer Feder in Schließrichtung vorge­ spannt, so daß das Rückschlagventil bei entsprechendem Strö­ mungsdruck des Mediums in der mit dem Rückschlagventil ver­ sehenen Leitung öffnet und bei Stillstand bzw. nicht mehr ausreichendem Strömungsdruck des Mediums aufgrund der Feder­ vorspannung schließt.

Die Erfindung betrifft eine Sonderform eines Rückschlagven­ tils für besondere Anwendungsfälle, bei denen entweder eine ausreichende Auf-Zu-Steuerung des Rückschlagventils aufgrund besonderer Strömungsverhältnisse nicht möglich ist oder die Strömungsverhältnisse nicht ausreichen, die Ventilbewegung im notwendigen Maße und mit dem notwendigen Zeitverhalten auszu­ führen, oder eine Vorspannung des Ventilkörpers in Schließ- stellung aufgrund gegebener Strömungsverhältnisse nicht wünschenswert oder nicht praktikabel ist.

Ein solches Anwendungsgebiet ist beispielsweise das Absaugen zähflüssiger Materialien mittels als Kolbenpumpen ausgebilde­ ter Saugpumpen in der Ansaugleitung. Bei einem solchen Anwen­ dungsfall soll das Rückschlagventil in der Ansaugleitung am Beginn des Ansaughubs des Pumpenkolbens möglichst schnell und verzögerungsfrei öffnen, und am Beginn des Ausstoßhubs des Pumpenkolbens soll das Rückschlagventil in der Ansaugleitung ebenso schnell und verzögerungsfrei wieder schließen, um eine größstmögliche Effizienz des Ansaughubs zu erhalten, d. h. eine möglichst vollständige Ausnutzung des gesamten Ansaug­ hubs einerseits und eine möglichst weitgehende Rückflußver­ hinderung am Beginn des Ausstoßhubs andererseits.

Diesem wünschenswerten Verhalten eines Rückschlagventils einer üblichen Bauart für den genannten Anwendungsfall steht aber entgegen, daß zähflüssiges abzusaugendes Medium das Öffnen des Rückschlagventils stark dämpft und verzögert, und daß der maximal erzeugbare Ansaug-Unterdruck von -1 bar dieses unerwünschte Verhalten eines zähflüssigen Ansaugme­ diums nicht wirksam kompensieren kann. Ist in üblicher Weise der Ventilkörper außerdem noch in Schließrichtung vorge­ spannt, wirkt die Ventilfeder zusätzlich noch dem gewünschten Öffnungsverhalten des Rückschlagventils entgegen. In ähn­ licher Weise dämpft zähflüssiges Ansaugmedium das Schließen des Rückschlagventils, obwohl dort bei entsprechendem Förder­ druck der Ansaugpumpe in die Auslaßleitung, der mehrfach höher als der Ansaug-Unterdruck sein kann, bessere Verhält­ nisse herrschen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein den Anforderungen von An­ wendungsfällen der genannten oder ähnlicher Art gerecht wer­ dendes Rückschlagventil zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch das in den Patentansprüchen angegebene zwangsgesteuerte Rückschlagventil gelöst.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die anliegende schematisierte Zeichnung in näheren Einzelheiten beschrieben, die ein ge­ steuertes Rückschlagventil nach der Erfindung im Axialschnitt zeigt. In der Zeichnung ist insbesondere das Ventilgehäuse ohne Rücksicht auf in der Praxis gegebene konstruktive Belange stark vereinfacht, da die Darstellung nur das Bau­ prinzip des erfindungsgemäßen Rückschlagventils verdeutlichen soll.

Das dargestellte Rückschlagventil weist ein Ventilgehäuse 10 und einen Ventilmechanismus mit einem Ventilkörper 20 und einer Ventilkörperführung 30 auf.

Das Ventilgehäuse 10 weist einen Einlaß 11 für das zu för­ dernde Medium, einen Auslaß 12 für das zu fördernde Medium, und einen Pumpenanschluß 13 auf. Der Einlaß 11 kann als An­ schlußstutzen zum Anschließen eines Saugrohrs bzw. Saug­ stutzens ausgebildet sein. Der Auslaß 12, der hier nicht in näheren Einzelheiten dargestellt ist, kann für den Anschluß eines Druckrohrs bzw. Druckschlauches unter Zwischenschaltung eines weiteren Rückschlagventils ausgebildet sein, das vor­ zugsweise der gleichen Bauart angehört. Insbesondere kann das Ventilgehäuse 10 auslaßseitig so ausgebildet sein, daß es das druckseitige Rückschlagventil ebenfalls noch aufnehmen kann, was aber hier nicht dargestellt ist.

An dem Pumpenanschluß 13 ist eine als Kolbenpumpe ausgebil­ dete Saugpumpe anschließbar bzw. anbaubar, bei deren Ansaug­ hub das Rückschlagventil öffnet und bei deren Ausstoßhub das Rückschlagventil schließt.

Im Ventilgehäuse 10 ist weiter ein ringförmiger Ventilsitz 14 gebildet, der mit einem entsprechenden Umfangsbereich des Ventilkörpers 20 zusammenwirkt, der beim dargestellten Aus­ führungsbeispiel als O-Ring 21 ausgebildet ist, der in eine entsprechende Ringnut des Ventilkörpers 20 eingelegt ist. Hinterhalb des Ventilsitzes 14 ist der Querschnitt der im Ventilgehäuse 10 gebildeten Kammer 15 erweitert, um beim Öffnen des Ventilkörpers 20 durch Axialverschiebung vom Ventilsitz 14 weg einen großen Öffnungsquerschnitt zu schaffen.

Der Ventilkörper 20, der, wie dargestellt, eine strömungs­ technisch günstige Form hat, ist auf einer am Ventilgehäuse 10 festgelegten Führung 30 zwischen der Schließstellung und einer Öffnungsstellung axial verschiebbar geführt. Diese Füh­ rung 30 ist als Hohlschaft ausgebildet, der über eine Verbin­ dung 16 am Gehäuse 10 festgelegt ist und beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Rohrkörper 31 und einer darauf aufgesetzten Hülse 32 besteht, auf deren Außenfläche der Ventilkörper 20 mit der Innenkantenfläche 22 einer rückwärti­ gen Aussparung 23 axial gleitend verschiebbar ist.

In die rückwärtige Aussparung 23 des Ventilkörpers 20 ist eine Kapsel 24 aus biegeelastischem Kunststoffmaterial einge­ setzt. Diese Kapsel 24 ist mit ihrem vorderen Bereich mittels eines Befestigungselements 25 am Ventilkörper 20 befestigt und mit ihrem rückwärtigen Rand 26 am vorderen Ende des Hohl­ schafts 30 gehaltert, beispielsweise dadurch, daß, wie darge­ stellt, ein vorderer Wandbereich 33 des Rohrkörpers 31 über den rückwärtigen Kapselrand 26 umgebördelt ist und den Kapselrand zwischen sich und der Hülse 32 einspannt.

Die Kapsel 24, die mit Ausnahme der Befestigung ihres vor­ deren Bereichs über das Befestigungselement 25 am Ventilkör­ per 20 keine weitere Verbindung mit dem Ventilkörper 20 hat, bildet eine elastische gasdichte Kapsel, die mit der Boh­ rung 34 des Rohrkörpers 31 in Verbindung steht. Diese Boh­ rung 34 ist, wie lediglich schematisch angedeutet, über eine nicht im einzelnen dargestellte Verbindung innerhalb der Ge­ häusekonstruktion mit einer Pneumatikleitung 35 verbunden.

Über die Pneumatikleitung 35 kann ein Vakuum an das Innere der Kapsel 24 angelegt werden, wodurch diese sich elastisch zusammenzieht. Dadurch wird der Ventilkörper 20 axial zurück­ gezogen, wobei der Ventilkörper mit seiner Innenkanten­ fläche 22 auf der Außenfläche der Hülse 32 gleitet. Durch das Anlegen des Vakuums an die Pneumatikleitung 35 wird das Ven­ til 20 also geöffnet. Diese Ventilöffnung kann synchron mit dem Kolbenhub der Saugpumpe gesteuert werden, so daß am Be­ ginn des Ansaughubs der Pumpe das augenblickliche pneuma­ tische Öffnen des Rückschlagventils beginnt, ohne daß es dazu eines vorherigen Inbewegungsetzens des zu fördernden Mediums bedarf, da bei einem zähflüssigen Medium dessen Bewegung nur langsam einsetzt.

Das Schließen des Ventils kann ebenfalls synchron mit dem Hubverlauf der Saugpumpe zeitgesteuert pneumatisch durch Druckbeaufschlagung der Kapsel 24 über die Pneumatiklei­ tung 35 erfolgen, wodurch die sich aufblasende Kapsel 24 den Ventilkörper 20 wieder nach vorne in die Schließstellung drückt.

Anstelle einer pneumatischen Steuerung des Ventils kann selbstverständlich auch eine hydraulische Steuerung erfolgen, indem die Leitung 35 statt als Pneumatikleitung als Hydrau­ likleitung ausgebildet ist und die Kapsel 24 durch Einleiten von Hydraulikmittel aufgeblasen bzw. durch Absaugen von Hydraulikmittel zusammengezogen wird.

Je nach den gegebenen Verhältnissen kann auf eine Druckbeauf­ schlagung der Kapsel 24 zum Schließen des Ventils auch ver­ zichtet werden, wenn beim Einsetzen des Ausstoßhubs der Pumpe bei entsprechenden Eigenschaften des geförderten Mediums das selbsttätige Schließen des Ventils unter der Wirkung des Pumpenförderdrucks ausreichend schnell erfolgt, da der Schließvorgang weniger kritisch als der Öffnungsvorgang des Ventils ist.

Grundsätzlich ist aber bei dem erfindungsgemäßen Ventil die Möglichkeit gegeben, sowohl den Öffnungsvorgang wie den Schließvorgang präzise zeitgesteuert pneumatisch zu bewirken, so daß ein zeitgenaues synchrones und schnelles Öffnen und Schließen des Ventils unabhängig von der Zähigkeit des geför­ derten Mediums erfolgen und dadurch eine optimale Effizienz des Ansaugvorgangs erreicht werden kann.

Claims (8)

1. Zwangsgesteuertes Rückschlagventil mit einem Ventilkör­ per (20), der zwischen einer Schließstellung, in welcher er mit einem im Ventilgehäuse (10) gebildeten Ventilsitz (14) zusammenwirkt, und einer Öffnungsstellung beweglich ist, wobei der Ventilkörper (20) über eine durch eine elastische Membran (24) gebildete Kapsel (24) mit einem gehäusefesten Bauteil (30) verbunden ist und das Innere der Kapsel (24) über eine in dem gehäusefesten Bauteil (30) verlaufenden Kanal (34) an eine pneumatische oder hydraulische Druck­ mittelleitung (35) anschließbar ist, derart, daß die Kap­ sel (24) durch Druckmitteleinleitung aufgeblasen und dadurch der Ventilkörper (20) in Schließstellung zwangsgesteuert und die Kapsel durch Absaugen von Druckmittel zusammengezogen und dadurch der Ventilkörper (20) in seine Offenstellung zwangs­ gesteuert werden kann.

2. Zwangsgesteuertes Ventil nach Anspruch 1, wobei der Ven­ tilkörper (20) axial mit Bezug auf den Ventilsitz (14) und das damit koaxiale gehäusefeste Bauteil (30) zwischen seiner Schließstellung und seiner Offenstellung verschiebbar ist.

3. Zwangsgesteuertes Rückschlagventil nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper eine rückseitige Aussparung aufweist, innerhalb welcher die Kapsel (24) ange­ ordnet ist, und wobei das gehäusefeste Bauteil (30) mit seiner Außenfläche als Gleitführung für einen rückwärtigen Teil des Ventilkörpers (20) zu dessen axialer Führung ausge­ bildet ist.

4. Zwangsgesteuertes Rückschlagventil nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, wobei die Kapsel mit dem Öffnungsrand einer rückwärtigen, mit dem Kanal (34) im gehäusefesten Bau­ teil (30) kommunizierenden Öffnung zwischen dem Stirnende einer auf einen Hohlschaftteil (31) des gehäusefesten Bau­ teils (30) aufgesetzten Hülse (32) und dem umgebördelten vor­ deren Randteil (33) des Hohlschaftteils (31) eingespannt ist.

5. Zwangsgesteuertes Rückschlagventil nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, wobei die Kapsel (24) mittels eines die Kapselwand durchdringenden und rückseitig in den Ventilkör­ per (20) eingeschraubten Befestigungselements (25) mit ihrem vorderen Mittenbereich am Ventilkörper (20) befestigt ist.

6. Zwangsgesteuertes Rückschlagventil nach einem der An­ sprüche 1 bis 5, wobei der Ventilsitz (14) durch eine im Ven­ tilgehäuse (10) gebildete Ringkante gebildet ist und der Ven­ tilkörper (20) in dem mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Bereich einen in eine Ringnut des Ventilkörpers eingelegten O-Ring (21) aus elastischem Material aufweist.

7. Zwangsgesteuertes Rückschlagventil nach einem der An­ sprüche 1 bis 6, wobei der Ventilkörper (20) eine als Strö­ mungsteiler gestaltete kegelige Frontpartie aufweist und die Ventilgehäusekammer (15) hinterhalb des Ventilsitzes (14) er­ weitert ist.

8. Zwangsgesteuertes Rückschlagventil nach Anspruch 7, wobei die Frontpartie des Ventilkörpers (20) von einer mittigen spitzeren Kegelform in eine sich nach außen bogenförmig ab­ flachende Kegelform übergeht.