DE19722562B4

DE19722562B4 - Rückschlagventil

Info

Publication number: DE19722562B4
Application number: DE1997122562
Authority: DE
Inventors: Guenther Stein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-05-28
Filing date: 1997-05-28
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2017-05-29
Also published as: DE19722562A1

Abstract

Rückschlagventil
– mit einem Ventilgehäuse (1, 101) mit Zufluß (2) und Abfluß (5) für ein zu steuerndes Medium,
– mit einem mit einem Ventilsitz (3, 103) zusammenwirkenden in Strömungsrichtung öffnenden Ventilglied (17, 117),
– mit einer das Ventilglied (17, 117) in Richtung Ventilsitz (3, 103) belastenden Schließfeder (14, 114) und
– mit einer in einer entsprechend gestalteten Öffnung (4, 104) des Ventilgehäuses (1, 101) eingesetzten, dort befestigten und als Widerlager der Schließfeder (14, 114) dienenden Buchse (11, 111),
dadurch gekennzeichnet,
– daß das Ventilgehäuse (1, 101) im Bereich der Buchse (11, 111) aus einem härteren Material besteht, als die Buchse (11, 111) im Bereich deren Verbindung zum Gehäuse (1, 101) hin,
– daß in der die Buchse aufnehmenden Öffnung (4, 104) des Ventilgehäuses (1, 101) ein Gewinde (7, 107) oder eine zentrische Rillenanordnung vorgesehen ist jeweils mit einem im Längsschnitt sägezahnförmigen Verlauf, bei...

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Rückschlagventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Derartige Rückschlagventile werden für die Steuerung von Medien in den unterschiedlichsten Einrichtungen eingesetzt und zwar als fertiges Steuerelement, wobei allerdings zunehmend die Außenabmessungen des Ventilgehäuses eine entscheidende Rolle spielen. Die Tendenz hydraulische und pneumatische Steuereinrichtungen möglichst klein zu bauen, ohne deshalb Durchgangsquerschnitte reduzieren zu müssen, führt naturgemäß dazu, die Einzelsteuergeräte, wie beispielsweise Rückschlagventile in den Außenabmessungen ebenfalls möglichst klein zu machen. Dies kann dadurch erfolgen, daß das bewegliche Ventilglied einen möglichst geringen Außendurchmesser aufweist und das zu steuernde strömende Medium möglichst wieder zur Mittelachse des Ventils zurückgeführt wird ( DE 37 03 114 C2 ). Ein nicht unerhebliches Problem bei der Durchmesserreduzierung des Gehäuses stellt der Innendurchmesser der Buchse dar, der meist den Mindestdurchgangsquerschnitt eines Rückschlagventils bestimmt.
Bei einem bekannten Rückschlagventil der gattungsgemäßen Art ( DE 76 39 802 U ) ist die Buchse auf der Mediumausgangsseite des Rückschlagventils in das Ventilgehäuse geschraubt. Die als Schließfeder dienende leicht konisch ausgebildete Schraubenfeder wird vom zu steuernden Medium durchströmt. Eine Schraubverbindung, wie sie hier zwischen der Buchse und dem Gehäuse besteht, verlangt eine Mindesttiefe des Gewindes, die bei der Festigkeitsberechnung sowohl von der Buchse als auch von der Gehäusewand abgezogen werden muß, wobei um eine erforderliche Festigkeit zu erhalten, eine Mindestdicke dieser Wandstärken von Buchse und Gehäuse erhalten bleiben muß. Bei den hier gegebenen Abmessungen weist eine solche Gewindetiefe einen nicht unerheblichen Anteil an der Gesamtdicke auf. Der Ersatz eines normalen Gewindes durch ein Feingewinde würde zwar die Gewindetiefe verringern, hätte aber den Nachteil, daß ein großer Montageaufwand durch das Einschrauben der Buchse erforderlich wäre. Nicht zuletzt würde bei Ventilen kleineren Durchmessers ein entsprechendes Feingewinde zu mikronisch sein.
Bekannt ist ferner, das Auslaufrohr eines Ventilgehäuses mittels einer Rastverbindung mit einem Auslaufmundstück so zu verbinden, dass gleichzeitig eine das Auslaufrohr umgebende Dekorhülse arretiert wird. Hierzu sind in die Oberfläche des mit dem Auslaufmundstück zu verbindenden Endbereichs des Auslaufrohrs mehrere radiale rillenförmige Einstiche vorgesehen. Das Auslaufmundstück weist an seinem das Auslaufrohr aufnehmenden Innendurchmesser einen Zackenring auf, der in die Einstiche einrasten kann. Das Auslaufmundstück wird so weit auf das Auslaufrohr geschoben, bis der Dekorring stramm an dem Ventilgehäuse anliegt und der Zackenring in den entsprechenden Einstich eingerastet ist, so dass sich das Auslaufmundstück nicht mehr zurück bewegen kann ( DE 40 38 754 A1 ).
Die Erfindung und ihre Vorteile
Das erfindungsgemäße Rückschlagventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine sehr schnelle zügige Montage beim Zusammenbau des Rückschlagventils stattfinden kann, wobei die Gewindekämme des sägezahnförmigen Gewindes, bzw. sägezahnförmigen Kämme der Rillenanordnung, des aus härterem Material bestehenden Gehäuses in die Mantelfläche der aus weicherem Material bestehenden Buchse eingreifen und aufgrund des Flankenverlaufs wie Widerhaken wirken. Im Normalfall kann eine solche Buchse nur "einmal" verwendet werden, was jedoch in dem gegebenen Zusammenhang unerheblich ist. Im Falle der Verwendung eines Gewindes in dem damit gegebenen schraubenförmigen Verlauf, kann natürlich die Buchse vorteilhafterweise zur Demontage aus diesem Gewinde auch herausgeschraubt werden. Im Falle der Verwendung von Rillen ist nach dem Herausziehen der Buchse, diese meist zerstört. Auch kann die Buchse zusätzlich in der Öffnung verklebt sein.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung entspricht der Außendurchmesser der Buchse dem mittleren Durchmesser des Gewindes bzw. der Rillen, so daß sich bei Einbau der Buchse die Gewindekämme bzw. Rillenkämme in die Mantelfläche eingraben. Die äußere Mantelfläche der Buchse kann erfindungsgemäß in unterschiedlichster Weise strukturiert sein, jedenfalls in einer Weise, die ein Eingreifen der Sägezahnwirkung zuläßt. So kann nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die äußere Mantelfläche der Buchse glatt ausgebildet sein oder nach einer anderen Ausgestaltung mit einem Gewinde versehen sein, welches beispielsweise auch gegenläufig sein kann. Das Sägezahngewinde wiederum kann nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung mehrgängig ausgebildet sein, um beim Hereinpressen der Buchse zur Federkrafteinstellung eine verfeinerte Rastung zwischen Buchse und Sägezahngewinde zu erhalten.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das bewegliche Ventilglied eine kugelige mit dem Ventilsitz dichtend zusammenwirkende Fläche auf, wobei das Ventilglied in einer in Öffnungsrichtung verlaufenden dem Strömungsdurchgang dienenden Bohrung radial geführt ist und wobei im Ventilglied für den Medienfluß stromab des Ventilsitzes von der kugeligen Fläche zwischen Ventilsitzbereich und radialer Führung ausgehend Ausnehmungen vorhanden sind, welche die Bereiche stromauf und stromab der radialen Führung miteinander verbinden. Diese an sich bekanne Gestaltung ( EP 0 302 068 B1 ) hat den Vorteil, daß einerseits die Vorteile einer Kugeldichtung erhalten bleiben und andererseits der tatsächliche Ventildurchmesser sehr stark reduziert werden kann.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Schließfeder außerhalb der Strömung des Mediums angeordnet und es wird die Buchse zur Leitung des Mediums von diesem durchströmt. Auf diese Weise wird ein Minimum an Strömungswiderstand erzielt.
Nach einer weiteren diesbezüglichen Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen Ventilglied und Schließfeder ein abschnittsweise hülsenförmig ausgebildeter Federteller angeordnet, welcher in der Innenbohrung der Buchse geführt und vom Medium durchströmt ist. Die Feder ist somit in einem von der Strömung nicht berührten Raum zwischen Federteller, Ventilgehäuse und Buchse untergebracht.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Buchse auf dem dem Ventilglied abgewandten Abschnitt ein Innengewinde auf. Ein solches Innengewinde kann sowohl für den Anschluß eines Abflusses dienen, als auch für den Eingriff eines Werkzeuges zum Demontieren der Buchse aus dem Ventilgehäuse. Hierbei wirkt sich der Vorteil der Erfindung aus, daß ein solcher Preßsitz zwischen Buchse und Gehäuse eine gute Dichtung aufweist, trotz der einseitigen Ausbildung als Gewinde.
Nach vorteilhafter diesbezüglicher Ausgestaltung der Erfindung kann das Gewinde mit sägezahnförmigem Verlauf und das Innengewinde gegenläufig ausgebildet sein, um dadurch das Herausdrehen zu vereinfachen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Ventilgehäuse stromauf des Ventilsitzes ein Zusatzgewinde beispielsweise für einen Zuflußanschluß des Mediums vorhanden. An dieses Zusatzgewinde, was ein Innen- oder Außengewinde sein kann, kann aber auch das Gehäuse festgehalten werden, wenn beispielsweise die Buchse montiert oder demontiert werden soll. Entsprechend können erfindungsgemäß Zusatzgewinde und Innengewinde gegenläufig ausgebildet sein, um die Montagekräfte wirkungsvoller aufnehmen zu können. Zum Herausziehen der Buchse beispielsweise für die Lösung mit Rillenanordnung in der Öffnung, kann erfindungsgemäß auch ein in der Buchse angeordneter Innenbund dienen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Sägezahngewinde eine Gangtiefe von 3/5 eines entsprechenden Normalgewindes auf. Die 2/5 Gangtiefe, die durch die Gewindeart eingespart wird, kann entsprechend auch beim Außendurchmesser des Rückschlagventils eingespart werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist für den Eingriff in das sägezahnförmige Gewinde (7, 107) bzw. die Rillenanordnung ein Werkzeug vorhanden, um das Ventilgehäuse (1, 101) aus einer Paßöffnung eines Steuerblocks o. dgl. herauszuziehen. Diese Ventile werden oft bis an einen Anschlag in eine entsprechende Bohrung eines Steuerblocks einer mit pneumatischen oder hydraulischen Mitteln arbeitenden Anlage eingepreßt, wobei die Buchse des Rückschlagventils die Radialkräfte und auch damit die Dichtung zwischen Ventil und Steuerblockbohrung erhöht.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Zwei Ausführungsbeispielse des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel als Einsetzventil ohne Gewindeanschlüsse,
2 das Buchse und Ventilglied verbindende Gewinde in vergrößertem Maßstab und
3 ein zweites Ausführungsbeispiel mit Zu- und Abflußanschluß.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist ein extrem kurzes Rückschlagventil dargestellt, von etwa 8 m Länge und 7 mm Durchmesser. Ein solches Ventil wird insbesondere in Bohrungen eingesetzt und mit Rundschnurdichtungen nach außen abgedichtet. Dieses Rückschlagventil weist ein Ventilgehäuse 1 auf mit einer Zuflußbohrung 2 und einem Ventilsitz 3. Im Ventilgehäuse ist eine zylindrische Öffnung 4 vorhanden, die die Wandstärke des Ventilgehäuses 1 in diesem Bereich von etwa 0,7 mm Dicke bestimmt. Das Rückschlagventil weist einen Ausfluß 5 auf dieser Austrittstube 6 des Ventilgehäuses 1 auf. In dieser sehr dünnen Wand ist in Richtung Ausfluß 5 ein Gewinde 7 geschnitten mit einem sägezahnartigen Verlauf, wie es im Prinzip in 2 dargestellt ist.
Die in 2 dargestellte untere Flanke 8 des Gewindes 7 ist entsprechend länger als die andere Flanke 9 ausgebildet und weist entsprechend in Richtung Zuflußbohrung 2.
In dieses Gewinde 7 wird von außen und in Axialrichtung des Rückschlagventils eine Buchse 11 eingepreßt, die aus weicherem Material als das Ventilgehäuse 1, so daß sich beim Einpreßvorgang die Kämme 12 des Gewindes 7 in das weichere Wandmaterial der Buchse 11 eingraben und aufgrund der Sägezahngestaltung wie Widerhaken die Buchse 11 verankern. Bei dem hier gegebenen Ventil weist die gesamte Gangtiefe des Gewindes 3/10 mm auf. Bei einem Normalgewinde wären es 5/10 mm. Hierdurch ist es auch erklärbar, warum mit einer Wandstärke von 0,7 mm ausgekommen wird, von der noch einmal 3/10 mm abzuziehen sind, so daß die endgültige Wandstärke in diesem Bereich nur 4/10 mm aufweist. Der Vorteil der Erfindung besteht also nicht nur darin, daß eine Miniaturisierung möglich ist, sondern auch eine sehr einfache Montage der Buchse – sie wird einfach hereingepreßt. Die Außenwand der Buchse ist aus diesen Gründen glatt, sie kann aber auch strukturiert sein, je nachdem welche Art von Gestaltung den besten Eingriff des härteren Gewindes ermöglicht. Natürlich muß nicht das ganze Ventilgehäuse 1 entsprechend gehärtet sein, sondern es genügt der Abschnitt des Gewindes. Normalerweise und insbesondere bei diesen kleinen miniaturisierten Ventilen wird eine Gesamthärtung sinnvoll sein. Die Buchse 11 kann durch Herausschrauben oder etwas gewaltsamen Herausziehen vom Ventilkörper 1 getrennt werden, wofür beispielsweise durch einen Bund 13 an der Buchse 11 über ein Werkzeug angegriffen werden kann.
An dieser Buchse 11 stützt sich eine Schließfeder 14 ab, die andernends an einem hülsenförmig ausgebildeten Federteller 15 angreift, der mit seinem Hülsenabschnitt 16 in der Buchse 11 geführt ist und der an einem axial beweglichen Ventilglied 17 aufliegt. Das Ventilglied 17 weist eine kugelige Dichtfläche 18 auf, die wiederum mit dem Ventilsitz 3 zusammenwirkt. Am Ventilglied 17 sind stromab des Ventilsitzes 3 Ausnehmungen 19 für den Medienstrom vorgesehen, so daß das zu steuernde Medium nach Durchströmen der Zuflußbohrung und Überströmen des Ventilsitzes 3 über diese Ausnehmungen 19 und durch die Hülse 16 bzw. die Buchse 11 zum Ausfluß 5 gelangen kann. Vorteilhafterweise kann der Bund 13 der Buchse 11 gleichzeitig als Öffnungshubanschlag des Ventiltellers 15 und damit des Ventilgliedes 17 dienen.
Das in 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel ist, soweit es den Kern der Erfindung betrifft, so gestaltet, wie das erste Ausführungsbeispiel. Aus diesem Grunde sind die entsprechenden Teile mit Bezugszahlen versehen, die lediglich um die Zahl 100 erhöht sind. So ist das Ventilgehäuse 101, bei diesem Beispiel wesentlich länger ausgebildet, um in der Zuflußbohrung 102 ein Innengewinde 21 vorsehen zu können. Natürlich könnte stattdessen auch ein Außengewinde vorgesehen werden, beispielsweise mit entsprechender Eindrehung, um einen möglichst kleinen Durchmesser zu haben. Auch die Buchse 111 ist hier wesentlich länger ausgebildet, um ein Innengewinde 22 aufnehmen zu können, das entweder zum Eingriff eines Werkzeuges beim Entfernen der Buchse 111 zu dienen oder auch zum Verschrauben eines Abflusses. Entsprechend ist auch das Gewinde 106 länger ausgebildet. Im übrigen gilt das, was zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weiter oben beschrieben wurde.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

1, 101: Ventilgehäuse
2, 102: Zuflußbohrung
3, 103: Ventilsitz
4, 104: zylindrische Öffnung
5, 105: Ausfluß
6, 106: Austrittsseite d. Gehäuses
7, 107: Gewinde
8: längere Flanke d. Gewindes
9: Flanke d. Gewindes
10
11, 111: Buchse
12: Gewindekamm
13: Bund
14, 114: Schließfeder
15, 115: Federteller
16, 116: Hülse
17, 117: Ventilglied
18, 118: Dichtfläche
19, 119: Ausnehmung
20
21: Innengewinde
22: Innengewinde

Claims

Rückschlagventil – mit einem Ventilgehäuse (1, 101) mit Zufluß (2) und Abfluß (5) für ein zu steuerndes Medium, – mit einem mit einem Ventilsitz (3, 103) zusammenwirkenden in Strömungsrichtung öffnenden Ventilglied (17, 117), – mit einer das Ventilglied (17, 117) in Richtung Ventilsitz (3, 103) belastenden Schließfeder (14, 114) und – mit einer in einer entsprechend gestalteten Öffnung (4, 104) des Ventilgehäuses (1, 101) eingesetzten, dort befestigten und als Widerlager der Schließfeder (14, 114) dienenden Buchse (11, 111), dadurch gekennzeichnet, – daß das Ventilgehäuse (1, 101) im Bereich der Buchse (11, 111) aus einem härteren Material besteht, als die Buchse (11, 111) im Bereich deren Verbindung zum Gehäuse (1, 101) hin, – daß in der die Buchse aufnehmenden Öffnung (4, 104) des Ventilgehäuses (1, 101) ein Gewinde (7, 107) oder eine zentrische Rillenanordnung vorgesehen ist jeweils mit einem im Längsschnitt sägezahnförmigen Verlauf, bei welchem die längere Schnittflanke (8) in Richtung Ventilglied (17, 117) weist und – daß die Buchse (11, 111) zu ihrer Montage in diese Öffnung (4,104) eingepreßt wird und ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Buchse (11, 111) dem mittleren Durchmesser des Gewindes (7, 107) bzw. der Rillen entspricht, so daß sich bei Einbau der Buchse die Gewindekämme (12) bzw. Rillenkämme in die Mantelfläche der Buchse (11, 111) eingraben.
Rückschlagventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Mantelfläche der Buchse (11, 111) glatt ausgebildet ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mantelfläche der Buchse ein Gewinde angeordnet ist.
Rückschlagventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde (7, 107) in der Öffnung (4, 104) des Ventilgehäuses (1, 101) mehrgängig ausgebildet ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, – daß das Ventilglied (17) eine kugelige mit dem Ventilsitz (3) dichtend zusammenwirkende Fläche aufweist, – daß das Ventilglied (17) in einer in Öffnungsrichtung verlaufenden dem Strömungsdurchgang dienenden Bohrung (4, 104) radial geführt ist, wobei im Ventilglied (17, 117) für den Medienfluß stromab des Ventilsitzes (3, 103) von der kugeligen Fläche (18, 118) zwischen Ventilsitzbereich und radialer Führung ausgehend Ausnehmungen (19) vorhanden sind, welche die Bereiche stromauf und stromab der radialen Führung miteinander verbinden.
Rückschlagventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließfeder (14, 114) außerhalb der Strömung des Mediums angeordnet ist und daß die Buchse (11, 111) zur Leitung des Mediums von diesem durchströmt wird.
Rückschlagventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ventilglied (17, 117) und Schließfeder (14, 114) ein abschnittsweise hülsenförmig ausgebildeter Federteller (15, 115) angeordnet ist, welcher in der Buchse (11, 111) geführt und vom Medium durchströmt ist.
Rückschlagventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (111) auf dem dem Ventilglied (117) abgewandten Abschnitt ein Innengewinde (22) aufweist.
Rückschlagventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde (7, 107) mit sägezahnförmigem Verlauf und das Innengewinde (22) gegenläufig ausgebildet sind.
Rückschlagventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilgehäuse (101) stromauf des Ventilsitzes (103) ein Zusatzgewinde (21) vorhanden ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, – daß das Innengewinde (22) und das Zusatzgewinde (21) gegenläufig sind.
Rückschlagventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das sägezahnartig gestaltete Gewinde (7) eine Gangtiefe von 3/5 eines entsprechenden Normalgewindes aufweist.
Rückschlagventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den Eingriff in das sägezahnförmige Gewinde (7, 107) bzw. die Rillenanordnung ein Werkzeug vorhanden ist, um das Ventilgehäuse (1, 101) aus einer Paßöffnung eines Steuerblocks oder dgl. herauszuziehen.