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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Ventil, insbesondere auf ein Rückschlagventil
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
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Es
ist bekannt, Rückschlagventile
mit einem Ventilkörper
auszuführen,
dessen umlaufender Rand eine im geschlossenen Zustand auf einem
Ventilsitz aufliegende Dichtlippe bildet (z. B.
DE 10 21 218 B ).
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Es
ist auch ein Ventil mit einem scheibenförmigen, im radialen Querschnitt
gewellten Ventilkörper
bekannt (
CH 478 368 ).
Einströmöffnungen
münden
jeweils in ein Tal zwi- schen zwei Wellenkuppen. Letztere bilden
zusammen mit ihrem jeweiligen Ventilsitz fluidisch parallel zueinander
angeordnete Dichtkanten beidseits der Einströmöffnungen. Dieses Ventil wird
nach dem Abheben des Ventilkörpers
von seinem Sitz unter beiden Dichtlippen hindurch durchströmt.
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Infolge
der Parallelanordnung zweier Dichtlippen führt jedoch schon ein Defekt
an einer dieser Dichtkanten zur Leckage, gerade so wie bei den herkömmlichen
Rückschlagventilen
mit nur einer Dichtlippe oder -kante.
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Solche
Ventilkörper
werden zwecks Massenfertigung in großen Formen, z. B. immer zu
100 Stück gleichzeitig
gefertigt. Ihre Dichtlippen bzw. Außenrändern sind relativ empfindlich
gegen Beschädigung (Verunreinigung
der Form, Montagefehler), so daß es immer
wieder zu Leckagen kommt.
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Aus
der
DE 10 01 071 B ist
ein Hochdruck-Rückschlagventil
bekannt, bei dem ein Ven- tilsitz eine Kante und eine nichtmetallische
elastische Dichtung aufweist. Die elastische Dichtung stützt sich an
einem Widerlager ab. Bei einem hohen Druck in dem Ventil liegt ein
Verschlußstück sowohl
an der elastischen Dichtung als auch an der Kante des Ventilsitzes
an. Im drucklosen Zustand berührt
das Verschlußstück die Kante
des Ventilsitzes nicht.
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Aus
der
FR 1 236 394 ist
ein Hydraulikventil mit einem zwei Dichtungen aufweisenden Ventilkörper bekannt.
Eine der Dichtungen ist als Dichtlippe gestaltet, während die
andere die Form eines Kegelstumpfes hat.
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Aus
der
GB 2 235 038 A ist
ein Ventil mit zwei unterschiedlichen Ventilkörpern mit jeweils einem Federelement
bekannt, welches einen sehr hohen und kostenintensiven Fertigungsaufwand
erfordert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom genannten Stand
der Technik ein Ventil anzugeben, dessen Dichtwirkung weniger anfällig gegen
solche Schadfälle
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Unter
Beibehaltung eines einzigen, vorzugsweise einstückigen Ventilkörpers, der
z. B. auch als Membran ausgeführt
sein kann, schafft man eine redundante Sicherung gegen Leckagen,
indem man im Bereich des Ventilsitzes mindestens zwei bezüglich der
Durchströmung
des Ventils fluidisch in Reihe geschaltete Dichtkanten vorsieht
und/oder daß der
Ventilkörper
zumindest zwei einander in einer Ebene koaxial umschließende und
im drucklosen Zustand zeitgleich auf einem oder auf jeweils eigenen
Ventilsitzen anliegende Dichtlippen aufweist.
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Die
Merkmale der Unteransprüche
geben vorteilhafte Weiterbildungen dieses Gegenstands an.
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Besonders
bevorzugt wird der Ventilkörper
in an sich bekannter Weise einstückig
mit der mindestens einen Dichtlippe ausgeformt.
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In
einer anderen Bauform können
die Dichtkanten z. B. besonders einfach als die Kanten einer Nut
ausgeführt
werden, in welche die Dichtlippe zumindest teilweise stirnseitig
eintaucht. Damit wird die eigentliche Dichtfunktion weg von der
gegen Beschädigung
relativ empfindlichen Stirnfläche
der Dichtlippe zu deren Flanken hin verlegt.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile des Gegenstands der Erfindung gehen aus
der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels
und deren sich im folgenden anschließender eingehender Beschreibung hervor.
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Es
zeigen in vereinfachter Darstellung
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1 eine
erste Ausführungsform
des Ventils, bei der an einem Ventilkörper zwei parallele umlaufende
Dichtlippen vorgesehen sind,
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2 eine
zweite Ausführungsform,
bei der zwei fluidisch in Reihe angeordnete Dichtkanten durch die
Kanten einer Nut im Ventilsitz gebildet werden.
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Gemäß 1 und 2 ist
ein als Rückschlagventil
eingesetztes Ventil 1 zwischen einem Zulauf 2 und
einem Ablauf 3 in einem nur ausschnittweise gezeigten Gehäuse 4 angeordnet.
Das Gehäuse
kann Teil eines Kraftstoffversorgungssystems oder einer pneumatischen
Anlage in einem Fahrzeug sein, jedoch sind die hier erörterten,
im wesentlichen auf Verbesserung der Dichtwirkung bezogenen Merkmale
des Ventils allgemein verwendbar.
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Das
Ventil 1 selbst besteht im wesentlichen aus einem im Gehäuse beweglich
geführten,
vorzugsweise einstückig
aus elastischem Material bestehenden Ventilkörper 5 und einem im
Gehäuse
abgedichtet (Dichtring D) befestigten – oder einstückig mit
diesem ausgeführten – Ventilsitz 6 sowie
einer Rückstellfeder 7,
welche das Ventil 1 in seine Schließstellung vorspannt.
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Die
Rückstellfeder
kann je nach Bauform und Einsatzzweck des Ventils auch entfallen,
wenn sich die Schließstellung
z. B. unter Schwerkrafteinfluß, aufgrund
Eigenelastizität
des Ventilkörpers
(Membranventil) oder durch Druckgefälle selbsttätig einstellt oder eine möglichst
niedrige Öffnungs-Schaltschwelle
gefordert ist.
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In
der in 1 gezeigten Bauform hat der Ventilkörper 5 in
seinem dem Ventilsitz 6 zugewandten umlaufenden Randbereich
zwei parallel umlaufende Dichtlippen 8. Diese bilden durch
Anlage ihrer Stirnflächen
auf dem mit glattflächig
ausgeführten Ventilsitz 6 zwei
bezüglich
der Durchströmung
des Ventils 1 fluidisch in Reihe angeordnete Dichtkanten 9.
Somit ist eine redundante Abdichtung gegen eine Rückströmung vom
Ablauf 3 zum Zulauf 2 geschaffen. Selbst bei einer
eventuellen Beschädigung
einer der Dichtlippen 8 in Fertigung, Montage oder Betrieb wird
die andere noch eine hinreichende Dichtwirkung entfalten.
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In
der Bauform der 2 hat der Ventilkörper 5 in
herkömmlicher
Weise eine einzelne, zum Ventilsitz 6 hin orientierte randseitige
Dichtlippe 8'.
Im Kontaktbereich mit dieser in ihrem Spitzenbereich abgerundeten
Dichtlippe ist jedoch eine Nut oder Rille 10 in den Ventilsitz 6 eingeformt,
in welche der Spitzenbereich der Dichtlippe 8' eintaucht,
ohne auf dem Rillenboden aufzusitzen. Besser sieht man dies in der
Einzelheit "Z", die einen vergrößerten Ausschnitt
aus dem näheren
Dichtbereich des Ventils 1 zeigt. Man erkennt, daß auch hier
zwei parallele, fluidisch in Reihe angeordnete Dichtkanten 9 gebildet sind,
indem die Flanken der Dichtlippe 8' mit den einander gegenüberliegenden
Kanten 11 der Rille 10 in Kontakt stehen.
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Die
gegen Beschädigung
relativ empfindliche Stirnfläche
der Dichtlippe 8' hat
also in diesem Anwendungsfall keine eigentliche Dichtfunktion mehr.
Diese wird vielmehr von den beidseitigen Flanken der Dichtlippe 8' zusammen mit
den beiden Kanten 10 der Rille 9 hergestellt.
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Man
wird eine besonders exakte Führung des
Ventilkörpers 5 im
Gehäuse 4 vorsehen,
um sicherzustellen, daß beide
Flanken der Dichtlippe in der Schließlage zuverlässig zur
Anlage an die Kanten 11 der Rille 10 gelangen.
Normalerweise sollten die hohe Fertigungspräzision der Einzelteile und
des Zusammenbaus des Ventils 1 und die seitliche Führungskraft
der Rückstellfeder 7 dazu
ohnehin ausreichen.
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Als
eine mögliche
Option für
eine noch exaktere Führung
kann man einen Führungsring 12 vorsehen,
der den Ventilkörper
randseitig umschließt
und gegen Kippen und seitliches Abweichen gegen das Gehäuse 4 abstützt. Der
Führungsring 12 kann
radial außen
Fortsätze
oder Nasen haben, die in entsprechenden Führungsnuten des Gehäuses 4 zwanglos gleiten
können.
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Als
weitere, hier nicht dargestellte Alternative wäre denkbar, die Führung des
Ventilkörpers
im Gehäuse 4 selbstzentrierend
zu gestalten, so daß zwar in Öffnungsstellung
geringe seitliche Abweichungen möglich
wären,
daß aber
die Dichtlippe(n) bei Arnnäherung
an die Schließstellung
zwangsläufig
auf die Rille ausgerichtet werden.
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Um
eine besonders zuverlässige,
noch höher
redundante Abdichtung zu schaffen, kann man auch beide hier gezeigten
Ausführungsformen
miteinander kombinieren. Man wird dann für jede der beiden (oder mehreren)
parallelen Dichtlippen 8 gemäß 1 eine Rille 10 gemäß 2 vorsehen.
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Generell
werden hier zwei verschiedene, äquivalente
Anordnungen erörtert,
bei denen die eigentlichen Dichtkanten einmal (1)
am Ventilkörper
selbst in Gestalt von dessen Dichtlippe(n) ausgeprägt sind,
zum anderen (2) aber am Ventilsitz.
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Es
sind weitere äquivalente
Variationen möglich,
die hier nicht im einzelnen dargestellt werden müssen. Man kann z. B. einen
Ventilsitz mit mehreren parallelen erhabenen Dichtkanten anstelle
der hier beschriebenen Rille versehen und diese mit einer ebenen
Dichtfläche
am Ventilkörper
korrespondieren lassen (analoge Umkehr von 1).
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In
Umkehr-Analogie zur Ausführung
gemäß 2 kann
man aber auch im Ventilkörper
sitzseitig eine Rille ausprägen
und diese auf eine ringförmige Ausprägung des
Ventilsitzes aufsetzen.