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Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil, insbesondere für unter erhöhtem Druck stehende Fluide, mit einem Gehäuse, in dem ein Schließkörper axial zwischen einer ersten, das Ventil schließenden Endlage und einer der Offenstellung entsprechenden zweiten Endlage verschiebbar ist.
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Wenn derartige Rückschlagventile in Leitungen für größere Volumenströme benutzt werden, ist es günstig, für den Schließkörper einen ausreichend langen Verschiebeweg zwischen den Endlagen vorzusehen, um bei der zweiten Endlage einen ausreichend großen Öffnungsquerschnitt zur Verfügung zu stellen. Insbesondere bei Einsätzen, bei denen es zu schnellen oder mehr oder weniger abrupten Änderungen der anstehenden Drücke und entsprechend schnellen Änderungen der Volumenströme kommt, ergeben sich für die Axialbewegungen des Schließkörpers verhältnismäßig hohe Beschleunigungswerte. In Leitungen mit Hochdruckkugelhähnen ist dies beispielsweise bei Schaltvorgängen solcher Hähne der Fall. Durch die entsprechenden Bewegungen des Schließkörpers kommt es bei Auftreffen auf die Endlagen zur Betriebsgeräuschen. Bei der Bewegung in die erste Endlage, bei der der Schließkörper zum Schließen des Ventils auf eine zugeordnete, als Ventilsitz wirkende Schließfläche auftrifft, besteht über die störende Geräuschentwicklung hinaus die Gefahr, dass es zu einer mechanischen Beschädigung von Schließfläche und/oder Schließkörper und zu einer Beeinträchtigung des Schließvorganges durch Prellen kommt.
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Im Hinblick auf diese Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Rückschlagventil zur Verfügung zu stellen, das sich trotz eines ausreichend langen, zur Verfügung gestellten Verschiebeweges des Schließkörpers durch ein vergleichsweise verbessertes Betriebsverhalten auszeichnet.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch ein Rückschlagventil gelöst, das die Merkmale des Anspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
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Nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass der Schließkörper Bestandteil eines Ventilkolbens ist, an dem ein den Kolbendurchmesser örtlich vergrößernder Ringkörper einen Dämpferkolben bildet, der in Zusammenwirkung mit einer Dämpferkammer einen Verdrängerkolben bildet, der zumindest bei der Bewegung zur ersten Endlage hin Fluid aus der Dämpferkammer über Dämpferkanäle verdrängt, wobei durch die Drosselwirkung der Dämpferkanäle eine Dämpfung der Verschiebebewegung stattfindet. Dies bewirkt nicht nur eine entsprechende Geräuschdämpfung bei Erreichen der entsprechenden Endlage, sondern ermöglicht auch eine sichere, verschleißfreie Zusammenwirkung des Schließkörpers mit der den Ventilsitz bildenden Schließfläche.
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Vorzugsweise weist das Rückschlagventil eine Rückstellfeder auf, die den Ventilkolben gegen die erste Endlage hin vorspannt.
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In besonders vorteilhafter Weise kann die Anordnung so getroffen sein, dass Fluid aus der Dämpferkammer auch bei gegen die zweite Endlage hin erfolgender Kolbenbewegung über durch Drosselwirkung die Bewegung dämpfende Dämpferkanäle verdrängbar ist. Somit sind auch bei Erreichen der der Offenstellung entsprechenden zweiten Endlage Betriebsgeräusche gedämpft oder verhindert. Die Bewegungsdämpfung in beide Richtungen hat den zusätzlichen Vorteil, dass bei Betriebszuständen, bei denen sich der Ventilkolben bei teilweise geöffnetem Ventil zwischen den beiden Endlagen befindet, und es betriebsbedingt zu pulsierenden Schwankungen des Volumenstromes kommt, der Ventilkolben, der in seinen Bewegungen in beide Hubrichtungen gedämpft ist, eine pulsationsdämpfende Wirkung entfalten kann, indem er durch Druckschwankungen bewirkte Ausgleichsbewegungen in beiden Hubrichtungen ausführt.
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In vorteilhafter Weise können zumindest Teilabschnitte der Dampferkanäle durch Fluidwege über die Spalte zwischen Gehäuse und dem größeren und dem kleineren Durchmesser des Ventilkolbens gebildet sein.
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Zur Bildung zusätzlicher Dämpferkanäle können im Ventilkolben spezielle Dämpfungsbohrungen vorgesehen sein. Die Anordnung kann hierbei mit Vorteil so getroffen sein, dass der Ventilkolben am einen axialen Ende den Schließkörper und an diesen anschließend einen neben dem Schließkörper offenen, inneren Strömungsdurchgang zum anderen Ende hin aufweist, wobei zumindest eine im Ventilkolben radial zwischen innerem Durchgang und dem kleineren Kolbendurchmesser verlaufende Dämpfungsbohrung vorhanden ist, die einen Teil der Dämpferkanäle bildet.
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Die jeweilige Dämpfungsbohrung kann so positioniert sein, dass sie bei der zweiten Endlage des Kolbens in die Dämpferkammer mündet. Für die Bewegung des Ventilkolbens aus der der vollständigen Öffnung des Ventils entsprechenden zweiten Endlage ergibt sich dadurch eine Grunddämpfung mit einer der verhältnismäßig schwachen Drosselwirkung der voll geöffneten Dämpfungsbohrung oder Dämpfungsbohrungen entsprechenden geringen Dämpfungswirkung.
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Wenn hierbei die Anordnung so getroffen ist, dass die Dämpfungsbohrung oder -bohrungen bei der Kolbenbewegung von der zweiten Endlage weg aus dem Bereich der Dämpferkammer gelangt oder gelangen, dann entsteht beim Schließen der Dämpfungsbohrung oder -bohrungen ein harmonischer Übergang zu stärkerer Dämpfungswirkung, entsprechend der höheren Drosselwirkung der nunmehr über die Spalte gebildeten Fluidwege. Bei der weiteren Kolbenbewegung zur ersten Endlage hin erhöht sich sodann die Dämpfungswirkung durch die Verlängerung der Dichtlänge des Spaltes bis zur jeweiligen Dämpfungsbohrung. Dabei wird jedoch durch Beibehalten des Fluidweges über den Spalt des großen Durchmessers des Ventilkolbens eine maximale Dämpfung nicht überschritten, so dass für das Öffnen des Ventils der Ventilkolben ausreichend schnell aus der ersten Endlage heraus bewegbar ist.
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Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist die Anordnung so getroffen, dass die Dämpferkammer auf der dem Schließkörper des Ventilkolbens zugewandten Seite durch eine Stufe in der Innenwand des Ventilgehäuses begrenzt ist, die eine Steuerkante bildet, die die jeweilige Dämpfungsbohrung im Zuge der Bewegung auf die erste Endlage hin zunehmend schließt.
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Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Rückschlagventiles, wobei der Schließzustand des Ventils dargestellt ist, bei dem sich der den Schließkörper aufweisende Ventilkolben in der ersten Endlage befindet;
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2 und 3 der 1 entsprechende Darstellungen, wobei sich der Ventilkolben in aus der ersten Endlage zunehmend weiter gegen die zweite Endlage hin bewegt hat, und
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4 eine ebenfalls entsprechende Darstellung, bei der der Ventilkolben die dem voll geöffnete Ventil entsprechende zweite Endlage erreicht hat.
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Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils 1 ist für die in 1 mit Strömungspfeilen 4 angedeutete Strömungsrichtung druckbetätigt öffenbar, um einen Schließkörper 3 von einer einen Ventilsitz bildenden Schließfläche 5 abzuheben, die an einem Einströmende 7 eines Ventilgehäuses 9 ausgebildet ist. Das Ventilgehäuse 9 ist an seinem Einströmende 7 bis auf eine Einströmbohrung 11 geschlossen, deren innerer Öffnungsrand die Schließfläche 5 bildet. Am gegenüberliegenden Ausströmende ist das Ventilgehäuse 9 durch einen Abschlusskörper 13 geschlossen, der eine Ausströmbohrung 15 bildet.
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Der Schließkörper 3 befindet sich an dem der Einströmbohrung 11 zugewandten Ende eines Ventilkolbens 17. Dieser weist in einem axialen Abstand vom Schließkörper 3 einen zylindrischen Führungsabschnitt 19 auf, der an der zylindrischen Innenwand des Gehäuses 9 geführt ist. Zwischen dem Führungsabschnitt 19 und dem Schließkörper 3 befindet sich ein im Durchmesser geringfügig verringerter Einströmabschnitt 21, von dem aus Querkanäle 23 in einen inneren Strömungsdurchgang 25 des Kolbens 17 führen, der an dem dem Schließkörper 3 entgegengesetzten Ende 27 offen ist. Eine zwischen dem Abschlusskörper 13 und einem inneren Absatz 20 des Ventilkolbens 17 befindliche Rückstellfeder 18 spannt diesen gegen die erste Endlage hin vor.
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In geringem Abstand von seinem offenen Ende 27 bildet der Kolben 17 einen seinen Außendurchmesser örtlich vergrößernden, kolbenringartigen Ringkörper 29, der in einer Dämpferkammer 31 geführt ist. Diese ist durch eine Erweiterung des Gehäuses 9 gebildet und einseitig durch eine Stufe 33 in der Innenwand des Gehäuses 9 und auf der anderen Seite durch eine Randfläche 35 des Gehäuse-Abschlusskörpers 13 begrenzt. Fluidwege zwischen der Dämpferkammer 31 und dem inneren Durchgang 25 des Ventilkolbens 17 sind über die Spalte 37 und 39 am großen Durchmesser (Ringkörper 29) bzw. am kleinen Durchmesser (Führungsabschnitt 19) des Ventilkolbens 17 gebildet, sowie durch zusätzlich beim vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehene Dämpfungsbohrungen 41, von denen beim vorliegenden Beispiel vier Bohrungen 41 vorhanden sind. Die Bohrungen 41 sind so positioniert, dass sie bei der in 4 dargestellten zweiten Endlage des Ventilkolbens 17 mit voller Öffnung in die Dämpferkammer 31 münden. Bei der Kolbenbewegung aus dieser Endlage ergibt sich somit durch die volle Öffnungsgröße der Bohrungen 41 eine verhältnismäßig geringe Drosselwirkung bei Verdrängen des Fluides aus der Dämpferkammer 31 durch den als Dämpferkolben wirkenden Ringkörper 29, so dass eine anfänglich geringe Dämpfungswirkung gegeben ist. Wenn sich andererseits jedoch der Ventilkolben 17 in entgegengesetzter Richtung zur zweiten Endlage hin bewegt, also Stellungen durchläuft, wie sie in 2 und 3 gezeigt sind, dann steht als Fluidweg oder Dämpferkanal, über den Fluid aus dem in der Zeichnung rechtsseitig gelegenen Teil der Dämpferkammer 31 verdrängbar ist, lediglich der Spalt 37 am größeren Kolbendurchmesser zur Verfügung, so dass der Ventilkolben 17 sich an die zweite Endlage stark gedämpft annähert.
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Bei aus der in 4 gezeigten zweiten Endlage heraus erfolgenden Kolbenbewegungen kommt es, wie in 3 und 2 gezeigt ist, zu einem fortschreitenden Verschluss der Dämpfungsbohrungen 41, wobei die Stufe 33 an der Innenwand des Ventilgehäuses 9 als Steuerkante wirkt. Bei der weiteren Bewegung zur ersten Endlage hin erfolgt daher ein Anstieg der Dämpfungswirkung durch zunehmenden Verschluss der Dämpfungsbohrungen 41, wonach lediglich der Spalt 39 am kleineren Kolbendurchmesser als Dämpferkanal verbleibt. Dabei nimmt die durch den Spalt 39 bis zu den Dämpfungsbohrungen 41 hin gebildete Dichtlänge zu, so dass sich die Endannäherung des Schließkörpers 3 an die Schließfläche 5 mit zunehmender Dämpfungswirkung vollzieht. Im Effekt ergibt sich dadurch eine hubabhängig veränderliche Dämpfung und dadurch ein optimales Betriebsverhalten des erfindungsgemäßen Rückschlagventils.
