DE202016101105U1 - check valve - Google Patents
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Abstract
Rückschlagventil (2) mit einem Fluideinlass (12), einem Fluidauslass, einem Ventilsitz (6) mit einer Ventilsitzdichtfläche (10), und einem Ventilkörper (4) mit einer Ventilkörperdichtfläche (8), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Ventilsitzdichtfläche (10) aus Metall und zumindest die Ventilkörperdichtfläche (8) aus Keramik besteht, oder dass zumindest die Ventilsitzdichtfläche (10) aus Keramik und zumindest die Ventilkörperdichtfläche (8) aus Metall besteht.Check valve (2) having a fluid inlet (12), a fluid outlet, a valve seat (6) with a valve seat sealing surface (10), and a valve body (4) with a valve body sealing surface (8), characterized in that at least the valve seat sealing surface (10) Metal and at least the valve body sealing surface (8) consists of ceramic, or that at least the valve seat sealing surface (10) made of ceramic and at least the valve body sealing surface (8) consists of metal.
Description
Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a check valve according to the preamble of claim 1.
Rückschlagventile werden in fluidführenden Leitungssystemen dazu eingesetzt, ein unerwünschtes Rückströmen von Gasen oder Flüssigkeiten innerhalb einer Rohrleitung zu verhindern, sie lassen also den Durchtritt des in der Rohrleitung strömenden Mediums nur in einer Strömungsrichtung (Durchflussrichtung) zu. Bei Umkehrung der Strömungsrichtung schließen sie selbsttätig und bei normaler (erwünschter oder erlaubter) Durchflussrichtung öffnen sie ebenfalls selbsttätig.Check valves are used in fluid-carrying line systems to prevent undesired backflow of gases or liquids within a pipeline, so they allow the passage of the medium flowing in the pipeline only in one flow direction (flow direction). When reversing the direction of flow they close automatically and in normal (desired or allowed) flow direction they also open automatically.
Ein Rückschlagventil wird vom Druck des Mediums geöffnet und bei Strömungsstillstand oder Umkehrung der Strömungsrichtung durch Schwerkraft oder den Druck des nun in unerlaubter Richtung fließenden Mediums geschlossen.A check valve is opened by the pressure of the medium and closed in flow arrest or reversal of the flow direction by gravity or the pressure of the medium now flowing in the unauthorized direction.
Es ist auch bekannt, den Schließvorgang eines Rückschlagventils durch eine Ventilfeder vorzunehmen bzw. zu unterstützen. Derartige Ventile schließen unabhängig von der Schwerkraft und damit der Einbaulage.It is also known to make or support the closing of a check valve by a valve spring. Such valves close independently of gravity and thus the mounting position.
Ein wesentliches Kriterium bei Rückschlagventilen ist deren Dichtigkeit im geschlossenen Zustand. Zur Erzielung einer besonders hohen Dichtigkeit sind sogenannte O-Ring-Dichtungen bekannt. Der Vorteil einer besonders hohen Dichtigkeit muss aber bei derartigen Dichtungen bzw. Ventilen bauart- und materialbedingt durch schnellen Verschleiß, also geringe Lebensdauer erkauft werden. Nach dem Flächendichtungsprinzip arbeitende Ventile haben demgegenüber weitaus größere Lebensdauer und finden daher ihren Einsatz bei Applikationen, wo 100 Millionen Hübe und mehr zu erwarten sind. Die Dichtleistung derartiger Ventile hängt aber wesentlich von der Passgenauigkeit und Güte der im geschlossenen Zustand aneinander liegenden Dichtflächen ab. Je höher die Anforderungen in puncto Dichtigkeit sind, umso höher ist der bei der Herstellung des Rückschlagventils zu betreibende Herstellungsaufwand (Oberflächenbearbeitung der Dichtflächen etc.), sowie die reinen Materialkosten für beispielsweise hochbeständige Stähle.A key criterion for check valves is their tightness in the closed state. To achieve a particularly high density so-called O-ring seals are known. The advantage of a particularly high density but must be bought in such seals or valves design and material due to rapid wear, so short life. By contrast, valves operating according to the surface sealing principle have a much longer service life and are therefore used in applications where 100 million strokes and more are to be expected. However, the sealing performance of such valves depends essentially on the accuracy of fit and quality of the abutting each other in the closed state sealing surfaces. The higher the requirements in terms of tightness, the higher is the manufacturing effort to be performed in the manufacture of the check valve (surface treatment of the sealing surfaces, etc.), as well as the pure material costs for example high-strength steels.
Trotz des getriebenen Aufwands zeigen Rückschlagventile nach längerem Gebrauch Verschleißerscheinungen, insbesondere einen zunehmenden Verschleiß der beteiligten Dichtflächen, sodass in letzter Konsequenz ein Austausch des gesamten Ventils, zumindest jedoch eine Erneuerung der Dichtflächen notwendig wird.Despite the expense involved check valves show signs of wear after prolonged use, in particular an increasing wear of the sealing surfaces involved, so that ultimately a replacement of the entire valve, or at least a renewal of the sealing surfaces is necessary.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung setzt hier an und Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rückschlagventil so auszugestalten, dass dieses eine erhöhte Standfestigkeit und Zuverlässigkeit zeigt. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem erfindungsgemäßen Rückschlagventil zumindest die Ventilsitzdichtfläche aus Metall und zumindest die Ventilkörperdichtfläche aus Keramik oder zumindest die Ventilsitzdichtfläche besteht aus Keramik und zumindest die Ventilkörperdichtfläche aus Metall.The object of the present invention sets in here and object of the invention is to design a check valve so that it shows increased stability and reliability. To achieve this object, in a check valve according to the invention at least the valve seat sealing surface made of metal and at least the valve body sealing surface made of ceramic or at least the valve seat sealing surface is made of ceramic and at least the valve body sealing surface made of metal.
Bei dem erfindungsgemäßen Rückschlagventil liegt somit im Bereich der Ventilsitzdichtflächen eine Metall/Keramik-Materialpaarung vor. Es hat sich gezeigt, dass durch eine derartige Materialpaarung im Bereich der Dichtflächen sich nicht nur eine erhöhte Lebensdauer des Rückschlagventils erzielen lässt, sondern sich die Dichtungsleistung mit zunehmender Lebensdauer noch verbessert. Erreicht wird dies dadurch, dass in der Materialpaarung aus Keramik und Metall im Zuge der Schließbewegung das jeweils härtere Material das mit ihm zusammenwirkende weichere Material in der Materialpaarung durch Schlag und/oder Reibung im Sinne einer besseren Schließwirkung bearbeitet (feinstbearbeitet), sodass mit zunehmender Nutzung des Rückschlagventils eine immer besser Passung der Dichtflächen aneinander erreicht wird. Weiterhin werden im laufenden Betrieb auftretende Abnutzungserscheinung laufend nachkompensiert.Thus, in the case of the check valve according to the invention, there is a metal / ceramic material pairing in the area of the valve seat sealing surfaces. It has been shown that not only an increased service life of the check valve can be achieved by such a material pairing in the region of the sealing surfaces, but the sealing performance improves with increasing life. This is achieved by the fact that in the material combination of ceramic and metal in the course of the closing movement, the harder material processed (finely machined) with him cooperating softer material in the material pairing by impact and / or friction in the sense of a better closing effect, so with increasing use the check valve an ever better fit the sealing surfaces is achieved together. Furthermore, wear occurring during operation is continuously compensated.
Die Ventilkörperdichtfläche aus Keramik oder die Ventilsitzdichtfläche aus Keramik lässt sich entweder dadurch erhalten, dass der gesamte zugehörige Körper, also der Ventilkörper oder der Ventilsitzkörper vollständig aus Keramik ist. Es ist jedoch auch möglich, die jeweiligen Körper aus Metall zu fertigen und die entsprechende Dichtfläche entweder seitens des Ventilsitzes oder seitens des Ventilkörpers mit einer Keramikbeschichtung auszubilden, beispielsweise durch aufsintern einer Keramikschicht auf den Metallkörper.The valve body sealing surface made of ceramic or the valve seat sealing surface made of ceramic can be obtained either by the fact that the entire associated body, so the valve body or the valve seat body is made entirely of ceramic. However, it is also possible to manufacture the respective bodies of metal and form the corresponding sealing surface either on the part of the valve seat or on the part of the valve body with a ceramic coating, for example by sintering a ceramic layer on the metal body.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Keramik eine Metallkeramik und insbesondere eine 3Y-ZTP-Keramik (Zirkonoxid). Als Metall zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Rückschlagventil kommt ein rostfreies Metall, vorzugsweise Stahl und insbesondere gehärteter Stahl zum Einsatz.In an advantageous embodiment, the ceramic is a metal ceramic and in particular a 3Y-ZTP ceramic (zirconium oxide). As metal for use in the check valve according to the invention is a stainless metal, preferably steel and in particular hardened steel is used.
Der Ventilkörper kann in einer bevorzugten Ausgestaltungsform durch ein elastisches Element in Richtung Ventilsitz vorgespannt werden, sodass die Ventilkörperdichtfläche mit definiertem Druck auf die Ventilsitzdichtfläche gepresst wird, wenn sich das Ventil in seiner geschlossenen Stellung befindet. Wie bereits eingangs erläutert, ist die Verwendung eines elastischen Elements (insbesondere einer Feder geeigneter Bauart) vorteilhaft dahingehend, dass das Rückschlagventil unabhängig von seiner Einbaulage stets sicher schließt. Die hierzu notwendigen Federkräfte müssen nicht übermäßig hoch sein, da der eigentliche Schließdruck durch das in Rückströmrichtung anliegende Fluid geliefert wird. Primär wird durch eine oder mehrere Federn im Ventil – wie erwähnt – nur die Unabhängigkeit der Einbaulage angestrebt.In a preferred embodiment, the valve body may be biased toward the valve seat by an elastic member so that the valve body sealing surface is pressed against the valve seat sealing surface at a defined pressure when the valve is in its closed position. As already explained at the outset, the use of an elastic element (in particular a spring of suitable design) is advantageous in that the check valve always closes securely regardless of its installation position. The spring forces necessary for this need not be excessive, since the actual closing pressure is supplied by the voltage applied in the return flow fluid. Primarily by one or more springs in the valve - as mentioned - only the independence of the installation position sought.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung kann bei Rückschlagventilen unterschiedlicher Bauart zu Anwendung gelangen, beispielsweise in einer Ausgestaltungsform der Bauart, bei der der Ventilkörper eine Platte ist und der Ventilsitz ringförmig ausgebildet ist. In einer anderen bevorzugten Ausgestaltungsform kann der Ventilkörper eine Kugel sein und der Ventilsitz ein sich in Strömungsrichtung vergrößernder Konus. Bei beiden Bauarten kann die erfindungsgemäße Materialkombination Metall/Keramik mit den damit einhergehenden Vorteilen zur Anwendung gelangen.The object of the present invention can be applied to non-return valves of different types, for example, in an embodiment of the type in which the valve body is a plate and the valve seat is annular. In another preferred embodiment, the valve body may be a ball and the valve seat may be a cone that increases in the flow direction. In both types, the material combination of metal / ceramic according to the invention with the attendant advantages can be used.
Die Ventilkörperdichtfläche und die Ventilsitzdichtfläche werden bevorzugt glatt geschliffen und/oder glatt poliert. Damit ist von Anfang an ein zuverlässiger Betrieb des Rückschlagventils sicher gestellt, wobei sich dann mit zunehmendem Betriebsalter die geschilderten Vorteile zunehmend bemerkbar machen, also anstelle einer nachlassenden Dichtigkeit eine zumindest gleichbleibende, sich durch die in der Materialpaarung ergebenden Anpassungs- und Einschleifvorgänge oftmals jedoch verbessernde Dichtleistung.The valve body sealing surface and the valve seat sealing surface are preferably ground smooth and / or polished smooth. For a reliable operation of the check valve is made from the outset, then with increasing age, the described advantages increasingly noticeable, so instead of a decreasing tightness an at least constant, often resulting from the material pairing resulting adjustment and grinding but improving sealing performance ,
Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand deren Zeichnung.Further details, aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the drawings.
Es zeigt:It shows:
Ein in der Zeichnung insgesamt mit
Ein elastisches Element
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch bei einem Ventil anwendbar, welches ohne das elastische Element/die Feder
Der Ventilkörper
Sowohl in der Ausgestaltungsform der
Je nach Bauart, Einsatzzweck etc. kann das die jeweilige Dichtfläche aufweisende Bauteil, also Ventilkörper
In einer anderen Ausgestaltungsform bzw. Bauart sind sowohl Ventilkörper
Als Keramik für die Ventilköperdichtfläche oder die Ventilsitzdichtfläche kommt bevorzugt eine Metallkeramik, insbesondere eine 3Y-ZTP-Keramik (Zirkonoxid) in Frage. Es sind jedoch auch andere Keramiken, insbesondere Metallkeramiken verwendbar.As a ceramic for the valve body sealing surface or the valve seat sealing surface is preferably a metal ceramic, in particular a 3Y-ZTP ceramic (zirconium oxide) in question. However, other ceramics, in particular metal ceramics, are also usable.
Die jeweiligen Dichtflächen, also die Ventilkörperdichtfläche
Generell kann gesagt werden, dass der erfindungsgemäße Gedanke, bei Rückschlagventilen im Bereich der beteiligten Dichtflächen die Materialpaarung Keramik/Metall vorzunehmen, bei sämtlichen in Frage stehenden Rückschlagventilen angewendet werden kann. Dies unabhängig von der jeweiligen Bauweise und dem Ventilhub, der beispielsweise zwischen 0.3 mm und 1.0 mm liegen kann. Weiterhin sei festzuhalten, dass die voranstehend geschilderte Eigenschaft in der Materialpaarung Metall/Keramik nämlich dass das härtere der beiden Materialien in der Materialpaarung das weichere im fortlaufenden Betrieb quasi nachbearbeitet, zwar ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, jedoch bereits von Anfang an bei der erfindungsgemäßen Materialpaarung Metall/Keramik ausgezeichnete Dichtwirkungen zu verzeichnen sind, insbesondere dann, wenn das Metall der jeweiligen Dichtfläche
Die Anwendungen des erfindungsgemäßen Ventils liegen überall dort, wo hohe Dichtleistung mit langer Lebensdauer, also einer großen Anzahl von Ventilhüben oder -schaltvorgängen nötig oder erwünscht ist. Beispiele sind gas- oder flüssigkeitsführende Leitungssysteme in komplexen Prozessanlagen, beispielsweise Helium führende Leitungen oder dergleichen.The applications of the valve according to the invention are everywhere where high sealing performance with a long life, ie a large number of valve strokes or switching operations is necessary or desirable. Examples are gas or liquid-carrying piping systems in complex process plants, for example helium-carrying pipelines or the like.
Claims (10)
Priority Applications (1)
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DE202016101105.1U DE202016101105U1 (en) | 2016-03-01 | 2016-03-01 | check valve |
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DE202016101105.1U DE202016101105U1 (en) | 2016-03-01 | 2016-03-01 | check valve |
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DE202016101105.1U Active DE202016101105U1 (en) | 2016-03-01 | 2016-03-01 | check valve |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020165089A1 (en) * | 2019-02-11 | 2020-08-20 | Borregaard As | Check valve |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1832789A2 (en) * | 2006-03-08 | 2007-09-12 | Delphi Technologies, Inc. | Valve assemblies |
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2016
- 2016-03-01 DE DE202016101105.1U patent/DE202016101105U1/en active Active
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