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Die Erfindung betrifft ein Drosselrückschlagventil,
mit zwei Fluidanschlüssen,
zwischen denen ein Drosselkanal verläuft, dem ein Bypasskanal parallel
geschaltet ist, mit einem Drosselglied, das in einer Gehäuseausnehmung
des Ventilgehäuses
relativ zu einem gehäusefesten
Steuerabschnitt verstellbar ist und mit diesem Steuerabschnitt einen
im Verlauf des Drosselkanals angeordneten Drosselspalt variablen
Querschnittes definiert, und mit einem eine Bypassöffnung des
Bypasskanals kontrollierenden Rückschlagventil,
das zwei miteinander kooperierende und einander konzentrisch umschließende Ventilkomponenten
in Gestalt einer ringförmigen,
elastischen Rückschlaglippe
und einer zylindrischen Ventilsitzfläche aufweist.
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Ein aus der
DE 199 52 881 C2 bekanntes Drosselrückschlagventil
dieser Art verfügt über ein ortsfest
in einer Gehäuseausnehmung
angeordnetes Trägerelement,
das von einem Drosselkanal durchzogen ist und in das ein Drosselglied
eingeschraubt ist, das mit der Wandung des Drosselkanals einen Drosselspalt definiert.
Entsprechend der Axialposition des Drosselgliedes kann der Drosselspalt
unterschiedliche Querschnitte aufweisen, so dass eine variable Einstellung
der Drosselungsintensität
möglich ist.
Um das Trägerelement
herum verläuft
ein zu dem Drosselkanal parallel geschalteter Bypasskanal, dem ein
Rückschlagventil
zugeordnet ist. Letzteres besitzt eine an dem Trägerelement gehaltene elastische Rückschlaglippe,
die mit einer sie umschließenden zylindrischen
Ventilsitzfläche
kooperiert. Wenn Fluid durch das Drosselrückschlagventil hindurchströmt, findet
in der einen Strömungsrichtung
eine Drosselung statt, während
in der anderen Strömungsrichtung
eine ungehinderte Strömung
möglich
ist.
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Ein Drosselrückschlagventil mit gleicher Funktionalität offenbart
auch die
DE 199 32
982 C2 . Während
jedoch im Falle der
DE
199 52 881 C2 der mit dem Drosselglied zusammenwirkende
gehäusefeste
Steuerabschnitt von einer axial gegenüberliegenden Kanalmündung gebildet
ist, setzt sich der Steuerabschnitt bei der
DE 199 32 982 C2 aus umfangsseitig
einmündenden
Kanälen
zusammen. Die Rückschlaglippe
sitzt weiterhin an einem in eine Gehäuseausnehmung eingesetzten
ortsfesten Trägerelement,
bezüglich
dem das Drosselglied verstellbar ist.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Drosselrückschlagventil
der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich bei Bedarf mit
einer geringeren Anzahl von Bauelementen realisieren läßt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass
die eine, erste Ventilkomponente des Rückschlagventils gehäusefest
und die andere, zweite Ventilkomponente axial mitbewegbar an dem
Drosselglied angeordnet ist, wobei die axiale Ausdehnung der Ventilsitzfläche so bemessen
ist, dass die Rückschlaglippe
unabhängig
von der Axialposition des Drosselgliedes mit der Ventilsitzfläche zusammenarbeiten
kann.
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Auf diese Weise sitzt eine der Ventilkomponenten
des Rückschlagventiles
ortsfest am Drosselglied, so dass sich ein gesondertes Trägerelement für diese
Ventilkomponente erübrigt.
Wird das Drosselglied zum Einstellen der Drosselungsintensität axial
verstellt, wandert zwar die daran fixierte zweite Ventilkomponente
des Rückschlagventils
mit. Da die Ventilsitzfläche
des Rückschlagventils
jedoch über ausreichend
große
Längenabmessungen
verfügt, bleibt
die gewünschte
Rückschlagfunktion
stets erhalten. Somit kann insgesamt ein Drosselrückschlagventil
mit wenig Bauteilen und kompakten Abmessungen realisiert werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Als besonders zweckmäßig wird
es angesehen, wenn der Drosselkanal unter Umgehung des Rückschlagventils
durch das Drosselglied hindurch geführt ist. Auf diese Weise kann
auf eine in der Regel nur umständlicher
realisierbare Kanalführung
im Ventilgehäuse
verzichtet werden.
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Der das Drosselglied durchsetzende
Drosselkanalabschnitt mündet
zweckmäßigerweise
stirnseitig am Drosselglied aus. Dabei kann der Steuerabschnitt
als gehäusefester
Vorsprung ausgebildet sein, der je nach Axialposition des Drosselgliedes mehr
oder weniger weit in die Austrittsöffnung eintaucht. Möglich ist
aber auch eine Bauform, bei der der Steuerabschnitt von einer gehäusefesten
Vertiefung gebildet ist, in die das Drosselglied in Abhängigkeit
von seiner Axialposition mehr oder weniger weit eintaucht. In allen
Fällen
kann zum Erhalt der variablen Querschnitte am Steuerabschnitt oder
am Drosselglied eine sich insbesondere konisch verjüngende Steuerfläche vorgesehen
sein, der eine am jeweils anderen Element vorgesehene ringförmige Steuerkante
zugeordnet ist.
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Besonders kostengünstig ist eine Variante, bei
der das Drosselglied als einstückiger
Körper
ausgebildet ist.
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Zweckmäßigerweise ist das Drosselglied
als Schraubelement ausgeführt,
wobei die für
die Einstellung des gewünschten
Querschnittes des Drosselspaltes erforderliche Axialbewegung durch
eine Drehbetätigung
hervorrufbar ist.
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Die beiden Ventilkomponenten sind
zweckmäßigerweise
so angeordnet, dass sie das Drosselglied koaxial umschließen.
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Nachfolgend wir die Erfindung anhand
der beiliegenden Zeichnung näher
erläutert.
In dieser zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine bevorzugte erste Bauform des erfindungsgemäßen Drosselrückschlagventils,
und
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2 einen
Ausschnitt aus einem gegenüber
der Bauform der 1 modifizierten
Drosselrückschlagventil,
wiederum im Längsschnitt.
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Das insgesamt mit Bezugsziffer 1 bezeichnete
Drosselrückschlagventil
verfügt über ein
Ventilgehäuse 2,
an dem ein erster und ein zweiter Fluidanschluss 3, 4 vorgesehen
ist. Zwischen diesen beiden Fluidanschlüssen 3, 4 verläuft ein
Drosselkanal 5, in dessen Verlauf sich ein gegenüber den
benachbarten Kanalabschnitten einen geringeren Querschnitt aufwei sender
Drosselspalt 6 befindet. Dem Drosselkanal 5 ist
ein Bypasskanal 7 parallel geschaltet, der den Drosselspalt 6 umgeht.
In seinem Verlauf befindet sich eine Bypassöffnung 8, die von
einem Rückschlagventil 12 kontrolliert
wird.
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Das Rückschlagventil 12 läßt ein Hindurchströmen von
Fluid durch den Bypasskanal 7 in der einen Richtung zu,
während
es eine Strömung
in der Gegenrichtung verhindert. Die Sperrrichtung ist beim Ausführungsbeispiel
diejenige zwischen dem zweiten Fluidanschluss 4 und dem
ersten Fluidanschluss 3. Wird ein Druckmedium über den
zweiten Fluidanschluss 4 eingespeist, ist dieses gezwungen, über den
Drosselkanal 5 und mithin durch den Drosselspalt 6 hindurch
zum ersten Fluidanschluss 3 zu strömen. Wird hingegen Druckmedium
am ersten Fluidanschluss 3 eingespeist, gibt das Rückschlagventil 12 die
Bypassöffnung 8 frei
und das Druckmedium kann ungedrosselt unter Umgehung des Drosselspaltes 6 zum
zweiten Fluidanschluss 4 überströmen.
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Das Drosselrückschlagventil 1 eignet
sich insbesondere für
den Einsatz bei der Ansteuerung fluidbetätigter Antriebe. Mit seiner
Hilfe läßt sich
die Betriebsgeschwindigkeit dieses Antriebes variabel vorgeben.
In Verbindung mit dem Einsatz bei pneumatischen Antrieben spricht
man hier regelmäßig von
einer Zuluftdrosselung oder einer Abluftdrosselung, je nachdem,
ob die Drosselwirkung des Drosselrückschlagventils beim Zuführen oder
Abführen der
Druckluft stattfindet.
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Das Drosselrückschlagventil 1 kann
ein gesondertes Bauelement sein, das in den Verlauf einer Fluidleitung
einschaltbar ist und/oder unmittelbar an einer fluidtechnischen
Komponente installiert werden kann. Allerdings ist auch eine in
ein fluidtechnisches Gerät
integrierte Bauweise möglich,
bei der das Ventilgehäuse 2 unmittelbar
von einer Gehäusekomponente
des fluidtechnischen Bauteiles gebildet wird.
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Das Ventilgehäuse 2 verfügt über eine
längliche
Gehäuseausnehmung 13,
die an einer Stirnseite offen ist. Durch die entsprechende Gehäuseöffnung 14 hindurch
ist ein längliches
Drosselglied 15 in die Gehäuseausnehmung 13 eingesetzt.
Das Drosselglied 15 und die Gehäuseausnehmung 13 haben eine
gemeinsame Längsachse 16.
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Das Drosselglied 15 ist
in der Gehäuseausnehmung 13 relativ
zum Ventilgehäuse 2 gemäß Doppelpfeil 17 axial
verstellbar. Die Verstellung erfolgt insbesondere stufenlos und
kann beim Ausführungsbeispiel
durch einen Schraubvorgang bewerkstelligt werden. Das Drosselventilglied 15 ist
hierbei als Schraubelement ausgebildet, das entlang eines Längenabschnittes
seines Außenumfanges über ein Außengewinde 18 verfügt, das
mit einem Innengewindeabschnitt 22 der Gehäuseausnehmung 13 in Eingriff
steht. An einem über
die Gehäuseöffnung 14 zugänglichen
Betätigungsabschnitt 23 des
Drosselgliedes 15 läßt sich
ein geeignetes Werkzeug ansetzen, um ein zum Ausführen der
Schraubbewegung erforderliches Drehmoment aufzubringen. Abweichend
vom Ausführungsbeispiel
könnte
der Betätigungsabschnitt 23 auch
aus der Gehäuseausnehmung 13 herausragen.
Dabei ist insbesondere auch eine Ausgestaltung möglich, die ein manuelles Betätigen zuläßt.
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Axial innen im Anschluß an das
Außengewinde 18 trägt das Drosselglied 15 am
Außenumfang eine
ringförmige
Dichtung 24, die mit der umfangsseitigen Mantelfläche 25 der
Gehäuseausnehmung 13 in
Dichtkontakt steht. Dieser Dichtkontakt ist unabhängig von
der momentanen Axialposition des Drosselgliedes 15 gegeben.
Beim axialen Verstellen des Drosselgliedes 15 gleitet die
Dichtung 24 an der Mantelfläche 25 entlang.
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Durch die Dichtung 24 wird
ein im folgenden als Ventilkammer 26 bezeichneter innerer
Endabschnitt der sacklochartigen Gehäuseausnehmung 13 zum
Umgebung hin abgedichtet. In diese Ventilkammer 26 münden axial
beabstandet die beiden Fluidanschlüsse 3, 4 ein.
Die Mündung 28 des ersten
Fluidanschlusses 3 befindet sich in der Nähe der Grundfläche 27 der
Gehäuseausnehmung 13. Die
Mündung 29 des
zweiten Fluidanschlusses 4 befindet sich in der Nähe des Innengewindeabschnittes 22,
wobei die Dichtung 24 axial zwischen diesem Innengewindeabschnitt 22 und
der Mündung 29 angeordnet
ist.
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Über
den Drosselkanal 5 stehen die beiden Fluidanschlüsse 3, 4 in
ständiger
Verbindung. Der Drosselkanal 5 setzt sich zusammen aus
dem sich an die Mündung 28 des
ersten Fluidanschlusses 3 anschließenden Abschnitt 31 der
Ventilkammer 26, einem sich daran anschließenden,
durch das Drosselglied 15 hindurch geführten Drosselkanalabschnitt 32 und
einem das Drosselglied 15 auf axialer Höhe mit der Mündung 29 des
zweiten Fluidanschlusses 4 umschließenden Ringraum 33.
Letzterer ist radial außen von
der Mantelfläche 25 und
radial innen von einem im Durchmesser verringerten Längenabschnitt
des Drosselgliedes 5 begrenzt. Er sitzt zudem axial zwischen
der Dichtung 24 und dem Rückschlagventil 12.
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Zur Verbindung mit dem Ventilkammerabschnitt 31 mündet der
Drosselkanalabschnitt 32 an der der Grundfläche 27 zugewandten
Stirnseite des Drosselgliedes 15 mit einer stirnseitigen
Austrittsöffnung 34 aus.
Auf axialer Höhe
mit dem Ringraum 33 spaltet sich der Drosselkanalabschnitt 32 innerhalb des
Drosselgliedes 15 in mehrere radial abgehende Zweigkanäle 35 auf,
die am Außenumfang
des Drosselgliedes 15 in den Ringraum 33 münden.
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Im Bereich der Grundfläche 27 ist
ein gehäusefester
Steuerabschnitt 35 vorgesehen, der mit dem zugeordneten
freien Endabschnitt 36 des Drosselgliedes 15 zusammenwirkt,
um den Drosselspalt 6 zu definieren. Der Querschnitt des
Drosselspaltes 6 hängt
von der momentanen axialen Relativposition zwischen dem Drosselglied 15 und
dem Ventilgehäuse 2 bzw.
dem gehäusefesten
Steuerabschnitt 35 ab.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 ist der Steuerabschnitt 35 als
gehäusefester,
von der Grundfläche 27 in
Richtung zum Drosselglied 15 ragender Vorsprung 37 ausgebildet,
dessen Außenumfang
als sich in Richtung zum Drosselglied 16 verjüngende,
insbesondere konische Steuerfläche 38a ausgebildet
ist. Diese kann durchgehend die gleiche Steigung haben oder sich
aus mehreren Abschnitten unterschiedlicher Steigung zusammensetzen.
Die Steuerfläche 38a kann
zumindest teilweise auch gewölbt
sein.
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Der Vorsprung 37 taucht
koaxial in die Austrittsöffnung 34 ein.
Dabei bildet die die Austrittsöffnung 34 begrenzende
Kante des Drosselgliedes 15 eine ringförmige Steuerkante 42,
die den Vorsprung 37 konzentrisch umschließt. Je tiefer
der Vorsprung 37 in den Drosselkanalabschnitt 32 eintaucht,
desto geringer wird der Querschnitt des von der Steuerfläche 38a und
der Steuerkante 32 begrenzten Ringspaltes, der den Drosselspalt 6 bildet.
Folglich läßt sich
entsprechend der axialen Positionierung des Drosselgliedes 15 die
Querschnittsfläche
des Drosselspaltes 6 und mithin die erzielbare Drosselungsintensität variieren
und variabel einstellen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 2 befindet sich eine sich
in Richtung zur Grundfläche 27 verjüngende Steuerfläche 38b am
Außenumfang
des freien Endabschnittes 36. Der gehäusefeste Steuerabschnitt 35 ist
eine in Verlängerung
des freien Endabschnittes 36 aus der Grundfläche 27 ausgenommene
Vertiefung 43, deren Übergangskante
zu der einen größeren Durchmesser
aufweisenden Ventilkammer 26 eine ringförmige Steuerkante 42 bildet. Je
nach Axialposition taucht das Drosselglied 15 mit dem die
Steuerfläche 38b aufweisenden
Endabschnitt 36 mehr oder weniger weit in die Vertiefung 43 ein,
wobei der als Drosselspalt 6 fungierende Ringspalt zwischen
der Steuerkante 42 und der Steuerfläche 38b mit zunehmender
Eintauchtiefe des Endabschnittes 36 geringer wird. Folglich
kann auch hier durch Wahl der Axialposition des Drosselgliedes 15 die
Querschnittsfläche
des Drosselspaltes 6 und mithin die Drosselungsintensität variabel
und insbesondere stufenlos justiert werden.
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Bei dem Drosselglied 15 handelt
es sich vorzugsweise um einen einstückigen Körper, der zweckmäßigerweise
aus Metall besteht.
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Das Rückschlagventil 12 verfügt über eine gehäusefest
angeordnete erste Ventilkomponente 44 und eine mitbewegbar
an dem Drosselglied 15 angeordnete, mit der ersten Ventilkomponente 44 zusammenarbeitende
zweite Ventilkomponente 45. Diese beiden Ventilkomponenten 44, 45 umschließen einander
konzentrisch, wobei die eine Ventilkomponente von einer ringförmigen,
elastischen Rückschlaglippe 46 und
die andere Ventilkomponente von einer zylindrischen Ventilsitzfläche 47 gebildet
ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 ist die Ventilsitzfläche 47 die
gehäusefeste
erste Ventilkomponente 44. Sie ist gebildet von einem Längenabschnitt
der Mantelfläche 25 im
Bereich der Ventilkammer 26 axial zwischen den beiden Mündungen 28, 29.
Die Rückschlaglippe 46 ist
in diesem Falle an dem Drosselglied 15 angeordnet und bildet
die zweite Ventilkomponente 45. Zweckmäßigerweise handelt es sich
bei der Rückschlaglippe 46 um
die biegbare Dichtlippe eines aus gummielastischem Material bestehenden
sogenannten Nutringes 48, der in einer Umfangsnut des Drosselgliedes 15 gehalten
ist.
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Beim Ausführungsbeispiel der 2 sind die Gegebenheiten
gerade umgedreht. Hier ist die Rückschlaglippe 46 gehäusefest
verankert, während
die Ventilsitzfläche 47 am
Drosselglied 15 vorgesehen ist und dort von einem zylindrischen
Längenabschnitt desselben
gebildet wird.
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Im drucklosen Zustand des Drosselrückschlagventiles 1 befindet
sich die Rückschlaglippe 46 in
der aus der Zeichnung hervorgehenden Sperrstellung, in der sie an
der sie je nach Ausführungsform entweder
koaxial umschließenden
oder von ihr umschlossenen Ventilsitzfläche 47 anliegt. Diese
Sperrstellung bleibt auch dann erhalten, wenn die im Betrieb des
Drosselrückschlagventiles 1 in
dem Bypasskanal 7 vorhandenen Druckverhältnisse so sind, dass der Druck
an der Vorderseite der Rückschlaglippe 46 größer ist
als an der Rückseite.
Beim Ausführungsbeispiel
ist dies dann der Fall, wenn über
den zweiten Fluidanschluß 4 Druckmedium
eingespeist wird. Ist hingegen der an der Rückseite der Rückschlaglippe 46 herrschende
Druck größer als
der an der Vorderseite herrschende, wird die Rückschlaglippe 46 umgebogen
und von der Ventilsitzfläche 47 abgehoben,
so dass die bis dahin noch verschlossene Bypassöffnung 8 freigegeben
wird. Beim Ausführungsbeispiel
ist dies der Fall, wenn am ersten Fluidanschluss 3 Druckmedium
einge speist wird. Die Bypassöffnung 8 hat
die Gestalt eines ringförmigen Spaltes.
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Die Vorderseite der Rückschlaglippe 46 entspricht
derjenigen Seite des Nutringes 48, an der dieser die zwischen
der Rückschlaglippe 46 und
der ebenfalls ringförmigen
Haltepartie 52 des Nutringes 48 angeordnete Ringnut 53 aufweist.
Diese sorgt für die
elastische Verformbarkeit der Rückschlaglippe 46,
wobei letztere, wie zweckmäßigerweise
der gesamte Nutring, aus Material mit gummielastischen Eigenschaften
besteht.
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Die Orientierung der Sperrrichtung
und Durchlassrichtung des Rückschlagventiles 12 kann nach
Bedarf durch Verändern
der Einbaulage des Nutringes 48 vorgegeben werden. Der
Nutring 48 muss hierzu lediglich um 180° umgedreht werden.
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Die in Richtung der Längsachse 16 der
Gehäuseausnehmung 13 gemessene
axiale Ausdehnung der Ventilsitzfläche 47 ist ausreichend
groß,
um zu gewährleisten,
dass die Rückschlaglippe 46 unabhängig von
der bezüglich
dem Ventilgehäuse 2 eingenommenen
Axialposition des Drosselgliedes 15 unter Einnahme der
Sperrstellung an ihr anliegen kann. Das Verändern der Drosselungsintensität durch
axiales Verstellen des Drosselgliedes 15 wirkt sich daher
nicht auf die Betriebsbereitschaft des Rückschlagventils 12 aus.
Beim axialen Verstellen des Dros selgliedes 15 gleitet die
sich mitbewegende Rückschlaglippe 46 an
der Ventilsitzfläche 47 ab, ohne
jedoch den Kontakt mit ihr zu verlieren. Die Rückschlagfunktion kann somit
realisiert werden, ohne dass zusätzlich
zu dem Drosselglied 15 und dem Ventilgehäuse 2 ein
weiteres Trägerlement
für eine
der Ventilkomponenten 44, 45 erforderlich wäre.
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Das Rückschlagventil 12 sitzt
axial zwischen dem Ringraum 33 und dem der Grundfläche 27 zugeordneten
Ventilkammerabschnitt 31. Der das Drosselglied 15 durchsetzende
Drosselkanalabschnitt 32 umgeht dabei die Rückschlaglippe 46.
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Es wäre prinzipiell möglich, den
das Rückschlagventil 12 in
Parallelschaltung umgehenden Drosselkanalabschnitt in beispielsweise
der in 1 strichpunktiert
bei 32a angedeuteten Weise im Ventilgehäuse 2 auszuführen. Wesentlich
kostengünstiger ist
allerdings die Integration des Drosselkanalabschnittes 32 in
das Drosselglied 15. Die Herstellung kann hier wesentlich
einfacher im Rahmen der Fertigung des Drosselgliedes 15 vorgenommen
werden. Dies gilt vor allem auch dann, wenn das Ventilgehäuse 2 kein
separates, eigenständiges
Bauteil ist, sondern zu einer mit dem Drosselrückschlagventil 1 auszustattenden
fluidtechnischen Komponente gehört, beispielsweise
zu einem fluidbetätigten
Antrieb oder zu einem Fluidventil.