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Selbsttltiges RtLckschlaventil.
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Es sind selbsttltige Rückschlagventile bekannt, die bei ihrer Einschaltung
in eine Leitung die Strammung des Strömungsmittels durch diese Leitung nur in einer
Richtung gestatten. Bei diesen Rückschlagventilen wird das Verschlußelement durch
eine elastische Kraft mit seinem Sitz dicht in Beruhrung gehalten. Sofern auf das
Verschlußelement keine anderen Kräfte einwirken, wird somit der Schließzustand verwirklicht.
Das Schließen des Ventils erfolgt dann, wenn das Strömungsmittel un entgegengesetzter
Richtung zum Oeffnungshub des Verschlußelementes zu traten trachtet: der in dieses
Fall die Tendenz des Strömungsmittels, in der besagten Richtung zu strömen, hervorrufende
Druckunterschied wirkt auf das Verschlußelement ein, so daß dasselbe nicht
nur
unter der oben erwähnten elastischen Belastung, sondern auch durch eine Kraft gegen
seinen Sitz gedruckt wird, deren Größe durch das Produkt der Druckdifferenz mit
der Fläche des Verschlußelementes gegeben ist. Wenn das Strömungsmittel hingegen
die Tendenz besitzt, in der gleichen Richtung des Oeffnungshubes des Verschlußelementes
zu strömen, dann konnen im wesentlichen zwei Fälle eintreten a) die auf den auf
das Verschlußelement einwirkenden Druckunterschied zurflckzufUhrende Kraft besitzt
einen Wert, der kleiner als der Wert der elastischen Belastung des Verschlußelementes
ist (in diesem Fall bleibt das Ventil geschlossen und das Strömungsmittel wird nicht
durchgelassen); b) die auf den Druckunterschied zurflckzuftlhrende Kraft besitzt
einen Wert, der größer als die elastische Belastung ist (in diesem Fall öffnet sich
das Ventil und das Strömungsmittel strömt hindurch).
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In dem sehr häufigen Fall, daß bei geschlossenem Ventil eine vollständige
Abdichtung gefordert wird, muß der spezifische Druck entlang des Dichtungsrandes
des Verschlußelementes offenbar größer als ein vorbestimmter Wert sein (welcher
vom Bearbeitungsgrad der Oberflächen und von der Nachgiebigkeit der beiden miteinander
in BerUhrung stehenden Elemente, d.h.
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des Verschlußelementes und seines Sitzes, abhängt); in gleiche Weise
muß die auf das Verschlußelement einwirkende elastische Belastung, von welcher der
besagte spezifische Druck abhängt, ebenfalls großer als ein vorbestimmter Wert sein.
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Daraus ergibt sich, daß bei den herktlmmlichen Ventilen der zum Oeffnen
des Ventils erforderliche Druckunterschied im
Hinblick auf Betriebserfordernisse
zu grob sein kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein selbsttätiges Rückschlagventil zu
verwirklichen, welches die Strömung eines StrAmungsmittels in einer Richtung (welche
als "Hinströmungsrichtung" definiert wird) auch bei sehr bescheidenen Werten des
Druckunterschiedes gestattet, obwohl die Strömung in der entgegengesetzten Richtung
("Rückströmungsrichtung") sowohl bei sehr bescheidenen Werten des Druckunterschiedes
mit umgekehrtem Vorzeichen als vorher, als auch umso mehr bei größeren Werten des
Druckunterschiedes mit Sicherheit verhindert ist. Diese Eigenschaften sollen erfindungsgemäß
mit einem aufbaumäßig sehr einfachen und somit billigem Ventil erzielt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung
an Hand von Ausführungsbeispielen naher erläutert0 Fig.1 zeigt schematisch im Schnitt
ein herkömmliches RAckschlagventil zum Vergleich, Fig.2 zeigt ebenfalla im Schnitt
ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil in einer ersten Ausführungsform und Fig.
3 und 4 zeigen eine zweite Ausftlhrungsform eines erfindungsgemlßen Rückschlagventils
im Schnitt bzw. in Draufsicht.
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Das in Fig.1 gezeigte herkömmliche Rückschlagventil besitzt einen
Ventilkörper 1, in welchem ein Ventilteller 2 (bzw.
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Verschlußelement) mit Schaft 3 in einer kOrperfesten Fthrung 4 verschiebbar
angeordnet ist. Das Stromungsmittel tritt durch eine Leitung 5 in den Ventilkeerper
ein, während es denselben durch eine Leitung 6 verlässt. Der Ventilteller 2 wird
durch eine Feder 7 in der Verschlußlage gehalten, wobei diese Feder einen genügend
großen spezifischen Druck längs
der Berührungsfläche zwischen dem
Ventilteller 2 und dem Körper 1 gewährleistet, so daß eine Strammung des Strömungsmittels
von der Leitung 6 zur Leitung 5 verhindert ist.
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Wenn mit ps der spezifische Druck je Umfangslängeneinheit bezeichnet
wird, der notwendig ist, um längs des mit dem Körper 1 in Berührungstehenden Randes
des Ventiltellers 2 die Abdichtung Sicherzustellen, dann muß die Vorspannung der
Feder 7 gleich C =# d.ps sein, wobei d der mittlere Durchmesser des Berührungsrandes
ist Es versteht sich, daß das Strömungsmittel nur dann von der Leitung 5 zur Leitung
6 strömen kann, wenn ein derartiger, auf den Ventilteller 2 einwirkender positiver
Druckunterschied ap erreicht wird, daß die Federvorspannung C überwunden wird. Daraus
ergibt sich die Beziehung # p = 4 ps d In Fig.2 ist hingegen ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils dargestellt, das einen Ventilkorper 8
mit Zulaßleitung 16 und Auslaßleitung 17 umfasst, in welchem Korper eine Platte
9 mit umgebordeltem Rand 10 verschiebbar ist. Die zylindrische Außenfläche 11 des
Randes 10 ist dabei unter Abdichtung längs der zylindrischen Innenfläche des Ventilkörpers
8 verschiebbar. Die Platte 9 weist eine mittlere Oeffnung 12 mit Abdichtrand 13
auf, der unter der Wirkung einer Feder 15 gegen einen Wandteil 14 des Ventilgehäuses
8 anliegend gehalten wird. Die Feder 15 besitzt eine Vorspannung C, die auch im
vorliegenden Fall zur Gewährleistung der Abdichtung des geschlossenen Ventils der
Gleichung
C =#.d.ps entsprechen muß, wobei ps der spezifische Druck je Längeneinheit auf den
Berührungsrand ist.
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Das Strömungsmittel kann dann von der Einlaßleitung 16 zur Auslaßleitung
17 strömen, wenn ein auf die bewegliche Platte 9 wirkender Druckunterschied #p'
erreicht wird, der die Federvorspannung e überwindet (der Außendurchmesser der Platte
9 sei mit D angenommen). Im Fall der Fig.2 ergibt sich somit die folgende Gleichung
Setzt man K = D , dann wird die obige Gleichung zu d
Die Gegenüberstellung zwischen den Werten #p (bezüglich dem Fall der Fig.1) und
#p' (bezüglich der Fig.2) kann somit durch ihr Verhältnis wie folgt ausgedrlckt
werden # p' = 1 # p K2 - 1 Aus dieser Beziehung ergibt sich, daB ausgehend von einem
gewissen Wert des Verhältnisses D/d das zweite Glied kleiner als 1 ist und daß es
umso kleiner ist, je größer das Verhältnis D/d ist: fur die Werte von D/d gleich
2,3,4 ist beispielsweise der Druckunterschied #p', der bei dem Ventil gemäß Fig
2 zum Oeffnen des Ventils notwendig ist, gleich 1/3, 1/8, 1/15 des Druckunterschiedes
#p, der zum Oeffnen des herkömmlichen
Ventils gemäß Fig.1 notwendig
ist. Dieser Umstand kann in vielen Fällen im Hinblick auf die Betriebsbedingungen
der Vorrichtung bzw. des Kreises, in dem das Ventil eingeschaltet ist, äflßerst
nü@zlich sein.
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Ein auf dem oben dargelegten Prinzip beruhendes Ventil ist jedoch
in der Praxis gemäß der in Fig.2 gezeigten schematischein Ausführungsform schwer
verwirklichbar. So bringt es beispielsweise Schwierigkeiten- mit sich, den Umfang
der beweglichen Platte vollig dicht und reibungslos an der Innenwand des Ventilkörpers
zu fuhren.
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Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die bewegliche Platte derart
auszuführen, daß sich zumindest ihr Umfangsteil als nachgiebige Membran verhält.
Wenn der nachgiebige Außenrand der Platte am Ventilkörper befestigt wird, dann kann
sich die @@@@@e @hne Reibung bewegen und es ist eine absolute Dichtheit sichergestellt.
Es ist auch @möglich, die gesamte Platte bzw. bewegliche Wand aus einem Elastomer
bzw. Gummi geeigneter Härte herzustellen, wobei darauf zu achten ist, daß die verschiedenen
Teile zweckmäßige Stärken besitzen im Hinblick auf die notwendige Steifigkeit bzw.
Nachgiebigkeit in den verschiedenen Punkten. Diese Ausführungsform gestattet es
ferner, mit Leichtigkeit um den mittleren Durchbruch der Platte einen Dicht rand
entsprechender Nachgiebigkeit zu verwirklichen. bei nicht zu hohen Druckwerten kann
mit einer Elastomer- bzw. Gummiwand auch die elastische Vorspannung erzielt werden,
indem die Wand bei ihrem Einbau entsprechend elastisch verformt wird. Auf diese
Weise kann die Feder wegfallen und die Kosten des Ventils werden weiter herabgesetzt.
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Stets im Fall von nicht hohen Drucken kann der Ventilkörper aus Preßkunststoff
verwirklicht sein. Die Verbindung zwischen dem Ventilköerper und der beweglichen
Wand kann ferner einfach dadurch hergestellt werden, daß die beiden Teile Dank der
besonderen elastischen Nachgiebigkeit des die bewegliche Wand darstellenden Elastomers
bzw.
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Gummis ineinander gesteckt werden.
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Diese erfindungsgemäßen Ausführungsmöglichkeiten werden anhand der
Fig.3 erläutert, welche ein Rückschlagventil besonderer Bauart zeigt, d.h. welches
den Austritt eines Strtmungsittels aus einem Behälter eines Kreislaufes in das Freie
(und nicht in einen anderen Behälter bzw. Kreislauf) gestattet. Dies erfolgt offenbar
(auf Grund des oben Gcsagten fftr den allgemeinen Ventiltyp) mit sehr bescheidenen
Innendrücken gegennber der Außenatmosphäre, während der Eintritt von Außenluft in
den Behäelter bzw. den Kreislauf versperrt ist. Das in Fig.3 gezeigte Ventil besteht
aus nur zwei Teilen : der einteilige Ventilkörper 18 aus Preßkunststoff umfasst
den zylindrischen Teil 19, den Boden 20 und einen von letzteres ausgehenden Anschlußstutzen
21 (zum Anschluß an den Behälter bzw. Kreislauf aus welchem da@ Strömungsmittel
ausströmen soll). In den zylin@@ischen Teil 19 ist der kroisförmige Rand 22 der
mit dem Durchbruch 24 versehenen beweglichen Wand 23 eingerastet. Am Umfang in der
Nähe des verstärksten Randes 22 ist die bewegliche Wand 23 ausreichend dAnn und
biegsam. Sowohl der Rand 22 als auch die Wand 23 sind einteilig aus Elastomer bzw.
Gummi hergestellt.
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Das in Fig.3 gezeigte Ventil ist zur größeren Klarheit in Fig.4 auch
in Draufsicht gezeigt.