DE2161869B2 - Ventil mit einem flexiblen, ringscheibenfoermigen ventilglied - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem flexiblen, ringscheibenförmigen Ventilgiied, das normalerweise mit dem radial äußeren Rand seiner einen Stirnfläche an einander entgegengerichteten, ringförmigen Ventilsitzen anliegt und durch einen zwischen seinen Stirnflächen wirksamen Druckunterschied je nach dessen Wirkungsrichtung von dem einen oder anderen Ventilsitz abhebt, und mit einem zentralen, sich durch das Ventilglied hindurcherstreckenden Führungsglied, an dem das Ventilglied geführt ist, und das in seinem äußeren Umfang axiale Strömungskanäle bildende Aussparungen aufweist, die stromabwärts in einer das Strömungsmittel radial nach außen umlenkenden Umlenkfläche enden, sowie einen den Abhebeweg des Ventilgliedes vom inneren Ventilsitz begrenzenden Anschlag aufweist.

Ventile der beschriebenen Gattung werden z. B. in den Kolben von hydraulischen Teleskop-Stoßdämpfern verwendet, um das durch den Kolben strömende Strömungsmittel derart zu steuern, daß es in der einen Richtung verhältnismäßig frei strömen kann (wenn der äußere Rand des Ventilgliedes vom zugehörigen Rand entfernt ist) und in der anderen Richtung gedrosselt wird.

Bei einem bekannten gattungsgemäßen Ventil (DT-GM 18 74 286) ist das Ventilglied über einen mit radialen Löchern versehenen Stützring mittels einer Tellerfeder in Anlage an den inneren Ventilsitz gedrückt. Bei Überdruck auf der Unterseite des Ventilgliedes dreht sich dieses um seinen äußeren Sitz gegen die Kraft der Tellerfeder, so daß ein ringförmiger Einlaßspalt entsteht. Das Strömungsmittel kann nun durch den Einlaßspalt und die Aussparungen im Führungsglied hindurch durch die radialen öffnungen im Stützglied strömen und den zwischen der Tellerfeder und dem Führungsglied verbleibenden Ringspalt hindurch durch axiale öffnungen im Stützglied wieder austreten. Mit zunehmender Größe des Eintrittspaltes wird der Ringspalt zwischen der Tellerfeder u;id dem Führungsglied kleiner; bei vollgeöffnetem Ventil bzw.

ίο beim Anliegen der Tellerfeder am Führungsglied verbleiben für den Auslaß des Strömungsmittels nur nocn die radialen Löcher im Stützring. Der Auslaßquerschnitt nimmt somit während des öffnens der Ventilscheibe laufend ab und ist in vollgeöffneter Stellung des Ventilgliedes kleiner als der Einlaßquerschnitt. Damit herrschen bei dem bekannten Ventil relativ komplizierte Durchströmverhältnisse, die nur schwer quantitativ erfaßbar sind.

Wenn bei einem gattungsgemäßen Ventil der den Abhebeweg des Ventils vom inneren Ventilsitz begrenzende Anschlag fehlt (GB-PS 10 00 398), ist der engste Durchströmquerschnitt entsprechend der unterschiedlich großen Hubbewegung des Ventilgliedes nicht klar definiert, was eine Quantifizierung der Durchströmverhältnisse ebenfalls nicht zuläßt. Schließlich sei noch auf die FR-PS 13 76 487 hingewiesen, in der ebenfalls ein ohne Anschlag ausgebildetes Ventil beschrieben ist, bei dem bei größeren Hubbewegungen des Ventilgliedes weg vom inneren Ventilsitz zu den Strömungskanälen im Führungsglied noch eine Ringfläche hinzutritt, deren Zusammenwirken mit den Strömungskanälen nur schwer überschaubar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs beschriebenen Gattung derart zu gesta!- ten, daß eine möglichst einfache Erfassung der Durchströmverhältnisse möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungfgemäß dadurch gelöst, daß der Anschlag von einer von der Umlenkfläche abgewandten Stirn; lache eines vom Führungsglied wegragenden Ringflansches gebildet ist, in dem sich die Strömungskanäle in Gestalt radialer Aussparungen fortsetzen, daß der Arxhlag den Abhebeweg des Ventilgliedes vom inneren Ventilsitz auf einen Wert begrenzt, bei dem der Einlaßquerschnitt in die Strömungskanäle höchstens gleich dem Durchlaßquerschnitt der Strömungskanäle ist, und daß der Anschlag von der Umlenkfläche einen Abstand aufweist, der mindestens so groß wie der maximale Abhebeweg des Ventilgliedes vom inneren Ventilsitz ist. Bei dem erfindungsgemäßen Ventil kommt das Ventilglied somit nach verhältnismäßig geringem Hub zur Anlage an den Anschlag. Von diesem Punkt an herrschen Verhältnisse, wie sie sich bei der Dämpfung mit konstantem Querschnitt ergeben.

Eine wichtige Eigenschaft des erfindungsgemäßen Ventils liegt darin, daß bei am Anschlag anliegenden Ventilglied der Durchhßquerschnitt des Ventils größer ist als der Einlaßquerschnitt in die Strömungekanäle. Der Strömungswiderstand des erfindungsgemäßen Ventils ist somit in erster Linie durch den gerade wirksamen Einlaßquerschnitt, d. h. die Auslenkung des Ventilgliedes gegeben. Die Durchströmbarkeit des Ventils ist somit über dessen gesamten Arbeitsbereich, d. h. bis zur Anlage des Ventilglieds am Anschlag,

⁶S proportional zur Auslenkung des Ventilgliedes und damit zur an ihm wirkenden Druckdifferenz. Das Ventil ist somit in einfacher Weise genau an die gewünschten Betriebseigenschaften anpaßbar.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen zweier Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein an einem Stoßdämpfer-Kolben angeordnetes Ventil; Fi g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-Ii, F i g. 1;

Fig.3 eine perspektivische Ansicht eii.es Führungsgliedes des Ventils nach F i g. 1 und 2 und

Fig. 4 und 5 den Fig. 1 und l entsprechende Ansichten eines abgewandelten Ventils nach der Erfindung.

Das in Fig. 1 und 2 gezeigte Ventil ist mit dem Kolben 1 und der Kolbenstange 2 eines Stoßdämpfers /u einer Einheit zusammengebaut. Der Kolben 1 ist mit einem äußeren, ringförmigen Ventilsitz 3 versehen, der von der im übrigen flachen Stirnfläche XA des Kolbens hochragt. Ferner weist der Kolben eine Anzahl von Durchgangslöchern 4 auf. Zwischen dem Kolben und einer Schulter an der Kolbenstange 2 ist eine dreiteilige Anordnung aus einem zentralen Führungsglied 5, einem inneren Ventilsitz 6 und einem oberen Be^renzungsanschlag 7 vorgesehen. Der Begrenzungsanschiag 7 hat eine Anzahl von großen Löchern 8 zum ungehinderten Durchlaß von Strömungsflüssigkeit. Das Führungsglied 5 hat an seinem unteren Ende einen nach außen wegragenden Flansch 9, der an seinem Umfang mit einer Anzahl von sich axial erstreckenden und Strömungskanäle 10 bildenden Aussparungen versehen ist. Diese Aussparungen erstrecken sich glatt durch die garze axiale Stärke des Führungsgliedes 5 und dessen Flanschest

Auf den Schaft des Führungsgliedes 5 ist mit engem Arbeitsspiel ein ringförmiges Ventilglied 11 aufgeschoben, dessen innerer Rand mit dem Ventilsitz 6 und dessen äußerer Rand mit dem Ventilsitz 3 am Kolben 1 zusammenwirkt. Das Ventilglied 11 ist mit geringer Vorspannung montiert, so daß es normalerweise an beiden Sitzen 3 und 6 anliegt, wie F i g. 1 zeigt.

Eine Aufwärtsströmung durch die Durchgangslöcher 4 des Kolbens 1 wird durch Biegen des Ventilgliedes 11 um seinen inneren Rand ermöglicht, wobei der äußere Rand sich vom äußeren Ventilsitz 3 entfernt und eine verhältnismäßig unbehinderte Strömung durch den Spalt zwischen Ventilsitz 3 und Ventilglied 1! ermöglicht.

Eine Strömung in entgegengesetzter Richtung findet statt, wenn die obere Fläche des Ventiigliedes 11 einem Überdruck ausgesetzt ist, welcher das Ventilglied um seinen äußeren Rand biegt und den inneren Rand des Ventilgliedes vom inneren Ventilsitz 6 abhebt. Diese Abnebbewegung öffnet eine schlitzartige Eintrittsöffnung an jedem der Strcmungskanäle 10, so daß Strömungsmedium in die Strömungskanäle an dem inneren Rand des Ventilgliedes 11 vorbei zur Niederdruck- oder stromabwärts gelegenen Seite des Ventilgiiedes fließen kann. Das axial durch die Strörnungskanäle 10 fließende Medium stößt auf die obere Stirnfläche 1/4 des Kolbens 1, die dadurch eine Umlenkung der Strömung in radialer Richtung verursacht, bevor die Strömung die großen Durchgangslöcher 4 erreicht. Es ist anzunehmen, daß die Umlenkung der Strömung dazu beiträgt, örtliche heiße Stellen und ein »Pfeifen« des Ventils im Betrieb zu vermeiden.

Die Querschnittsflächen der Strömungskanäle 10 sind bewußt so groß gestaltet, daß sie stets mindestens ebenso groß wie die Eintrittsquerschnitte der schlitzartigen Eintrittsöffnungen an der stromaufwärts gelegenen Seite des Ventilgliedes 11 sind, so daß die Größe der schlitzartigen Eintrittsöffnungen, die ihrerseits von der axialen Auslenkung des Ventilgliedes abhängen, maßgeblich für die Drosselung der Strömung im Ventil ist. Um zu gewährleisten, daß keine größere Drosselung an den Ausgängen der Strömungskanäle 10 eintreten kann, ist die axiale Stärke des Flansches 9 so groß wie die maximale Auslenkung des Ventilgliedes bemessen, so daß im Grenzfall die Anlage des Ventilgliedes an der oberen Stirnfläche des Flansches nicht eine weitere Drosselung der Strömung herbeiführt. Diese Begrenzung der Auslenkung des Ventilgliedes verhindert außerdem dessen Überbeanspruchung.

Das in den Fig.4 und 5 gezeigte Ventil ist demjenigen nach den Fig. 1 bis 3 in Aufbau und Wirkungsweise sehr ähnlich. Der Hauptunterschied besteht darin, daß das zentrale Führungsglied 5 und der Flansch 9 einstückig mit dem Kolben 1 ausgebildet sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Ventil mit einem flexiblen, nngscheibenförmigen Ventilglied, das normalerweise mit dem radial äußeren Rand seiner einen Stirnfläche und dem radial inneren Rand seiner anderen Stirnfläche an einander entgegengerichtetcn, ringförmigen Ventilsitzen anliegt und durch einen zwischen seinen Stirnflächen wirksamen Druckunterschied je nach dessen Wirkungsrichtung von dem einen oder anderen Ventilsitz abhebt, und mit einem zentralen, sich durch das Ventilglied hindurcherstreckenden Führungsglied, an dem das Ventilglied geführt ist, und das an seinem äußeren Umfang axiale Strömungskanäle bildende Aussparungen aufweist, die strömungsabwärts in einer das Strömungsmittel radial nach außen umlenkenden Umlenkfläche enden, sowie einen den Abhebeweg des Ventilgliedes vom inneren Ventilsitz begrenzenden Anschlag aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag von einer von der Umlenkfläche (IA) abgewandten Stirnfläche eines vom Führungsglied wegragenden Ringflansches (9) gebildet ist, in dem sich die Strömungskanäle (10) in Gestalt radialer Aussparungen fortsetzen, daß der Anschlag den Abhebeweg des Ventilgliedes (11) vom inneren Ventilsitz (6) ruf einen Wert begrenzt, bei dem der Einlaßquerschnitt in die Strömungskanäle höchstens gleich dem Durchlaßquerschnitt der Strömungskanäle ist, und daß der Anschlag von der Umlenkfläche (l/ψeinen Abstand aufweist, der mindestens so groß wie der maximale Abhebeweg des Ventilgliedes (11) vom inneren Ventilsitz (6) ist.