DE2426084A1 - Rueckschlagventil - Google Patents

Description

DlPL-ING. HANS W. SCHÖNING _Λή

PATENTANWALT 2000 HAMBURG 1 *3· Μβϊ 1974

? L ? R Π P L Mönckebergstraße 31

i.ti,wuy^ _{{am Rathausmarkt}j

Telefon [0411) 33 80

SAiB-SCiUfXA AB -

ß-581 83 Linköping/Scbweden Anwaltsakte: 3387

Hiiekeichlagventil

Bie vorliege&tie Bzflndung "betrifft Rüekselilag^öntile mit einem Ventilgehäuse, Sassen in Einern durchgehenden Tentilika&al quer gus £m?eli£itiS^ichtuBg aageoräneter Ventilsitz Ton eine? schwenkbar im Yentilgehäuse aufgehängten TentilkXappe beaufsefelagbar ist, deren zwei gegen«· iiberliegeade lager süromalswärts gegenüber 3er Yentilkanalsiitte versetzt so angeordnet sind, Saß die Tentilklappe aus äe3? geschlossenen Stellung^ in der der Sitz beaufschlagt \*ird, durch das frei durchströmende Strömungsmedium entgegen einer In Scbließriehtung wirkenden Vorspannkraft in die Offenstellung verschwenkt werden kann.

Solehe RUeksehlagventile sind u.a. bekannt aus dem Aufsatz ⁿShe flap check valve - a modern solution of the check valve function** in der schwedischen Zeitschrift WS Rr ο 7/1971 β S, 67 bis 70. Dieser Auf sate diskutiert auch die komplexen und teilweise einander widersprechenden

40988 1/0356

KONTEN: DRESDNER BANK, S(OiJTO 5807955 . POSTSCHECK HAMBURG 198523

Forderungen an die Funktion solcher Ventile und deren Aufgaben«

Bei älteren Slappenrüekechlagventilen war die eigentliche Ventilklappe relativ achter, um sicherzustellen, daß das Ventil verläßlich schließt. Sine schwere Ventilklappe ist jedoch .nachteilig beaüglleb des Durchflußwiäerstandes, der auch dasu führt, daß an den Lagern der Yentilklappe erhebliche Kräfte auftreten, wenn die Ventilklappe gegen einen Anschlag in der Wand des Ventilgehäuses anstößt. Dieses Problem ist besonders unangenehm bei Dampf und anderen kompressiblen Medien, die die Ventilklappe sehr schnell öffnen. In einigen Fällen wurden beispielsweise die Lagerzapfen abgebrochen und kam es auch sum Bruch der Ventilklappe oder des für die Ventilklappe vorgesehenen Anschlages·

Des weiteren ist auch die Ausbildung der Ventilklappe bekannter Rückschlagventile ungünstig wegen ihrer sehr großen Gegengewichte, welche oft so angeordnet werden, daß sieh ein relativ großer Kreiselradius einstellt* In einem solchen fall kann eich die Ventilklappe nicht so leloht in Scbließricbtung bewegen, wenn die Durcbflußgeechwindigkeit stark abnimmt, wodurch eine Voraussetzung für ein korrektes Schließen in Fortfall kommt» Sine Ventilklappe

409881/0356

bekannter Ausbildung schließt Im allgemelnea so langsam, daß das Strömungsmedium bei vorhandenem Gegendruck in entgegengesetzter Sichtung zurückfließt, bevor die Ventilklappe ihren Sitz erreicht* Falls es sieb beim Strömungsmedium um eine Flüssigkeit handelt, entsteht Jedesmal ein FlÜBSigkeitseohlag, der sehr störend 1st und auch die vom Ventil gesteuerte Anlage beeinträchtigen kann·

Bei bekannten Rückschlagventilen 1st auch die Erzeugung einer zusätzlichen Sebllefikraft, insbesondere die mittels einer Feder zwischen Ventilklappe und Ventilgehäuse bewirkte, sehr problematisch· Eine solche, im Grunde erwünschte Kraft zur Verbesserung der Schließwirkung der Klappe kann bei den bisher bekannten Rückschlagventilen nicht in ausreichender Gr&fie erzeugt werden, da, wenn man einen tatsächlichen nutzen erzielen will, die eine solche Kraft erzeugende Feder nicht in dem verfügbaren Baum untergebracht werden kann.

!Die vorstehenden Probleme blieben bei den bisher bekannten Rückschlagventilen ungelöst, so daß Aufgabe der vorliegenden Erfindung 1st, diese Probleme zu lösen und die Ventilklappe so auszubilden und anzuordnen, daß sie durch ihre spezielle Ausbildung und/oder durch eine Zusatzkraft zu einer schnellen SeblieBbewegung kommt und sich eine korrekte Schließfunktion ergibt.

409881/0356

Zur Lösung der rorgentimtem Aufgabe 1st ein erfindungsgemäßee Rückschlagventil der einleitend genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilklappe In einem senkrecht zu ibrer legeraobse gesehenen Schnitt ein Im wesentlichen bogenförmiges Wandprofil hat, welohes zur Schaffung eines Eitibauraumes für eine wahlweise als Torspannkrafterzeuger dienende Torsionsfeder gewünschter Kenndaten zwischen den gegenttberllegenden Klappenlagern im Bereiob der Lagerachse eine sich parallel zu ihr er« streckende unstetigkeitsstelle aufweist« und daß swlseben Ventilgehäuse und Ventilklappe Widerlagerβteilen für die ^torsionsfeder vorgesehen sind·

Ein weiteres Merkmal der Erfindung 1st bei Ventilen mit einem In Schließrichtrang wirkenden Gegengewicht an der Ventilklappe darauf gerichtet» daß das Gegengewicht eine weitgehend in einem Bereich um die Durchflußkanalachse konzentrierte Verdiokung der Ventllklappenwand ist; damit die Ventilklappe einen entsprechend kleinen Kreiselradius und eine beschränkt· Hasse erhält, und daß der Ventilsitz gegenüber der axialen Surchflußrichtung sehreg gestellt ist, um an der Ventilklappe das erforderliche Sehwerkrafts-Sehließmoment auch bei kleinen Öffnungswinkeln sicherzustellen.

409881/0356

Weitere Binselhoiton «ad Kerkaale der Erfindung ergeben sieb aus der nachfolgenden ausführlichen Besehreibung und des beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausfübrungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist«,

Xn den Zeichnungen steigen: Fig. 1 eine von der Äbflußseite aus gesehene Stirnanelcht eines erfindungsgemäßen Rück-

Fig. 2 einen ivaialsehnitt entlang der Schnittlinie 13C-II der Pig» 1 und

, 3 einen Schnitt gemäß der Schnittlinie III-III der Fig. 1·

See in den Zeiobnungen dargestellte Rückschlagventil besteht aus einem im wesentlichen ringförmigen Ventilgehäuse 1 mit zwei parallelen Stirnflächen 2« Sas Gehäuse bildet einen geraden 3)urchfludkanal, der im wesentlichen durch eine zylindrische Wand 5 definiert wird, deren Symmetrieachse mit dem Beaugsseicben 4 versehen wurde» DurohfluSkanal Icann Seil eines längeren Durchfluß-

A09881/0.3 56

ftanals sein, der beispielsweise Teil einer von einer Pumpe gespeisten Slüssigkeiteleitung ist, deren Rohre den gleichen Durchmesser haben wie die Wand 3 und aioh in beiden Biehtiingen an das Ventil anschließen. Die normale Durehflußricbtung in um dargestellten Leitungssystem gibt Pfeil ν in Pig, 2 wieder» Ia Falle einer Ver?&iSslanordnung ist der Durchfluß nach oben gerichtet»

Wenn das Rückschlagventil - via in dem gezeigten Beispiel sehr kurz ist, wird ee beim Zusammenbau der Leitung zwischen zwei gegenüberliegenden Rohrflanschen angeordnet. Diese flanschen werden gegen die Stirnfläche 2 mit nicht dargestellten Sohraubbolsen verspannt, welche sich außerhalb des tfmfcmgen der Stirnflächen 2 zwischen den Rohrflanschen erstrecken, Die Stirnflächen 2 des Ventils wurden zvlvot mit Siohtuiagan 5 versehen ₇ die man zxm vereinfachten Zusammenbau durch Verklebung fixiert.

Innerhalb des Tentilgehäuses befindet siofa ein wulatförmiger Ventilsitz 6, der in den Durohflußfcanal hineinragt und ringförmig om die sylindrische Wand entlang einer Ebene verläuft, die vorsnigeveise bezüglich des dargestellten Durchflusses nach vorn geneigt ist, so daß diese Ebene die Symmetrieachse 4 unter einem spitzen Winkel oC schneidet» der zwischen 75° und 80° liegen kamu Der

409881 /0356

Ventilsitzring kann in konventioneller Weise mit einer Bewehrung 7 aus einem Material verseben sein, welches härter ist und einen größeren Widerstand gegen das !Durchflußmedium hat, als das sonstige Ventilmaterialο Der Ventileitering wird exakt bearbeitet, um eine in üblicher Weise konische Dichtfläche 8 au bilden, die kreisförmig in der Sitsebene liegt. Der Konuswinkel beträgt vorzugsweise etwa 20°„

Zum Zusammenwirken mit dem Ventilsits 6 ist in Abstrum* richtung eine bewegliebe Ventilklappe 9 angeordnet« die im Prinzip eine kreisförmige Soheibe ist, welche bei kleinen Ventilen flach sein kann* Die Grundgestalt der Klappe 9 ist jedoch aus Gründen der Festigkeit eine sphärische Schale mit gleichförmiger Wandstärke. 4m Umfang hat die Ventilklappe 9 eine Dichtfläche 10, die die gleiche geometrische Form hat wie die Dichtfläche 8, so daß die Ventilklappe dichtend die Sitzöffnung beaufsohlagen kennj wenn sieb das Ventil in der in der Zeichnung dargestellten Schließstellung befindet*

Sie Ventilklappe let beweglich in zwei gegenüberliegenden Lagern 11 (Fig. 1) gelagert, deren gemeinsame legeracbslinie 12 sieb parallel mir Ebene des Ventilsitzes an der AbstrSmseite befindete Damit die Ventilklappe bei

40988 "1/0356

horizontalem Durchfluß korrekt vom Strömungsmedium und auch durch ihr Eigengewicht betätigt wird, muß die Achse exzentrisch bezüglich der Symmetrieachse 4 angeordnet und oberhalb von ihr liegen. Diese bestimmte Anordnung ist sehr wichtig für das öffnen und Schließen des Ventiles. Ss hat sich herausgestellt, daß die beste lege für die Achse einer Exzentrität entspricht» die gleich dem halben VentilKLappenradius ist. Bei der Bestimmung der lege der Achse muß auch noch der Konuswinkel der Dichtflächen berücksichtigt werden. Damit es zu einer korrekten Geometrie der VentiTbewegungen könnt und die Dichtflächen θ und 10 sich voneinander entfernen können, wenn die Ventilklappe geöffnet wird, nuß aus rein geometrischen Gründen die Achse 12 innerhalb des oberen keilförmigen Raumes liegen, der in der Symmetrieebene gemäß Fig. 2 von zwei Senkrechten auf die Dichtfläche 10 begrenzt wird, welche man von den oberen und unteren Berührungspunkten der Dichtfläche 10 mit der Dichtfläche 8 zieht. Kit dem vorerwähnten Wert des Konuswinkels ergibt sich als bevorzugte Lage der Achse eine Stelle, die zwischen den vorderen und hinteren gekrümmten Oberflächen der Ventilklappe liegt, d.h. wenn die Ventilklappenflächen an der fragliehen Stelle eine rein sphärisch· Grundform haben, muß die Achse 12 durch das Material der Ventilklappe hindurchgehen.

409881/0356

Vie am beaten aus Tig· 3 bu ersehen, besteht bei der dargestellten Ausftthrungsform jedes der Lager 11 aue einem starken Bolzen 13» der von außen durch eine Bohrung 14 der Ventilgehäusewand hindurchgesteokt ist. Unmittelbar innerhalb der Qehäueewand befindet sich in einem Ansatz des Ventilklappe eine lagerbohrung 16, Diese Bohrung 16 umfaßt mit gutem Site das freie innere Ende dee Bolzens» Die Bohrung 16 muß an der Yentilklappe so angebracht werden, daß die letztere leicht beweglich ist und im Lager Iceinen Keilkräften ausgeeetst ist, wenn sich die Klappe im Bereich der Schließstellung bewegt und die Dichtflächen 8,10 miteinander in Berührung kommen oder voneinander getrennt werden» Die geometrischen Erfordernisse für ein solches Rückschlagventil liegen darin» dafi die Ventilklappe ohne radiales Lagerspiel beim Schließen unmittelbar in den konischen Sits eintauchen kann, bis es zu einer vollständigen Berührung kommt. Sofern eich eine Keilung in den Lagern ergibt, oder wenn die Sitzfläobenberührung su früh «n irgendeiner Sitzfläohenetellung erfolgt, geht die Fälligkeit dee Ventilkörpers, sich bei geringen Differensdrfieken su Öffnen oder fest su schließen, verloren.

Das Lager kann außen mit je ewei angeschweißten konzentrischen Ringen 17,18, die an den Bohrungen 14- nach außen

409881/0356

regen, abgedichtet werden. Der äußere dieser Ringe kann Seil eines Gußstückes sein, während der innere Hing 18 an einem Bauteil 19 vorgesehen ist, der die Bohrung abdichtet.

Um die Schwenkbewegung der Ventilklappe 212 begrenzen, ist an einen hinteren oberen Seil der Ventilgehäusewand ein Anschlag 20 in Eor» einer Sohulterflache vorgesehen, die mit einer schrägen Anseblagfläche 21 des Ventilkörpers zusammenarbeitete Die durch den Anschlag definierte Offenstellung, die das Ventil einnehmen soll, wenn ein ausreichend starker Durchfluß in der Leitung auftritt, ist in fig. 2 in strichpunktierten Linien angedeutet. Vie ersichtlich, befindet sich dann die Ventilklappe nicht in einer horizontalen Stellung, sondern sie verläuft geneigt in Richtung des Durchflusses, d.h. die Öffnung erfolgt entsprechend einen öffnungswinkel ß» Dieser Winkel β ist etwas kleiner als der Winkel o£ , was vor allem bei Rückschlagventilen in einer vertikales Leitung von besonderer Bedeutung ist, damit es zu einer Verminderung der Schließ-2sit kommt.

aus der Einleitung der Besehreibung und dem darin angezogenen Aufsatz zu ersehen, hat man sich zur Erzielung einer korrekten SohlieBfunktion solcher Ventile beettbt dafür au sorgen, daß die Ventilklappe ao schnell wie möglich

409881/0356

In die Schließstellung eurtiokkehrt, wenn eich die Strömungsrichtung umkehrt. Im Idealfall erreicht die Ventilklappe den Sitz bereits "bei einer DurchflußgeBcttwindigkeit v=O, Sie Ventilklappe sollte deshalb so angeordnet sein» öaß ihre Schließseit so kurz wie möglich wird«. Nachfolgend werden die Maßnahmen erläutert» die erfinduugsgemäß für diesen !Sweek vorgesehen werden«

Es sei zunächst angenommen, daß duron das Ventil ein Strömungsmittel mit einer Geschwindigkeit ν fließt, die ausreichend groß ist» um die Ventilklappe in eine Öffnungsstellung six bringen und daß keine -weiteren Kräfte an der Ventilklappe angreifen. Bei diesen Voraussetzungen ergibt sich:

^Mgrav - ^Mdyn - ¹^ErIk ^{Ä J} · Y · wobei

»_,,- am Vetitilkörper angreifendes Koment der Sohwerlcraf19

^Mdyn ^{an äer Veo-til3cla}PP^ß angreifendes dynamisohes

Homent in Öfftmngerichtung, Hf—jv Jdagerreihungsjaoiiient _t J Trägheitsmoment der Ventilklappe und ve Winkelbesohleunigung der Ventilklappe in

Sohlleßriohtung bedeuten.

409881/0356

Solange das Strömungsmittel vorwärts fließt, wirkt in Schließrichtung nur das Schwerkraftsmoment, während der Sebließricbtung entgegen die beiden anderen Momente wirken_t Die Gleichung zeigt auch, daß, damit die Ventilklappe leicht mit einer Bewegung in Schließriohtung beginnt, während der Durchfluß in Vorwort Errichtung noch andauert, aber langsamer wird, die Ventilklappe ein bestimmtes, nicht unerhebliches Schwerkraftamoment haben muß. Obwohl der Wert des Sehwerkraftsaamentes beschränkt let und eich keine momentane Gtescbwinäigkeiteänderung der Ventilklapp« erreichen läßt, muß durch dieses Moment angestrebt werden, die Ventilklappe ao bu beschleunigen, daß sie die größtmögliche Winkelgeschwindigkeit erhält, bevor die Strömungsrichtung reversiert wird·

Pur das dynamisohe Moment gilt folgendest

Ss ist darauf hinzuweisen, daß dieses Moment für die Be-* wegung der Ventilklappe schnell unbedeutend wird, wenn sich die Burchflußgeschwindigkeit dem Wert VuH nähert.

«· Somit verbleibt um einen hohen Wert des Produktes J . V

ssu erzielen, den Wert Mg^y so groß zu machen, daß dagegen vemachl&sslgbar klein wirde

409881/0356

Solange die Durohflußgeechwindigkeit nabe bei Hull liegt, kann man daher ansetaens

¹W ■^J ■ ? ·

wobei gefordert wird, daß den größtmöglichen Wert erhält«, Hieraus läßt sich leicht herleiten, daß die folgende Bedingung für die Winkelbesebleuniguug gilt:

f - * (fr),

wobei r der Abstand zwischen dem Schwerpunkt OG und der Achse 12 und R der Kreiselradius 1st.

ffaebdem die Rüe&lcehrbewegung der Ventilklappe einmal begonnen hat9 bleibt deren Hasse ohne Bedeutung für die Beschleunigung und somit auch für die ZeIt₉ die die Ventilklappe sum Schließen gebraucht» für die Gesomtecblleßzeit erscheint somit die Gewichtsverteilung der entscheidende Paktor zu sein»

Wenn man nun, «ie es von vorbekannten Klappenrttokscblag«- ventilen der ?all ist, die Ventilklappe 9 in einer relativ großen Entfernung von der Achse 12 mit einer erheblichen Hasse versieht» wird nicht nur der Eeiselradius R sondern auch der Abstand r vom tfassensohwerpunkt größer« Sa jedoch die erstgenannte GrSSe quadratisch in die Rechnung eingeht, erhält die Ventilklappe eine geringere Winfeelbesehleunigung

409881/0356

-H-

und damit eine vergrößerte Sohließseit verglichen mit Klappenventilen bei denen die Gewichtsverteilung andere 1st.

Wenn andererseits die Ventillclappe allein entspreobend ihrer reinen Grundform ausgestaltet wäre, d.h. eine sphärische Schale oder ein sphärischer Seiler von gleichförmiger Wandstärke wäre, würde aucb bier die Relation zwischen den zwei vorerwähnten Radien ungünstig werden, vor allem aber würde das Schwörferaftemomant viel stu Klein werden* um die Reibungskräfte zu Überwinden und des Ventilklappe₉ so lange noch ein merklicher Durchfluß in VorwSrteEiobtung vorbanden ist» eine frühere Bewegung in Sehließricbtung zu ermöglich on c

Gemäß einem wichtigen Merkmal ist beim verbesserten erf IndungsgemäSen Rückschlagventil die Ventillclappe 9 mit einem in Pig. 2 in sich kreuzenden Linien angedeuteten Gegengewicht 22 verseben« das die Gestalt einer Verdickung bat, die auf den Mittelteil der ftüokseite der Ventilklappe konzentriert ist. Das Gegengewicht, welches in seiner Gesamtheit unterhalb der !Drehachse liegen sollte» wird nach oben begrenzt durch eine geeignet ausgestaltete Ansoblagfläobe 21. Di© Rückseite 23 des Gegengewichtes verläuft vorzugsweise parallel zur rückseitigen Stirnfläche 2 des

409881/0356

-15- 242608A

Ventilgebäuses und liegt etwas innerhalb dieser Stirn« fläche, wenn sioh die Ventilklappe in der Schließstellung befindete Auf diese Welse kann des Gegengewicht den Ausbau des Vent lies aue der Rohrleitung nicht behindern, eon-» dem gibt die Möglichkeit, das Ventil aus dem parallelen Baum zwischen den gegenüberliegenden Planschen der Rohrleitung herausschieben. Die Masse des Gegengewichtes muß auf beiden Seiten der geometrischen Achse der Ventilklappe etwa gleich groß sein. Beim dargestellten Beispiel liegt die erwähnte Achse nahe der Symmetrielinie 4 und die begrenzendθ Ranäfläche 24 des Gegengewichtes auf einer Ebene etwa mittig zwischen der Symmetrielinie und dem unteren Band der Ventilklappe* Im unteren Seil und an den Seiten des Gegengewichtes und auch in dem Seil oberhalb der Lagerenaätae 15 behält die Ventilklappe ihre übliche sohalenförmlge Gtestalt. Durch eine solche Ausbildung der Ventilklappe ergibt sioh eine günstige Gewichtsverteilung derart, daß der Badius r des Schwerpunktes C&., der nicht wesentlich durch die Anbringung des Gegengewichtes 22 beeinträchtigt ist, und der wesentlich verkürate Kreiselradius R die gegenseitige Relation erhalten. Zur gleichen Zeit wird die Nasse des Gegengewichtes auf den Wert beschränkt der notwendig 1st, damit die Ventilklappe In ihrer Stellung (a.b. wenn die gesamte Nasse praktisch an einem Bebelarm angreift, der sich als horizontale Pro-

409881 /0356

deletion des Hadius r ergibt) die Reibung in den lagern 11 überwinden kann_o

auB der Zeichnung zu ersehen, Hegt der Schwerpunkt G.öo bei geschlossener VentilJclappe in StrSmungsriohtung hinter der Achse 12, Dies 1st eine Vorbedingung dafür, daß die Yentilklappe diese Stellung "beibehalten kann und ein schließendes oder dichtendοε Drehmoment (positiver Wert von H_n-,,._,) ausüben kann, um einen SiekerfIuB zwischen den Diohtungaflächen 8,10 zu verhindern. Einen Beitrag für eine solche Lage des Schwerpunktee liefert das beschriebene Gegengewicht 22· Xn dem Beispiel jedoch ist die Lage im wesentlichen ein Ergebnis des Winkels $C< 90°, d»h* der Ventilsitz fällt nach vorn ab, wenn das Ventil horizontal eingebaut ist. Als jPolge dee geneigt angeordneten Ventileitzes wird der Schwerpunkt CG₀ bei vertikaler lagerung des Ventils auch in der Offenstellung der Ventilklappe günstig bezüglich der Achse 12 verlegt, so daß man einen ausreichend großen positiven Wert von X _v erhält.

Vergleichende Sestserien bestätigen, daß das Klappenrüekschlagventil» nachdem man es mit den vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Merkmalen ausgestaltet hat, die Schließfunktion wesentlich "besser erfüllt und sswar praktisch optimal erfüllt» da der Bttekdruek hinter dem Ventil gering ist ο

409881/0356

Bei bestimmten Anwendungen solcher Kücksohlagvantile Bind die Biagebungafaktoren _? die daa dynamische Verhalten der Tentilklapps beeinträchtigen_? öerart, daß die Schließ- zu lang wird ο Dies ist insbesondere der Fall bei

Installationen für flüssige Medien, wenn hinter dein Ventil ein merklicher "ilüokdruck auftritt ₀ 3)ie Eaupt« funktion des ¥entils₅ n&alioh einen Rückfluß zvt verhindern«, ist hier beeonäo^a unbefriedigend und de die Ventilkleppe su spät schließt« entsteht -wie in der Einleitung ausgeführt - äer ?lüsßigkeitsBChlag₉ der 3ieh über äie Leitungen ale .Bsiuckwellö fortsetst und für die gesamte Anlage cfler für das Yentil selbst schädlich seia

Bsi aolöhea Χηετέβ11δ1;-Χαηο2ΐ benötigt man offensicbtlich eine suoäcslicba Kraft ₃ dia noch über das Gegengewicht 22 hinaus auf die Tentilkleppe in SohlieBrichtung einwirkt _t um die Yentilfclappe au beschleunigen _f wenn sie von der durch den iasehlag 20 festgelegten Stellung eine Eüekkehrbewegung beginnt« Aufgabe ist suoh hier, wie cehon zuvor ermähnt» mit Hilfe dieser Kraft einen Soblio&rorgang au erzwingen^ der seitlich so schnell wie möglich der FIuB-umkehr folgt und zwar irorsugeweise so folgt, daß die Ventilklappe den Sitz zum gleioben Zeitpunkt erreicht* zu dem der Durchfluß zu Hull wird oder auf alle Fälle bevor ein merklicher Bückfluß entstanden isto Biese Aufgabe iat

409881/0356

schwierig su lösen«, weil beim Schließen dae Homent dieser Kraft bezüglich der anderen Momente, die suf die Ventilkleppe einwirken genau ausgeglichen sein rauö und zur gleichen JSsit keins schädlichen Einflüsse bezüglich der Öffmmgafimltfcion und öes Burebflußwiäer« standes in VorwSrtsriohtimg auftreten dürfen, Außerdem bs ateht der Wunsch,, diese »usätgliche Kraft an der Ventil*» klappe nur dann anzubringen» wenn diese Kraft tatsächlich benötigt wird, und diese Kraft wieder au. beseitigen, wenn es für öle Ventilfunktion unnötig oder inopportun ist.

Bei bekannten älteren Tsntilea hat man solche mit Padera aufgebracht, die in die Itager der Ventilklappe eingebaut wurden. Hierbei hau man die Ventilachaen rohrförmig ausgebildet, so daß diese rohrförmigen Achsen die entsprechenden Federn umgeben können« die an jedem Ende auf einen festen iSsil außerhalb des Sägers am Ventilgehäuse angreifen und eich mit dem anderen Sade an der Ventilklappe abstützen. Sine solche Anordnung erfüllt nicht die letstgeaannten Erfordernisse* Solche bekannten Ventile sind somit weniger gut geeignet, wenn genau gesagt gar keine Feder vorhanden sein sollte.

Gemäß einem wichtigen Merkmal d.er Erf indung wird das vorstehende Problem dadurch gelöst, \c.aß man den vcs* der ,

40988 1/0356 "' .

Achse 12 geschnittenen (Deil der Ventillclappe in Abänderung ihrer Grundform mit einer Ausnehmung versieht, die an der konkaven Saite sur Bildung einer Rippe 25 führt ₉ die sich parallel aur Achse quer über die Ventilklappe erstreckt. Die Diskontinuität an der Abstrb'mseite der Yentilklappe bildet dabei einen freien Baum 26 _s der dadurch entsteht, daß die Ventil&lappenwand hier einen Abstand von der Achse 12 hat und um diese Achse an der gleichen Seite herumfahrt, wie die Rippe 25ο Der freie Raum j der in axialer Richtung den gesamten Abstand sswischen den zwei X&ger&ns&tsea 15 einnimmt, dient zur Aufnahme einer loreionsfeder 27, mit der die Ventilklappe in Schließrichtung beaufnchlagt wird.

Bei der dargestellten Ausfubrangsforin ist der für die 2?eder 27 vorgesehene Eiribeuraum 26 als nach hinten erweiterte Rinne ausgebildet„ deren BodenflÄohe 28 um den Mittelpunkt der Achse 12 gekrümmt ist und*· an die Anschlagfläohe 21 angrenzt. Die Feder 27 ist vorzugsweise eine Schraubenfeder mit zwei in axialer Richtung hintereinander liegenden Seilen 29 und 5O„ Diese entgegengesetzt gewiolcelten 3?ederteile kann man in die Rinne in konzentrischer lage zur Achse 12 so einlegen, daß die letzte Windung der Wicklung eines jeden Seiles neben jeweils einem der Ansätze 15 mit einem rückwärtigen Endteil 31 auf der

409881/0356

Bodenflache 28 der Rinne ssur Anlage kommt. In der Kitte der feder,- an der die beiden federteile miteinander in Verbindung stehen, hat man in dem Beispiel einen Bügel Ton solcher Länge und Breite ausgebildet, daß bei in der Einne liegender Feder der Bügel den Anschlag 20 beaufschlagt und umfBngt· Bei ungespannter feder sollte der Bügel 32 einen so großen Winkel mit den Endteilen 31 bilden, daß die feder während des Zusammenbaues etwas vorgespannt wird und sich auf diese Weise das Schließ- bzw· Diohtmoment bei !deinen Öffnungewinkeln und in der Schließstellung, welche die Ventilklappe und ihr Gegengewicht 22 hervor» ruft, vergrößert. Die Hauptwirkung der feder 27 entsteht jedoch während des Durchflusses durch das Ventil» wenn das Pedermoment genauso wie das Moment der Schwerkraft an den beweglichen Seilen wesentlich größer ist, um dann gemeinsam das dynamische Moment der Schwerkraft an den beweglichen Teilen wesentlich größer ist, um dann gemeinsam das dynamieohe Moment bei einer Torgegebenen Durohflußgeschwindigkeit auszugleichen, damit bei Verminderung der Durchfludgeechwindigkeit und damit des dynamischen Momentes die Schließbewegung früher eingeleitet wird und die andauernde Büokbewegung schneller erfolgt als bei einer Anordnung ohne feder. Die federkraft hat somit einen positiven Einfluß auf die Schließfunktion, so als wäre das Schwerkraftmoment vergrößert; dies jedoch ohne den negativen

40988 1/0356

Effekt einer großen Kasse bezüglich der Festigkeit oder des Trägheitsmomentes·

Wie am besten aus FIg₉ 3 ß» ersehen, besteht die Federanordnung aus einer Führung 33» die sich konzentrisch zu den Federteilen 29 und 50 erstreckt und aus einem Bohr 34 besteht, das etwas kürzer ist als der Abstand zwischen den Ansätzen 15 und etwas kleiner als der Innendurchmesser der federwelle. In der Kitte des Rohres 34 befindet sich eine Druckfeder 35» Von beiden Seiten der Feder sind in das Rohr 34 Fttbnragszapfen 36 eingesetzt., deren Enden Ansätze bilden; die in konzentrische Öffnungen 37 der !tager 15 eingreifen«

Wenn das Rückschlagventil mit einer (torsionsfeder 27 zu versehen ist, wird in die Klappe eine Führung eingesetzt _e Durch Eindrücken eines der Führungszapfen 56 in das Rohr 54 verkürzt man die Führung, um dann die Feder in die Ausnehmung 26 so einzubringen, daß der Federbügel 32 den Anschlag 20 umgibt«» Wenn die Zapfen 36 der Führung mit den öffnungen 37 zentriert werden» kann die Führung expandieren, so daß die torsionsfeder 27 in der beabsichtigten Stellung der Ventilklappe fixiert wird.

Der durch die vorstehende Ausbildung der Ventilklappe in

409881/0356

Kombination mit der in den Ventilkörper einaetaberen federanordnung erzielte Fortschritt liegt neigen der Verbesserung der durch die Feder hervorgerufene Zusatzkraft bezüglich des Slttssigkeitssoblages darin, daß die sphärische ?orm der Ventilklappe veitgehend beibehalten werden kann und Vorteile bezüglich des Gewichtes und der festigkeit entstehen» wobei die Ventilklappenachse sich aber noch in einer lage anbringen ISSt₉ did am funktionsgünstigsten ist und man außerdem in einfachster Weise die Zusatzkraft einfügen oder fortnehmen kann, wenn sieh dies als günstiger erweisen sollte· Dank der Erfindung kSnnen je nach der speziellen Installation Rückschlagventile der beschriebenen Art für sehr unterschiedliche funktionelle Erfordernisse verwendet werden« Bei der fertigung können die Ventile jetzt ohne die Federanordnung in einer Grundform hergestellt und gelagert werden, da man sie später leicht modifizieren kann durch Einbau und Auswahl von federn unterschiedlicher Vorspannung, Eederkonstante und dergl.

Bie Erfindung umfaßt nicht nur die Grundgestalt dee erf indungsgemäSen Rückschlagventils sondern auch die vervollständigt ere Ausführungsform mit Seder·

Bie nachfolgenden Ansprüche decken auch als nebengeordnete Merkmale die neue Ausbildung des Gegengewichtes der Ventilklappe» das man auch ohne !torsionsfeder und ahne den freien Raum für die ?eder vorsehen kann.,

409881/0356

Claims (1)

1. ·* 23 -Patentansprüche

   1·) Rückschlagventil mit einem Ventilgehäuse, dessen in einem durchgehenden Ventilkanal quer zur Durohflußriebtucg angeordneter Ventilsits -von einer schwenkbar im Ventilgehäuse aufgehängten Ventilklappe beaufschlagbar ißt. deren zwei gegenüberliegende iager stromabwärts gegenüber der Ventilkanalmitte versetzt so angeordnet sind» daß die Ventilklappe aus der geschlossenen Stellung, in der der Sits beaufschlagt wird, durch das frei durchströmende Strömungsmedium entgegen einer in Sohließrichtung wirkenden Torspannkraft in die Offenstellung vezrsobwenkt werden kann; dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilklappe (9) In einem senkrecht zu ihrer Lagereehe© (12) gesehenen Schnitt ein im wesentlichen • bogenförmiges Wandprofil hat* welches eur Schaffung eines Einbauraumes (26) für eine wahlweise als Vorspannkrafterzeuger dienende torsionsfeder (27) gewünschter Kenndaten zwischen den gegenüberliegenden Klappenlagern (15) im Bereich der Xageraohse (12) eine sich parallel su ihr erstreckende Vnstetlgkeitsstelle (26) aufweist, und daß zwischen Ventilgehäuse (1) und Ventilklappe (9) Widerlageretellen (20,28) für die !Torsionsfeder (27) vorgesehen sind·

   2ο Rückschlagventil nach Anspruch 1„ dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilklappe (9) abströmseitig mit einer Kinne

   409881/0356

   (28) versehen ist, welche in axialer Richtung durch Lageransätze (15) der Ventilklappe (9) begrenzt ist.

   3„ Ventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionsfeder (27) konzentrisch zur Lagerachee (12) angeordnet ist und eine Führung (35,36) enthält, die mindestens am einen Ende verkürst und verlängert «erden kann, um die torsionsfeder (27) in ihren Einbauraum (26) seitlich einsetzen und herausnehmen zu können«

   4c Ventil nach Anspruch 1 bis 3_t dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsriehtung hinter der Ventilklappe (9) am Ventilgehäuse (1) ein die Offenstellung begrenzender Anschlag (20) vorgesehen ist« daß die !!torsionsfeder (27) und ihr Einbauraum (26) symmetrisch zum Anschlag (20) angeordnet sind, und das die Feder (27) mit einem bügeiförmigen Mittelabseanitt (32) über den Anschlag (20) greift und ihre Enden (31) eich an der Bodenfläche des Sinbauraumes (26) und an den benachbarten Ventilklappenlagerteilen (1?) abstützen.

   5» Rückschlagventil mit einem Ventilgehäuse, dessen in einem durchgehenden Ventilkanal quer zur Durchflußrichtung angeordneter Ventilsitz von einer sohwenk-

   A09881/0356

   "bar im Ventilgehäuse ©ufgehängten Ventilklappe "beaufschlagter ist ₉ deren awei gegenüberliegende Lager stromabwärts gegenüber der VentiXkanalmitte versetzt so angeordnet sind, daß die Ventilklappe aus der geschlossenen Stellung, in der der Sits: beaufschlagt wird, durchlas frei durchströmende Strömungsmedium entgegen der von einem an der Ventilklappe angebrachten Gegengewicht ©rseugten Sehlieölcraft in die Offen-* stellung verschwenkt werden kann,, dadurch gekennseieh«· net, da6 das Gegengewicht (22) eine weitgehend in einem Bereich um die Duröhflußlcanslachß© (4) koasen» trierte Verdickung der Ventilkiappanwaad iat₉ damit die Ventilkleppe (9) einen entspr©chend kleines Kreiselrad ius (H) und eine beschränkte Masse erhält, und daß der Ventilsitz (6) gegenüber der axialen E-areftflußriohtung schräg gestellt ist« um an der Veatilklappe (9) das erforderliche Schwerkrsfts-Schließmosaent ( auch bei kleinen öffnungswinkel» sicherzustellen»

   6, Ventil nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet* daß daa Gegengewicht (22) in Strömungsrichtung nur soweit vorragt, daS bei geschlossenem Ventil die axiale üänge des Ventilgehäuses (1) nicht überschritten wird«

   409881/0356