DE2821921A1

DE2821921A1 - Rueckschlagventil

Info

Publication number: DE2821921A1
Application number: DE19782821921
Authority: DE
Inventors: Paul Troesch
Original assignee: Georg Fischer AG
Current assignee: Georg Fischer AG
Priority date: 1977-06-24
Filing date: 1978-05-19
Publication date: 1979-01-18
Also published as: GB2001151B; US4215717A; GB2001151A; IT7868402A0; JPS5410432A; CH623905A5

Description

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GEORG FISCHER AKTIENGESELLSCHAFT, 8201 Schaffhausen

Rückschlagventil

Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil mit einem rohrförmigen, gradlinig durehflossenen Gehäuse, welches eine stirnseitige Ventildichtfläche aufweist und mit einer, mittels des Durchflussmediums, axial verschiebbaren Ventildichtung, welche aus einem steifen, ringförmigen Teil und einem elastischen Teil besteht.

Ein Rückschlagventil dieser Gattung ist durch die DT-AS 1 475 998 bekannt. Dieses weist einen axial in dem Gehäuse angeordneten Einsatzkörper auf, welcher mit Stegen mit einem, eine stirnseitige Dichtfläche bildenden Ring verbunden ist und durch diesen im Gehäuse befestigt ist. Die Ventildichtung ist mit dem Aussendurchmesser des steifen ringförmigen Teiles direkt in einer zylindrischen Führung des Gehäuses axial verschiebbar gelagert und stützt sich während der Schliessbewegung auf. einer zylindrischen Partie des Einsatzkörpers mit dem Innendurchmesser des elastischen Teiles ab. Durch diese Anordnung ist keine einwandfreie Führung der Dichtung während der axialen Bewegung gewährleistet, was zum Verkanten der Dichtung und somit zu Betriebsstörungen führt. Da die Abdich-

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tung am grössten Durchmesser der Dichtung erfolgt, entstehen nur geringe spezifische Pläclienpressungen an der Dichtfläche, weshalb bei kleinen Druckunterschieden in der Leitung keine ausreichende Dichtwirkung erreicht wird. Ausserdera sind zum Oeffnen der elastischen Dichtlippe aufgrund der Anordnung am Innenteil der Dichtung grosse Druckdifferenzen erforderlich. Aufgrund dieser Nachteile ist bei einem Einbau dieses Rückschlagventiles in horizontaler Lage und bei geringen Druckdifferenzen und bzw. oder geringen Durchflussmengen keine Funktionssicherheit gewährleistet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines federlosen Rückschlagventiles der eingangs genannten Art, welches bei einfachem Aufbau in jeder Arbeitslage, auch bei geringen Druckunterschieden, einwandfrei funktioniert und andererseits bei hohen Drücken keinen übermässigen mechanischen Beanspruchungen und keinem Yerschleiss unterworfen ist.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch gelöst, dass der steife, ringförmige Teil der Dichtung am Innendurchmesser mit einem im Gehäuse axial verschiebbaren Führungsteil fest verbunden ist und dass der elastische Teil eine vom Aussendurchmesser des steifen, ringförmigen Teiles sich nach aussen erstreckende kegelförmige Lippe ist.

Die Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen beispielsweise dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt einer ersten Ausführungsvariante des erflndungsgemässen Rückschlagventiles in Durchflussstellung,

Fig. 2 das Rückschlagventil von Flg. in Schliesssteilung, Fig. J5 eine Seitenansicht von Fig. 1,

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. g.

Fig. 4 einen axialen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Rückschlagventils in geöffneter Stellung ohne Durchfluss,

Fig. 5 das Rückschlagventil von Fig. 4 in Schliesstellung, Fig. 6 eine Seitenansicht von Fig. 4,

Fig. 7 eine Detail-Ausbildung der Dichtung im Axialschnitt, >

Fig. 8 einen Ausschnitt der Dichtung nach Fig. 7 im Aufriss,

Fig. 9 einen Teil-Querschnitt in Umfangsrichtung gemäss Schnitt A-A von Fig. 8,

Fig. IO eine weitere Detail-Ausbildung der Dichtung im Axialschnitt,

Fig. 11 eine weitere Detail-Ausbildung der Dichtung im Axialschnitt bei Druck-Ausgleich oder bei geschlossenem Ventil,

Fig. 12 einen Ausschnitt der Dichtung nach Fig. 11 im Aufriss,

Fig. 13 einen Teil-Querschnitt in Umfangsrichtung gemäss Schnitt B-B von Fig. 12,

Fig. 14 dieselbe Bauart der Dichtung gemäss Fig. 11 in umgelegter Position d.h. bei geöffnetem Ventil, und

Fig. 15 einen Teil-Ausschnitt der Dichtung nach Fig. 14 im Aufriss.

Das in Flg. 1 bis jj gezeigte Rückschlagventil besteht aus einem Gehäuse 1, einem Abschlussflansch 4, einem Führungsteil 10 mit

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einer daran befestigten Dichtung 20. Das Gehäuse 1 ist als Rotationskörper ausgebildet und mit einer Gehäuseausnehmung 2 versehen, Vielehe i:n Aussendurchraesser durch eine zylindrische Gleitfläche 5 begrenzt ist. An einer Stirnseite der Ausnehmung 2 ist eine Ventildichtfläche 6 angeordnet, welche durch eine konische Partie 8 mit der Gleitfläche j5 verbunden ist. Das Profil der Ventildichtfläche 6 ist je nach Material der Dichtung und der Druckdifferenz zwischen eben bis scharfkantig, vorzugsweise stark gerundet auszubilden. An der Ventildichtfläche 6 gegenüberliegenden Seite ist der Abschlussflansch 4, mittels eines Gewindes 5 in dem Gehäuse 1 befestigt.

Weitere mögliche Gehäuse-Abschlüsse mit anderen Befestigungs-Elementen und Verbindungs-Methoden (Kleben, Schweissen etc) sind ebenfalls möglich. Das Gehäuse 1 und der Abschlussflansch 4 weisen je eine zueinander zentrisch liegende Bohrung 7 und 9 auf, in welchen der PUhrungsteil 10 axial verschiebbar gelagert ist. Der Führungsteil 10 besteht aus einem Ventilteller 11 und aus Führungspartien, welche in dieser AusfUhrungsvariante aus beidseits des Ventiltellers 11 angeordneten Führungsrippen 12, 15 bestehen. Wie aus der Fig. J5 ersichtlich, sind jeweils vier Führungsrippen 12 bzw. Γ5 in radialer Richtung zu der Achse der Bohrungen 7 bzw. 9 angeordnet, wobei für eine einwandfreie Führung auch eine Anordnung von jeweils drei Führungsrippen ausreichend ist. Die Führungsrippen sind mit je einem Anschlagteil 14 versehen, welche zusammen mit dem Abschlussflansch 4 den Oeffnungsweg des Führungstelies 10 begrenzen. An dem Umfang des Ventiltellers 11 ist die Dichtung 20 fest angeordnet. Diese weist einen steifen ringförmigen Teil 21 auf, an dessen Aussendurchmesser 2J> eine elastische kegelförmige Steuerlippe 22 angeordnet ist. Die Verbindung zwischen dem Teil 21 und der Steuerlippe 22 besteht vorzugsweise aus einem Filmscharnier 24.

Die Fig. 1 zeigt das Rückschlagventil in Durchflussstellung, wobei das Medium entsprechend der Pfeilrichtung JO fliesst. Der FUhrungsteil 10 liegt dabei mit den Anschlägen 14 an dem Abschluss-

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flansch 4 an und die Steuerlippe 22 der Dichtung 20 wird durch das durchströmende Medium annähernd parallel zur Gleitfläche 3 abgsbosQii (vergl. auch Fig. 14), wodurch ein relativ grosser Durchflussquerschnitt entsteht. Die Nachgiebigkeit der elastischen Steuerlippe 22 kann durch Anordnung von einem oder mehreren radialen, maximal bis zum Aussendurchmesser 2j5 des ringförmigen Teiles 21 reichenden Einschnitten55(siehe Pig. 8 und 9) verbessert werden, wodurch der Strömungswiderstand verringert wird.

Bei Druck-Ausgleich kann sich die elastische Steuerlippe 22 gemäss Fig. 4, 7i 10, 11 sofort radial aufrichten. Dadurch erhöht sich die druckbeaufschlagte Fläche für den SchiiessVorgang entsprechend Pfeil 31· Schon ein leichter Ueberdruck ist ausreichend, um diesen auszulösen.

Die Fig. 2 zeigt das Rückschlagventil in Sehliesssteilung, wobei der Durchmesser der Steuerlippe 22 die steuerungsmässige Empfindlichkeit erhöht. In dieser Stellung kommen sowohl der ringförmige Teil 21 der Dichtung 20 an der Ventildichtfläche 6, als auch die Steuerlippe 22 an der kegelförmigen Partie 8 des Gehäuses 1 zum Anliegen.

Bei diesem Anlege-Vorgang wird die Steuerlippe 22 hinsichtlich Biegung und Druck voll entlastet. Sie kann sich an dem massiven Gehäuse 1 abstützen. In vielen Fällen wird sogar ein Druck-Ausgleich stattfinden, indem das Druckmedium auch von hinten auf die Steuerlippe 22 wirken kann. Die eigentliche Schliess-Funktion wird durch die innere Restfläche des Ventiltellers bzw. durch den ringförmigen Teil 21 der Dichtung bestimmt. Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass der ringförmige Teil 21 am kleinsten Durchmesser der Dichtung 20 angeordnet ist, wodurch die aufzunehmende Axialkraft an diesem Teil auch bei hohen Drücken klein ist.

Die Fig. h, 5 und 6 zeigen eine zweite AusführungsVariante des Rückschlagventiles. Hierbei bestehen die Führungs,partien des Füh-

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rungsteils 10 aus beidseits des Ventiltellers 11 angeordneten zylindrischen Stiften 26 und 27. Das Gehäuse 4l und der Abschlussflansch 44, v/eisen je eine Führungsbüchse 46 bzw. 49 auf, welche mittels Stegen 45 bzw. 48 mit dem Gehäuse 4l bzw. dem Abschlussflansch 44 verbunden sind (siehe Fig. 6). In den Führungsbüchsen 46 und 49 sind die zueinander zentrischen Bohrungen 47 und 50 angeordnet, in welchen das Führungsteil 10 mittels den Stiften 26 und 27 axial verschiebbar gelagert ist. Der Stift 27 weist einen Anschlag 4^ auf, v/elcher den Oeffnungsweg begrenzt. Die übrige Ausgestaltung des Gehäuses 4l, des Abschlussflansches 44 und der Dichtung 20 sowie die Arbeitsweise entspricht der zu den Fig. 1 bis 3 beschriebenen Ausführung.

Der Ausbildung der Dichtung 20 bzw« dem Filmscharnier 24 und 54 wird hohes Gewicht beigemessen. Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Dichtung. Die elastische Steuerlippe 51 ist direkt an den Ventilteller 52 angeformt, während der Dichtungsring 53* welcher dem steifen ringförmigen Teil 21 entspricht, separat eingesetzt ist. Das Filmscharnier 5^ ist durch einen separaten Arbeitsgang - zum Beispiel durch Pressen - orientiert worden. Dadurch kann dessen Wechselbiegefestigkeit namhaft verbessert werden. In einigen Fällen wird diese Ausführungsweise der Dichtung aus Thermoplasten schräg angeordnete, radiale Schlitze 55 erfordern, wie sie in den Figuren 8 und 9 ersichtlich sind.

Eine weitere Ausführungsform der Dichtung 20 zeigt Fig. 10, wobei der Ventilteller 11, der ringförmige Teil 21 und die Steuerlippe 22 den Fig. 1 bis 5 entspricht. In die Dichtung 20 ist eine verstärkende Einlage 56 eingebettet. Diese kann beispielsweise aus einem hochfesten Gewebe bestehen. Sie kann aber auch entsprechend Fig. 7 aus einem Thermoplast mit oder ohne orientiertem Filmscharnier bestehen. Zwecks besserer Verankerung zwischen Thermoplast und Elastomer kann die Einlage 56 mit Durchbrüchen versehen werden.

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Die Fig. 11 bis 15 zeigen eine v/eitere Ausführungsform der Dichtung. In der Steuerlippe 22 sind Rippen 57 angeordnet. Fig. 11, 12, 13 zeigt die Steuerlippe 22 in aufgerichteter Stellung bei Druck-Ausgleich oder in geschlossener Stellung des Ventiles während die Fig. 14 und 15 dieselbe in geöffneter Stellung zeigen. Strichpunktiert ist die zugehörige, geschlossene Stellung gemäss Fig. 11 und 12 angedeutet. Mit Hilfe der Rippen 57 ist es möglieh, eine Vorprofilierung derart zu erzwingen, dass die Steuerlippe beim Oeffnen des Ventiles sich in einem gleichmässigen Wellenprofil 58 ringsum verformen kann. Als Werkstoff für die Dichtungen kommen Materialien hoher Biegeviechselfestigkeit in Frage. Bei chemisch aggressiven Medien muss ausserdem hohe Beständigkeit verlangt werden. Von den Elastomeren bekommen: Polyurethan, Naturkautschuk, Butadien-Styrol-Kautschuk, Aethylen-Propylen-Terpolymer-Kautschuk, Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylen-Kautschuk den Vorzug.

Vorzugsweise für die Herstellung des orientierten Filmscharnieres 5^ können auch Thermoplasten vom Typ Polyamid, Polyoxymethylene Polypropylen, vernetztes Polyaethylen, ionisch polymerisiertes Polyaethylen, aromatische Polyester, Polyaethylenglycol-Terephtalat Polybutylenglycol-Terephtalat, Copolymere von Tetrafluorethylen und Hexafluorpropylen/ modifiziertes Copolymer aus ca. 25$ Aethylen und 75.3> Tetrafluoraethylen etc. verwendet werden.

Als Werkstoff für Gehäuse 1, 4l und Führungsteil 10 kommen Metalle und Kunststoffe in Frage. Dabei sind verschleissfeste Paarungen an der Gleitfläche 3> zum Beispiel durch Gehäuse aus Polyaethylenglycol-Terephtalat, Polybutylenglycol-TerephtalatjPolyoxymethylen etc. den Vorzug zu geben.

Vorteilhafterweise kann auch die Innenkontur des Gehäuses 1, 4l insbesondere die Gleitflächen J> mit einer Beschichtung aus Fluorpolymeren oder Polyphenylensulfid, etc. versehen werden.

Das Rückschlagventil gemäss der Erfindung braucht keinen aufwendigen torpedoförmigen Einsatzkörper im Gehäuse, wobei trotzdem eine Aufteilung der Funktionen für die Dichtung ermöglicht wurde.

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Der statische Schliessdruck wirkt auf einen kleinen Durchmesser, wodurch ein grosser Ueberdruck von einer relativ kleinen Dichtfläche aufgenommen v/erden kann. Die flexible Steuerlippe stützt sich dabei an dem Gehäuse ab.

Die in der Regeltechnik wichtigen kleinen Durckunterschiede wirken sich auf einem grossen Durchmesser der Steuerlippe aus, was die rasche Schliessung bzw. Oeffnung und eine gute Dichtwirkung auch

bei kleinen Druckunterschieden bewirkt.
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Aus diesem Grund arbeitet das erfindungsgemässe federlose Rückschlagventil in jeder Einbaulage bei grossen als auch bei kleinen Druckunterschieden, zuverlässig und mit geringem Verschleiss.

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Claims

Patentans prüche

1. Rückschlagventil mit einem rohrförmigen, gradlinig durchflossenen Gehäuse, welches eine stirnseitige Ventildichtfläche aufweist und mit einer mittels des Durchflussmediums axial verschiebbaren Ventildichtung, welche aus einem steifen, ringförmigen Teil und einem elastischen Teil besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der steife, ringförmige Teil (21,53) der Dichtung (20) am Innendurchmesser, mit einem im Gehäuse (l,4l) axial verschiebbaren Führungsteil (10) fest verbunden ist und dass der elastische Teil eine vom Aussendurchmesser (23) des steifen ringförmigen Teils (21,53) sich nach aussen erstreckende, kegelförmige Steuerlippe (22,51) ist.

2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Uebergangszone zwischen dem steifen, ringförmigen Teil (21,53) und der kegelförmigen Steuerlippe (22,51) als Filmscharnier (24,54) ausgebildet ist.

3· Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerlippe (22,51) mindestens einen Einschnitt (55) aufweist.

4. Rückschlagventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (20) im Bereich des Filmscharniers (24,54) mit einer elastischen Einlage (56) hoher Biegewechselfestigkeit versehen ist.

5· Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Dichtung (20) aus einem Elastomer wie zum Beispiel Polyurethan oder Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylen-Kautschuk besteht.

6. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (20) aus einem Thermoplast wie zum Beispiel Polypropylen oder Copolymere von Tetrafluoraethylen und Hexafluorpropylen besteht.

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ORIGINAL INSPECTED

- Uf-

7. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsteil (10) aus einem Ventilteller (11) für die Befestigung der Dichtung (20) und beidseitig daran angeordneten, in zentrischen Bohrungen (7-9.47,50) des Gehäuses (l,4l) gelagerten Führungspartien '. 12,13,26,27) besteht.

8. Rückschlagventil nach Anspruch 1 und 7. dadurch gekennzeichnet, dass die Führungspartien jeweils aus mindestens drei radial zur FUhrungsachse verlaufenden Führungsrippen (12.13) bestehen.

9· Rückschlagventil nach Anspruch 1 und 7· dadurch gekennzeichnet, dass die Führungspartien jeweils aus einem zylindrischen Stift (26.27) bestehen.

10. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1,41) eine Ausnehmung (2) mit einer zylindrischen Gleitfläche (3) aufweist, an welcher der äussere Rand der Steuerlippe (22,51) während dem Schliessvorgang entlang gleitet.

11. Rückschlagventil nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1,41) zwischen der stirnseitigen Ventildichtfläche (6) und der zylindrischen Gleitfläche (3) eine kegelige Partie (8) aufweist, an welcher in Schliessstellung die kegelförmige Steuerlippe (22,51) der Dichtung (20) anliegt.

12. Rückschlagventil nach Anspruch 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Gleitfläche (3) mit einem Werkstoff mit guten Gleiteigenschaften zum Beispiel mit Fluorpolymer beschichtet ist.

13. Rückschlagventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filmscharnier (24,54) aus einem orientierten Thermoplast oder Thermoelastomer hergestellt ist.

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l4. Rückschlagventil nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerlippe (51) zusammen mit dem Filmscharnier (5^) und dem Ventilteller (52) des Führungsteils (10) aus einem Teil hergestellt sind.

15· Rückschlagventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerlippe (22,51) mit radial verlaufenden Rippen (57) versehen ist.

GEORG FISCHER AKTIENGESELLSCHAFT

10.Mai 1978
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