DE3003480C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil mit einem hohlzylin­ drischen Ventilgehäuse und einer darin beweglich angeordneten Ven­ tilkugel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der US-PS 7 20 100 ist ein Kugel-Rückschlagventil bekannt, bei dem die Ventilkugel gegen einen Ventilsitz drückt, der aus einem elastischen oder elastomeren Material besteht. Bei einem solchen Rückschlagventil kann die Ventilkugel das den Ventilsitz bildende elastische oder elastomere Teil bleibend verformen, so daß die zu­ verlässige Abdichtung beeinträchtigt wird oder die Ventilkugel sich an dem elastischen oder elastomeren Material festfrißt.

Aus der US-PS 26 73 062 ist ein Rückschlagventil bekannt, bei dem der Ventilkörper konisch und flexibel sein soll; der radial inner­ halb der Dichtung liegende Ventilsitz soll dabei die Verschluß­ stückabstützung bewirken und dadurch die Verminderung einer zu großen Deformation der Sitzdichtung sicherstellen. Dabei besteht jedoch die Gefahr, daß durch eine Mitnahme der Dichtung durch das Verschlußstück beim Schließen die Dichtung beschädigt wird. Nach US-PS 26 73 062 ist es bei Rückschlagventilen auch bekannt, in Durchströmrichtung hinter dem elastischen Dichtring einen weiteren Ring anzuordnen, der den Hub des Verschlußstücks begrenzt und auf diese Weise eine übermäßige Deformation des Dichtrings verhindert.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Rückschlagventil eine bleibende Verformung und Beschädigung der Dichtung zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Dadurch wird einerseits die Verformung der Dichtung begrenzt, so daß nur eine elastische, d. h. reversible Verformung eintritt, und andererseits wird die Mitnahme der Dichtung beim Schließen und da­ mit eine Beschädigung verhindert.

Der erfindungsgemäße Sicherungsring besteht danach aus einem har­ ten Material, z. B. aus einem harten Kunstharz, um die Ven­ tilkugel in der geschlossenen Stellung so zu positionieren, daß ein übermäßiger Andruck auf die Dichtung verhindert wird. Dadurch wird ein Festfressen der Kugel in der Dichtung vermieden und ein leichtes Lösen der Ku­ gel von der Dichtung beim Öffnen des Ventils sichergestellt. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie A-A′ in Fig. 2,

Fig. 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht einer doppelt wirkenden Dichtung für den Einbau zwischen dem Rohran­ schluß und dem Ventilgehäuse des erfindungsgemäßen Rückschlagventils, um eine wirksame Dichtung zwischen dem Rohranschluß und dem Ventilgehäuse und gleichzei­ tig eine Abdichtung gegenüber der Ventilkugel sicher­ zustellen,

Fig. 4 eine Vorderansicht der in Fig. 4 dargestellten Dich­ tung,

Fig. 5 einen Querschnitt eines Sicherungsrings gemäß Fig. 2 zum Verhindern eines übermäßigen Andrucks der Ventil­ kugel gegen die Dichtung,

Fig. 6 eine vergrößerte Teilansicht mehrerer zusammengehöri­ ger Ventilbauteile, die in Fig. 2 durch den strich­ punktierten Kreis B umschrieben sind, und

Fig. 7 einen Querschnitt einer Hilfsdichtung zum wahlweisen Einbau zusammen mit einem modifizierten Hauptdicht­ ring.

Das Ventilge­ häuse besteht im wesentlichen aus einer starren Kombination des hohl­ zylindrischen Haupt- und Mittelventilkörpers mit einem Rohr­ anschluß, die bei dem bekannten Ventil mit den Bezugszeichen 21 bzw. 22′ versehen sind.

Auf der Innenseite des Ventilgehäuses 1 sind in ähnlicher Wei­ se mehrere Ventilkugelführungen 2 (entsprechend 105 bei Fig. 1) einstückig ausgebildet. Dadurch wird die feste Ventilkugel 3 im wesentlichen axial beweglich gehalten. In Fig. 2 befindet sich die mit der durchgezogenen Linie eingezeichnete Ventilkugel in der Schließstellung und die mit strichpunktier­ ter Linie eingezeichnete Kugel in der vollständig geöffneten Stellung.

Das Ventilgehäuse 1 ist am einen Ende mit einem Rohranschluß­ gewinde 8 ähnlich dem Gewinde 101′ bei Fig. 1 zum Anschlie­ ßen eines Rohrs versehen. Dieses Rohrgewinde 8 bildet einen Abschnitt des Durchlasses für das Medium und bildet so eine direk­ te Verbindung mit der üblichen Ventilkammer 106′ im Ventilge­ häuse 1.

Am anderen Ende und auf der äußeren Umfangsfläche des Ventil­ gehäuses ist ein Außengewinde 1 a (entsprechend 21 b bei Fig. 1) für eine Überwurfmutter 7 (entsprechend 23 bei Fig. 1) vorge­ sehen. Das Innengewinde 7 a kommt in Eingriff mit dem entspre­ chenden Außengewinde 1 a.

Die Ventilkugel 3 ist möglichst sphärisch ausgebildet und weist einen Durchmesser auf, der größer ist als der der Bohrung 6 d der zweifach wirksamen Dichtung 6 mit konischer Innenringflä­ che 6 c zur Abdichtung mit der Ventilkugel im geschlossenen Zu­ stand des Ventils.

Ein aus hartem Material, wie hartem Polyacryl­ polyvinylchlorid bestehender Sicherungsring 11 wird in das äußere und größere Ende der Ventilkammer eingesetzt und weist eine konzentri­ sche, in Durchflußrichtung konisch sich erweiternde Öffnung 11 a auf, um die Ventilkugel 3 in enger Schließstellung gegen die konische eigentliche Lichtfläche 6 c der Dichtung 6 zu halten, um so eine übermäßige Andruckkraft der Kugel auf die Dichtung und ein Eindrücken in das elastomere Material der Dichtung 6 zu verhindern. Die Dichtung weist einen geringfügig kleineren Außendurchmesser als das entsprechende Ende des Ventilgehäuses 1 auf. Die Dichtung 6 ist ferner insbesondere gemäß den Fig. 4 und 7 abgestuft. Die Ringfläche 6 a ist radial nach außen ansteigend konisch ausgebildet, so daß sich ein geringfügig spitzer Winkel α (Fig. 7) mit einer Ringfläche 6 e einstellt, die sich parallel zur nicht dargestellten Mittelachse der Dichtung 6 erstreckt, so daß das entsprechend geformte, paarende Innen­ wandende des Ventilgehäuses 1 genau paßt. Durch diesen Winkel wird ein unerwünschtes Lösen der Dichtung 6 vermieden und die Abstützung einer erhöhten Schubkraft sowie eine bessere Dicht­ wirkung auf die Bauteile des Rückschlagventils sichergestellt. Der Durchmesser der Schulterfläche 6 e ist im wesentlichen gleich dem des zugehörigen Endes des Ventilgehäuses mit größe­ rem Bohrungsdurchmesser. Der Durchmesser der Bohrung 6 d ist im wesentlichen gleich dem der Bohrung 10 des Anschlusses 4.

An der anderen äußeren Endfläche weist die doppelt wirkende Dichtung 6 zwei zueinander konzentrische Dichtungsrippen 5 und 5′ im gegenseitigen Abstand auf, die mit dem Rohranschluß 4 abdichtend zusammenwirken. Die Anzahl dieser Rippen kann auf 1 vermindert oder auf 3 oder mehr falls erforderlich, erhöht werden. Jede dieser Ringrippen hat einen halb­ kreisförmigen oder ähnlichen Querschnitt, um eine wirksame Dichtung zu erzielen. Die innere konische Ringfläche 6 c dient als dichte, lösbare Abdichtung für die Ventilkugel 3 bei ge­ schlossenem Ventil. Der Rohranschluß 4 ist mit dem Ventilge­ häuse 1 über die Dichtung 6 sowie mit Hilfe der auf das mit einem Außengewinde versehene Ende des Ventilgehäuses aufge­ schraubten Überwurfmutter 7 verbunden. Das Innengewinde 9 dient zur Verschraubung mit einem nicht dargestellten Endab­ schnitt einer Rohrleitung. Ein ähnlicher Innengewindeabschluß 8 am anderen Ende des Ventilgehäuses 1 dient in gleicher Weise zur Verschraubung eines nicht dargestellten Endabschnitts einer anderen Rohrleitung.

Wenn das Medium in der normalen Strömungsrichtung durch das Ventil strömt (in Fig. 2 von links nach rechts), so wirkt der Druck des Mediums auf die Ventilkugel 3, so daß diese selbsttätig aus der durchgezogenen Stellung in die strich­ punktierte Stellung in Fig. 2 zum Öffnen des Ventils verscho­ ben wird. Bei dieser Verschiebung wird die Ventilkugel durch mehrere nach einwärts ragende stationäre Führungen 2 im wesent­ lichen entlang der nicht dargestellten Mittelachse des Ventils geführt. Das Medium fließt von links nach rechts in Fig. 2 durch die abgestufte Bohrung des Rohranschlusses, durch die Bohrungen 6 c und 11 a der Dichtung 6 bzw. des Sicherheits­ rings 11 in die Ventilkammer 106′ des Ventilgehäuses und schließ­ lich durch die abgestufte Bohrung 8 in die Abflußleitung.

Wenn dagegen ein höherer Druck des Mediums in umgekehrter Richtung von der Ablaufseite her auf die Ventilkugel 3 ein­ wirkt, so wird diese aus der offenen Stellung in die Schließ­ stellung zurückbewegt, bis die Kugel in dichte Anlage mit der konischen Ringfläche 6 c der Dichtung 6 zur Unterbre­ chung des Mediums gelangt. Diese konische Ausbildung verbes­ sert die Strömungsunterbrechung durch einen engen Kontakt zwi­ schen der Kugel und der Dichtung.

Die zusammenwirkenden Ventilelemente 3, 6 und 11 sind so aus­ gebildet und angeordnet, daß bei niedrigem Rückschlagdruck des Mediums die Kugel etwa den Abschnitt mit dem kleinsten Durch­ messer der konischen Kontaktfläche 6 c der Dichtung berührt, so daß der durch die Kugel ausgeübte Andruck trotzdem relativ hoch und die Unterbrechung der Strömung zuverlässig ist. Mit zunehmendem Rückwärtsdruck des Mediums nimmt die Berührungs­ fläche zwischen der Kugel und der Dichtung zu und letztere wird entsprechend zusammengedrückt.

Wenn der Rückwärtsdruck des Mediums einen vorge­ gebenen, hohen Wert erreicht oder diesen übersteigt, so kommt die Ventilkugel 3 zur Anlage mit der konischen Fläche 11 a des Sicherungsrings 11, so daß ein übermäßiger Andruck der Ku­ gel gegen die Dichtung verhindert wird. Dadurch können allen­ falls mögliche Nachteile, wie dauerhafte Verformungen der Dichtung und/oder ein Festfressen der Kugel an der Dichtung, wirksam verhindert werden und es ergibt sich eine erheblich verlängerte Lebensdauer der Dichtung gegenüber einer solchen beim Stand der Technik.

Obwohl der Neigungswinkel der konischen Fläche 6 c von dem Rückwärtsdruck des Mediums, der Art des Materials der Dich­ tung 6 sowie vom Durchmesser der Ventilkugel 3 abhängt, so soll dieser Winkel etwa 5 bis 30° gegen­ über der Tangente der Ventilkugel im Anfangskontaktpunkt der Kugel mit der Dichtung betragen.

Da die äußere Flanschfläche 6 a der Dichtung unter dem Druck zwischen dem Anschluß 4 und dem Ventilgehäuse 1 zusammenge­ drückt wird, wenn das Ventil sich in seiner Betriebsstellung befindet, kann ein unerwünschtes Herausfallen der Dichtung 6 während des Betriebs des Ventils wirksam verhindert werden. Wegen der geneigten Form des Dichtungsendes des Ventilgehäuses 1 und der damit korrespondierenden Fläche 6 a der Dichtung 6 wird verhindert, daß letztere in der Arbeitsstellung im Ventil durch die Strömung des Mediums sehr stark ist und eine hohe Geschwindig­ keit aufweist.

Durch die Verwendung der konzentrischen Dichtungsvorsprünge 5 und 5′ kann die gewünschte wirksame Abdichtung zwischen dem Rohranschluß 4 und dem Ventilgehäuse 1 sichergestellt werden.

Andererseits wird der innerhalb des Ventils durch Festziehen der Überwurfmutter 7 ausgeübte Druck auf die Dichtung 6 im wesentlichen auf deren äußeren Flanschabschnitt 6 a konzentriert einwir­ ken und dadurch ein Herauslecken des Mediums an den Verbindungsstellen der Ventilteile verhindern.

Aufgrund der konischen Kontaktfläche 6 a zwischen dem Ventilge­ häuse 1 und der Dichtung 6 kann eine raschere und leichtere Zentrierung der Dichtung beim Zusammenbau der Einzelteile des Ventils erfolgen.

Wenn man einen Zugang zu den inneren Bauteilen des Ventils ha­ ben will, wird zunächst die Überwurfmutter 7 gelöst. Dadurch kann das Ventilgehäuse leicht vom Rohranschluß 4 getrennt wer­ den. Danach können die Dichtung 6, der Sicherungsring 11 und die Ventilkugel 3 aus dem Ventilgehäuse für Untersuchungen und/ oder zum Austausch herausgenommen werden.

Da die Dichtung 6 eine doppelte Dichtungsaufga­ be erfüllt, und zwar einerseits mit der Ventilkugel 3 und andererseits mit dem Rohranschluß 4, können problematische und unzuverlässige O-Ringe entfallen.

In Fig. 8 ist eine mit einer Bohrung versehene Dichtungs­ scheibe 106 einer anderen Ausführungsform dargestellt. Diese Scheibe 106 besteht aus einem etwas harten, jedoch biegsamen Material, wie Asbestfasern, Hartpapier oder ähnliches faseri­ ges Material, in Form einer Platte mit einer Bohrung 106 a für den Durchtritt des Mediums ähnlich der Bohrung 6 d in Fig. 2.

Auf der Oberfläche der Scheibe 106 sind zwei zueinander konzentrische, ringförmige Rippen 107 und 107′ ähnlich den Rippen 5 bzw. 5′ in den Fig. 4, 5 und 7 vorgesehen. Diese Rippen 107 und 107′ können aus einem harten und korrosionsbe­ ständigen Harz, wie Teflon, bestehen. Das gleiche Harz kann zur Beschichtung der vorstehend erwähnten Rippen 5 und 5′ der anderen Ausführungsform verwendet werden.

Wenn diese Ringdichtung 106 mit der Dichtung 6 in überlappen­ der Anordnung verwendet wird, können die Ringrippen 5 und 5′ weggeschnitten werden. Als Dichtung oder als Dichtungsring gemäß der vorstehenden Beschreibung können daher die Dichtung 6 selbst oder eine Kombination der Dichtungsscheibe 106 mit der Dichtung 6 verwendet werden, die keinerlei Ringrippen 5 und 5′ aufweist.

Claims (2)

1. Kugel-Rückschlagventil mit einem hohlzylindrischen Ven­ tilgehäuse (1), das an seinem einen Ende starr mit einem er­ sten Rohranschluß verbindbar ist und an seinem anderen Ende unter Zwischenlage einer elastischen oder elastomeren Dich­ tung (6) mit einem zweiten Rohranschluß lösbar verbunden ist, und mit einer im Ventilgehäuse (1) beweglich angeordne­ ten Ventilkugel (3), die in Schließstellung des Rückschlag­ ventils gegen die Innenseite der Dichtung (6) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß, in Öffnungsrichtung des Rückschlagventils gesehen, hinter der Dichtung (6) ein Sicherungsring (11) aus einem harten Mate­ rial angeordnet ist, der konzentrisch zur Dichtung (6) mit einer konischen und - in Schließrichtung gesehen - sich ver­ engenden Öffnung (11 a) versehen ist, gegen die die Ventil­ kugel (13) in ihrer Schließstellung zur Anlage bringbar ist.

2. Kugel-Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dichtungsring (6) mit einer geringfügig geneigten, abgestuften Außenfläche als Dichtungsfläche ge­ genüber dem zugeordneten Ende des Ventilgehäuses (1) verse­ hen ist.