DE3141121A1 - Non-return valve - Google Patents
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- E03C1/00—Domestic plumbing installations for fresh water or waste water; Sinks
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Description
.LO Φ .LO'-*"!= .L 3 U 11 21.LO Φ .LO '- * "! = .L 3 U 11 21
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Ventile zum Steuern eines Fluidstroms und im einzelnen auf Rückschlagventile der im Oberbegriff genannten Art. ■The invention relates generally to valves for controlling fluid flow and, more particularly, to check valves of the im Type mentioned in the generic term. ■
Es gibt viele verschiedene Arten von Rückschlagventilen, wobei der einfachste Typ ein Ventilelement aufweist, das einem Ventilsitz in dem Fluid-Strömungspfad zugeordnet ist. Wenn der Fluid-Druckunterschied das Fluid in der umgekehrten Richtung zu strömen veranlaßt, wird das Ventilelement auf den Sitz gedrückt, wodurch die Strömung unterbrochen wird.There are many different types of check valves, the simplest type having a valve element, which is a valve seat is assigned in the fluid flow path. When the fluid pressure difference causes the fluid to flow in the reverse direction, the valve element is pressed onto the seat, whereby the flow is interrupted.
Um eine normalerweise offene oder normalerweise geschlossene Position des Rückschlagventils vorzusehen, werden vielfach Federn benutzt. Wenn somit Rückschlagventile beispielsweise in Systemen, wie Bewässerungssystemen, benutzt werden, bei denen die stromaufwärts gelegene Seite eine Trinkwasserversorgung ist und die stromabwärts gelegene Seite giftige Chemikalien enthalten kann, muß ein Rückstrom vermieden werden, damit die Chemikalien von der Trinkwasserversorgung ferngehalten werden. Bei solchen Systemen sind die Rückschlagventile normalerweise durch Federvorspannung geschlossen. Wenn der stromabwärts befindliche Druck dem stromaufwärts befindlichen Druck des Rückschlagventils entspricht, ist somit das Rückschlagventil normalerweise geschlossen. Es bleibt geschlossen, bis der Unterschied zwischen dem stromabwärts und stromaufwärts befindlichen Druck ausreichend positiv ist, um die Federkräfte zu überwinden.A normally open or normally closed position To provide the check valve, springs are often used. If, for example, check valves are used in systems such as irrigation systems, where the upstream side is a drinking water supply and the downstream side site may contain toxic chemicals, backflow must be avoided to keep the chemicals away from the Keep drinking water supplies away. In such systems, the check valves are usually spring loaded closed. Thus, if the downstream pressure equals the upstream pressure of the check valve, then it is the check valve is normally closed. It stays closed until the difference between the downstream and upstream pressure is sufficiently positive to overcome the spring forces.
Besonders in Systemen, bei denen das Rückschlagventil Trinkwasserversorgungen schützt, ist es äußerst wichtig, sicherzustellen, daß das Rückschlagventil keine Leckerscheinung aufweist. Dementsprechend war es bisher üblich, extra starke Federn für den Vorspannvorgang zu benutzen. Die Vorspannfeder ist so ausgelegt, daß sie ein Pressen des Ventilelements gegen den Ventilsitz mit einer Kraft sicherstellt, die ausreicht, um jegliche Unregelmäßigkeiten des Ventils oder des Ventilsitzes zu überwinden, um eine Leckerscheinung zu vermeiden. Especially in systems where the check valve supplies drinking water it is extremely important to ensure that the check valve is not leaking. Accordingly it was customary to use extra strong springs for the pre-tensioning process. The preload spring is designed so that it ensures that the valve element is pressed against the valve seat with a force sufficient to remove any irregularities the valve or the valve seat to overcome in order to avoid a leak.
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Die große Federkraft hat jedoch den nachteiligen Effekt eines Druckverlustes in der Leitung. Somit besteht bei der Auslegung von Systemen mit Rückschlagventilen/ die zum Verhindern eines Rückstromes benutzt werden; immer ein Konflikt zwischen dem Wunsch, einerseits eine Leckerscheinung zu vermeiden und andererseits einen Druckabfall minimal zu halten.However, the large spring force has the disadvantageous effect of a pressure loss in the line. Thus there is in the design of systems with check valves / those to prevent a Return current can be used; always a conflict between the wish to avoid a leak on the one hand and on the other hand to keep pressure drop to a minimum.
Somit besteht seit langem ein Bedarf für wirksame Rückschlagventile, die trotz ihrer Vorspannung zu einer normalerweise geschlossenen Position und trotz des Erfordernisses eines spezifischen Druckunterschiedes für den öffnungsvorgang nichtsdestoweniger eine Leckerscheinung vermeiden und den Druckverlust verringern. In der Vergangenheit wurden zum Verhindern eines Vermischens von verunreinigtem Wasser mit einer Trinkwasserversorgung aus Sicherheitsgründen starke Federn benutzt, die in dem System zu großen Druckabfällen führen.Thus, there has long been a need for effective check valves, which despite being biased towards a normally closed position and despite the need for a specific one Pressure difference for the opening process nonetheless avoid leakage and reduce pressure drop. In the past, to prevent mixing of Contaminated water with a drinking water supply uses strong springs for safety reasons, which are too large in the system Lead to pressure drops.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines neuen und verbesserten Rückschlagventils, bei dem die beschriebenen Nachteile weitgehend vermindert oder überwunden sind.The object of the present invention is to provide a new and improved check valve in which the described Disadvantages are largely reduced or overcome.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein Rückschlagventil der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß aus durch einen Ventilkörper mit einem hindurchführenden Strömungspfad, mit einem diesen umgebenden Ventilsitz und mit einem Ventilelement, das zwischen einer Ventilöffnungsposition und einer Ventilschlxeßposition bewegbar ist, wobei das Ventilelement einen Abdichtungsring mit einer Lippe aufweist, die an dem Ventilsitz anliegt, wenn sich das Ventilelement in der Ventilschließpo:ition befindet, und die es ermöglicht, daß in der Ventilschließposition Fluiddruck die Lippe gegen den Ventilsitz zu drücken hilft.A check valve is used to solve the problem of the type mentioned in the preamble according to the invention through a valve body with a flow path leading through it, with a valve seat surrounding it and with a valve element, which is movable between a valve opening position and a Ventilschlxeßposition, wherein the valve element is a Has sealing ring with a lip which rests on the valve seat when the valve element is in the Ventilschlloßpo: ition and which allows fluid pressure in the valve closed position to help push the lip against the valve seat.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung hat der Äbdichtungsring eine Lippe, die sich an der stromaufwärts gelegenen Seite des Abdichtungsrings in Richtung zu dessem Zentrum erstreckt. Die. Lippe gibt dem Abdichtungsring eine zusätzliche Elastizität, wodurch der vom Ventilsitz umgebene. Strömungspfad durch den Abdichtungsring mit einem von einer Feder aufgebrachten minimalen DruckAccording to a further feature of the invention, the sealing ring a lip extending on the upstream side of the sealing ring towards the center thereof. The. The lip gives the sealing ring an additional elasticity, whereby the one surrounded by the valve seat. Flow path through the sealing ring with minimal pressure applied by a spring
abgedichtet wird, und zwar trotz Unregelmäßigkeiten im Ventilsitz. is sealed, despite irregularities in the valve seat.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es durch Verwenden einer Lippe an einem Abdichtungsring möglich, die Schließvorspannung des Rückschlagventils mit einem Minimum an Federstärke zu erreichen. Somit ist die Kraft der benutzten Feder viel kleiner als die Kraft der Feder, die in bekannten Rückschlagventilen benutzt wird. Somit ermöglicht das beschriebene Rückschlagventil eine absolute Abdichtung mit einem minimalen Druckverlust.According to a further feature of the present invention, by using a lip on a sealing ring, it is possible to achieve the closing preload of the check valve with a minimum of spring strength. Thus the power is used The spring is much smaller than the force of the spring used in known check valves. This enables the described Check valve provides an absolute seal with minimal pressure loss.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist es möglich, den stromaufwärts befindlichen Druck anzuwenden, um die Lippe des Abdichtungsrings in einer Abdichtungspositiori zu halten, sobald das Ventilelement an dem Ventilsitz anliegt. Der stromaufwärts befindliche Druck sorgt für ein Aufrechterhalten der Abdichtung auch dann, nachdem sich das Ventilelement von dem Ventilsitz über eine Distanz wegbewegt hat, die größer als die normale Dikke des Abdichtungsrings ist. Ein anderes Merkmal der Erfindung ermöglicht die Bestimmung der exakten Federkraft, die erforderlich ist, um das Ventilelement bei einem spezifischen Differenzdruck zu der Ventilschließposition zu drücken. Mit der Lippe nach der vorliegenden Erfindung bestimmt der Differenzdruck die Federgröße unabhängig von dem absoluten Druck. Bei dem bekannten festen Abdichtungsring ist die erforderliche Feder eine Funktion sowohl des Differenzdrucks wie auch des absoluten Drucks. Somit war es bei dem bekannten Abdichtungsring erforderlich, eine Fuder für den höchstmöglichen absoluten Druck zu verwenden.According to another feature of the invention it is possible to apply the upstream pressure to the lip of the Keep sealing ring in a sealing position once the valve element rests against the valve seat. The upstream pressure maintains the seal even after the valve element has moved from the valve seat has moved a distance greater than the normal thickness of the sealing ring. Another feature of the invention enables the determination of the exact spring force that is required to operate the valve element at a specific differential pressure to push to the valve closing position. With the lip of the present invention, the differential pressure determines the Spring size independent of the absolute pressure. In the known fixed sealing ring, the required spring is a function both the differential pressure and the absolute pressure. Thus, it was necessary with the known sealing ring, a feeder to be used for the highest possible absolute pressure.
Die Betriebsweise und die Anwendung der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend an einem bevorzugten, zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 - in einem Schnitt ein in der Schließposition befindliches Rückschlagventil mit einem Abdichtungsring, der einen Lippenabschnitt aufweist,The mode of operation and the application of the present invention are illustrated below using a preferred one in the drawing Embodiment described in more detail. They show: FIG. 1 - in a section, one located in the closed position Check valve with a sealing ring that has a lip portion,
Figur 2 - den Abdichtungsring mit dem Lippenabschnitt in einem Schnitt undFigure 2 - the sealing ring with the lip portion in a section and
.I1J' .L-L--* C: J. 3U1121 .I 1 J ' .LL - * C : J. 3U1121
Figur 3 - in einem Schnitt einen Teil des Rückschlagventils beim Öffnungsvorgang.Figure 3 - in a section a part of the check valve during the opening process.
In Figur 1 ist ein Rückschlagventil 11 mit einem Haupt- bzw. Ven~ tilkörpor 12 dargestellt. Dieser weist einen oberseitigen Deckel oder Verschluß 13 auf, der mit dem Ventilkörper durch Gewinde oder dergleichen verbunden ist. Eine O-Ringdichtung 14 verhindert eine Leckerscheinung zwischen dem Ventilkörper und dem Verschluß. Eine Einlaßöffnung 16 ist mit der stromaufwärts befindlichen Seite des hydraulischen Strömungskreises verbunden, während eine stromab gelegene Öffnung 17 die stromabwärts befindliche Seite des Strömungskreises anschließt.In Figure 1 is a check valve 11 with a main or Ven ~ tilkörpor 12 shown. This has a top cover or closure 13 which is connected to the valve body by threads or the like. An O-ring seal 14 prevents a leak between the valve body and the closure. An inlet port 16 is upstream of the hydraulic flow circuit, while a downstream port 17 is the downstream side of the flow circuit connects.
Der Strömungspfad durch den Ventilkörper 12 enthält einen den Strömungspfad umfangsmäßig umgebenden Ventilsitz 18. Ein Ventilelement 19 enthält einen Scheibenabschnitt 21, mit dem gemäß Darstellung ein Führungszylinder 22 zusammenhängend ausgebildet ist. Von der Oberseite de3 Verschlusses erstreckt sich ein Führungsbolzen 23 abwärts, auf dem der Führungszylinder reitet bzw. bewegbar ist.The flow path through the valve body 12 includes a Flow path circumferentially surrounding valve seat 18. A valve element 19 contains a disk section 21 with which, as shown, a guide cylinder 22 is formed integrally. A guide pin 23 extends downward from the top of the lock, on which the guide cylinder rides or is movable is.
An der stromaufwärts gelegenen Seite des Scheibenabschnitts 21 ist ein besonderer Abdichtungsring 24 angebracht. Es sind Mittel vorgesehen, die den Abdichtungsring an den Scheibenabschnitt angrenzend halten. Im einzelnen ist ein Mutter-Bolzen-Aufbau 26 zum Anbringen des Abdichtungsrings 24 an dem Scheibenabschnitt 21 dargestellt.A special sealing ring 24 is attached to the upstream side of the disk section 21. They are means provided that hold the sealing ring adjacent to the disc portion. In particular, there is a nut and bolt assembly 26 for attaching the sealing ring 24 to the disk portion 21 is shown.
Es sind Mittel zum Vorspannen des. Ventilelements zu der Schließposition vorgesehen. Im einzelnen ist eine Feder 27 dargestellt, die den Führungszylinder-Führungsbolzen-Aufbau umgibt und gegen den Scheibenabschnitt drückt, um diesen und den angrenzenden Abdichtungsring in Anlagebeziehung mit dem Ventilsitz 18 zu pressen. Somit befindet sich daa Ventil normalerweise' in der in Figur 1 dargestellten Schließposition.There are means for biasing the valve element towards the closed position intended. In detail, a spring 27 is shown, which surrounds the guide cylinder guide pin structure and against pushes the disk portion to press it and the adjacent sealing ring into abutment with the valve seat 18. The valve is thus normally in the closed position shown in FIG.
In den Figuren 1 und 3 sind der stromaufwärts befindliche Druck mit P1 und der stromabwärts befindliche Druck mit P2 bezeichnet.In Figures 1 and 3, the upstream pressure is labeled P1 and the downstream pressure is labeled P2.
Infolge der Vorspannungskraft der Feder 27 wird der Abdichtungsring 24 gegen den Ventilsitz 18 gepreßt. Wenn jedoch der Unterschied zwischen den Drücken P1 und P2 ausreichend positiv ist, das heißt, wenn P1 ausreichend größer als P2 ist, werden die Federkraft überwunden und das Ventilelement zu einer von dem Ventilsitz weg erfolgenden Bewegung veranlaßt, wodurch ein Fluidstrom durch das Ventil ermöglicht wird. Wenn die Kräfte des stromabwärts befindlichen Drucks und der Feder ausreichend groß sind, um die Kraft des stromaufwärts befindlichen Drucks zu überwinden, wird das Ventilelement zu der Schließposition bewegt, wobei der stromaufwärts befindliche Druck eine Abdichtkraft auf die Lippe ausübt.As a result of the pretensioning force of the spring 27, the sealing ring 24 is pressed against the valve seat 18. However, if the difference between the pressures P1 and P2 is sufficiently positive, that is, if P1 is sufficiently greater than P2, the spring force will be overcome and causes the valve element to move away from the valve seat, whereby a fluid flow is made possible by the valve. When the forces of the downstream pressure and the spring are sufficiently large are to overcome the force of the upstream pressure, the valve element is moved to the closed position, wherein the upstream pressure exerts a sealing force on the lip.
In Figur 2 ist der Abdichtungsring 24 im Schnitt dargestellt, um dessen Einzelheiten klarer zu zeigen. Der Abdichtungsring 24 hat gemäß Darstellung einen zylindrischen Körperhauptabschnitt 28, der sich über den gesamten Durchmesserbereich erstreckt (in Figur 3 als Da bezeichnet). Der Mittenabschnitt 31 des Abdichtungsrings 24 ist ein massiver Zylinder, der sich über die volle Dicke des Abdichtungsrings 24 erstreckt. Der zylindrische Mittenabschnitt ist von einer axialen Öffnung 29 durchsetzt, die ein Hindurchtreten des Bolzens des Mutter-Bolzen-Aufbaues 26 ermöglicht. Der Abdichtungsring 24 ist bei einer bevorzugten Ausführungsform kreisrund und hat eine sich vertikal erstreckende Umfangswandung 32. Diese endet in einem Lippenabschnitt 33, der sich von der stromaufwärts gelegenen Seite der Umfangswandung in Richtung zum Zentrum des Abdichtungsrings erstreckt. Eine Eigenschaft des Lippenabschnitts besteht darin, daß dann, wenn die Lippe an den Ventilsitz 18 angrenzt/ der stromaufwärts befindliche Druck P1 eine Kraft gegen die Lippe ausübt, um diese in der Sitzanlageposition zu halten. Somit arbeitet der stromaufwärts befindliche Druck mit dem stromabwärts befindlichen Drück und der Federkraft zusammen, um die Lippe in Anlageposition an dem Ventilsitz zu bringen, um hierdurch den Dichtvorgang des Abdichtungsrings zu verbessern. Die auf den Abdichtungsring ausgeübte zusätzliche Kraft ermöglicht ein Verwenden einer Feder, die kleiner ist, als es erforderlich wäre, wenn die zusätzliche Kraft (P1 · Lippenfläche) nicht zur Verfügung stünde. Somit werden durch Verwenden desIn Figure 2, the sealing ring 24 is shown in section in order to show its details more clearly. As shown, the sealing ring 24 has a cylindrical main body portion 28 which extends over the entire diameter range (denoted as Da in FIG. 3). The central section 31 of the sealing ring 24 is a solid cylinder which extends over the full thickness of the sealing ring 24. The cylindrical central section is penetrated by an axial opening 29 which enables the bolt of the nut-bolt assembly 26 to pass through. The sealing ring 24 is circular in a preferred embodiment and has a vertically extending circumferential wall 32. This ends in a lip portion 33 which extends from the upstream side of the circumferential wall in the direction of the center of the sealing ring. One property of the lip portion is that when the lip is adjacent valve seat 18 / the upstream pressure P1 exerts a force against the lip to hold it in the seated position. Thus, the upstream pressure cooperates with the downstream pressure and the spring force to bring the lip into abutment position on the valve seat, thereby improving the sealing action of the sealing ring. The additional force exerted on the sealing ring enables a spring to be used which is smaller than would be required if the additional force (P 1 * lip area) were not available. Thus, by using the
stromaufwärts befindlichen Drucks sogar in Verbindung mit einer kleinen Feder die Abdichtung verbessert und Leckerscheinungen vermieden. Der Druckabfall (head drop) in dem beschriebenen Rückschlagventil ist optimal klein.upstream pressure even in connection with a small spring improves the seal and prevents leakage. The pressure drop (head drop) in the check valve described is optimally small.
Figur 3 zeigt, wie die Lippe gegen den Sitz'gepreßt wird, so daß auch dann, wenn das Ventilelement von dem Sitz zu der Ventilöffnungsposition wegbewegt wird, die Lippe die Abdichtung aufrechterhält. Wegen der Elastizität stellt eine derartige Bewegung der Lippe eine Abdichtung auch dann sicher, nachdem der Druckunterschied P1 minus P 2 ausreicht, um die Bewegung des Ventilelements in der Stromabwärtsrichtung beginnen zu lassen.Figure 3 shows how the lip is pressed against the seat so that even when the valve element is moved away from the seat to the valve opening position, the lip maintains the seal. Because of the elasticity, such movement of the lip ensures a seal even after the pressure difference P1 minus P 2 is sufficient to keep the valve element moving to begin in the downstream direction.
Die Lippen-Ventilsitz-Anlagekraft resultiert aus dem Druck P1,The lip / seat contact force results from the pressure P1,
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der auf die Fläche 0,785 (Dm - Di ) der Lippe ausgeübt wird, wobei Dm der Durchmesser zwischen den Umfangswandungen des Abdichtungsrings und Di der zwischen den inneren Enden der Lippe gemessene Innendurchmesser sind. Diese Kraft, das heißt P1 multi- £>liziert mit der Fläche der Lippe, wird auf die Lippe ausgeübt, sobald sich diese in Anlage an dem Ventilsitz befindet, wodurch der Dichtvorgang des Abdichtungsrings unterstützt wird. Diese Kraft ermöglicht ein Verwenden einer viel kleineren Feder, wodurch Rückschlagventile mit einem minimalen Druckverlust in einem System gebildet werden. In der Praxis wurde beispielsweise der Abdichtungsring mit dem Lippenaufbau benutzt, um feste Unterlegscheiben an leckenden Ventilen einer Prüfbank zu ersetzen. Das Lecken der Ventile wurde unterbrochen. Solche Ventile sind besonders nützlich,-wenn das Lecken völlig unterdrückt werden muß, wie in Systemen, bei denen verunreinigtes Wasser stromab einer Trinkwasserversorgung benutzt wird.which is exerted on the surface 0.785 (Dm - Di) of the lip, where Dm is the diameter between the peripheral walls of the sealing ring and Di is the inside diameter measured between the inner ends of the lip. This force, i.e. P1 multi- Licates with the surface of the lip, is exerted on the lip, as soon as this is in contact with the valve seat, whereby the sealing process of the sealing ring is supported. These Force allows a much smaller spring to be used, eliminating check valves with minimal pressure drop in a system. In practice, for example, the sealing ring with the lip structure was used to secure fixed washers to replace leaking valves on a test bench. Valve leakage has been stopped. Such valves are particularly useful when leakage is completely suppressed must, as in systems where contaminated water is used downstream of a drinking water supply.
Während die Prinzipien der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einer bestimmten Vorrichtung und besonderen Anwendungen beschrieben worden sind, ist darauf hinzuweisen, daß die Beschreibung lediglich beispielhaften Charakter hat und nicht die vorliegende Erfindung beschränken soll.While the principles of the present invention are described in connection with a particular apparatus and particular applications it should be noted that the description is merely exemplary in nature and not the present one Invention is intended to limit.
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