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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Drosselrückschlagventil, insbesondere für
Luft, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Ventilsitz und einem mit diesem zusammenwirkenden
Ventilelement, sowie einer den Ventilsitz umgehenden Drossel bohrung, deren Durchflußquerschnitt
durch ein Drosselelement veränderbar ist.
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Drosselrückschlagventile der vorgenannten Art sind in der Steuerungstechnik
vielfach verwendete Elemente. Diese bekannten Ventile haben jedoch ein relativ großes
Bauvolumen und hohen konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Drosselrückschlagventil
mit kleinem Bauvolumen und geringem konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand
zu schaffen.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das Drosselelement
in Form einer Buchse ausgebildet ist, die um die Längsachse des Ventils drehbar
ist.
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Vorzugsweise besteht die Drossel buchse aus Kunststoff und sie ist
in Axialrichtung geschlitzt, so daß sie auf den die Drosselbohrung enthaltenden
zylindrischen Abschnitt des Gehäuses radial aufsetzbar bzw. aufschnappbar ist.
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Zweckmäßigerweise ist der Innendurchmesser der Drossel buchse etwas
geringer als der Außendurchmesser dieses zylindrischen Abschnittes des Gehäuses,
so daß die Drosselbuchse unter Vorspannung auf diesem Abschnitt sitzt, wodurch die
Drosselbohrung abgedichtet wird.
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Die aus Drosselbohrung und Drosselbüchse bestehende Drossel hat vorteilhafterweise
eine im wesentlichen lineare Durchflußcharakteristik.
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Zweckmäßigerweise ist die Drossel buchse an ihrem Außenumfang mit
wenigstens einer, einen Mitnehmer bildenden Rippe versehen, die in eine entsprechende
Aussparung einer die Drossel buchse umgreifenden Einstellbuchse paßt, durch welch
letztere die Drosselbuchse verdrehbar und damit verstellbar ist.
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Die Einstellbuchse hat vorzugsweise an ihrer Innenwand einen Ansatz,
der in beiden Drehrichtungen an einen im Gehäuse gehaltenen Querstift anschlägt,
wodurch der Verdrehwinkel der Einstellbuchse begrenzt und bestimmt ist.
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Zweckmäßigerweise ist die Einstellbuchse in Umfangsrichtung selbsthemmend
auf das Gehäuse aufgesetzt, beispielsweise durch Reibung an O-Ringen, die das Gehäuse
nach außen abdichten.
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Vorzugsweise ist die aus-einem Kunststoffmaterial bestehende Einstellbuchse
in Axialrichtung durch einen Bund des Gehäuses fixiert, über den-sie unter elastischer
Aufweitung übergeschoben werden kann.
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Schließlich liegen die beiden Anschlüsse des Ventils vorteilhafterweise
in einer Achse.
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Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend
anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert, in der Fig. 1 im Schnitt eine erste
Ausführungsform eines Drosselrückschlagventiles zeigt.
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Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie 11-11 von Fig. 1.
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Fig. 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie III-III von Fig. 1.
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Fig. 4 zeigt im Schnitt eine weitere Ausführungsform eines Drosselrückschlagventiles.
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Fig. 5 zeigt eine Ansicht des Drosselelementes.
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Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt des Drosselelementes nach Fig. 5 und
Fig. 7 zeigt eine Abwicklung des Drossel elementes nach den Fig. 5 und 6.
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Das Drosselrückschlagventil 10 nach Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse
12 mit einem Anschluß 14 und einem Anschluß 16. Die beiden Anschlüsse 14 und 16
liegen koaxial zueinander, d.h. auf derselben Achse 60, die im beschriebenen Beispiel
die Mittelachse des Ventils ist. Im Gehäuse 12 ist ein Ventilsitz 18 ausgebildet,
im beschriebenen Beispiel ein Kegelsitz, mit dem ein Ventilelement in Form einer
Kugel 20 zusammenwirkt. In Richtung vom Anschluß 14 zum Anschluß 16 ist der Weg
der Kugel 20 durch einen im Gehäuse sitzenden und gehaltenen Querstift 22 begrenzt.
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Vom Anschluß 14 aus zweigt quer zur Mittelachse 60 eine Drossel bohrung
24 ab, deren Durchflußquerschnitt mittels einer Drossel büchse 26 geöffnet, geschlossen,
sowie auf beliebige Zwischenstellungen einstellbar ist.
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Die Drossel bohrung 24 führt zu einem Ringraum 66, der zwischen dem
Gehäuse 12 und einer Einstellbüchse 32 ausgebildet ist. Von diesem Ringraum 66 zweigt
eine Querbohrung 28 ab, die den Ringraum 66 mit dem Anschluß 16 verbindet.
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Durch die Drossel bohrung 24, die vom Anschluß 14 her gesehen vor
dem Ventilsitz 18 ausgebildet ist, den Ringraum 66 und die Querbohrung 28, die hinter
dem Ventilsitz 18 ausgebildet ist, wird der letztere umgangen.
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Das Gehäuse 12 ist nach außen durch 0-Ringe 30 abgedichtet, die zwischen
dem Gehäuse 12 und der Einstellbüchse 32 angeordnet sind.
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Die Drosselbüchse 26 hat, wie Fig. 3 zeigt, an ihrem Außenumfang radial
nach außen.stehende und axial verlaufende Rippen 34, im beschriebenen Beispiel drei,
die in entsprechende Aussparungen der Einstellbüchse 32 eingrei;en, so daß durch
eine Drehung der letzteren die Drossel büchse 26 um die Mittelachse 60 verdreht
und eingestellt werden kann. Wie Fig. 2 zeigt, ist die Einstellbüchse 32 mit einem
radial nach innen vorstehenden Ansatz 36 versehen, durch den in Verbindung mit dem
Querstift 22 der Verdrehwinkel der Einstellbüchse 22 begrenzt wird. In Fig. 2 ist
eine Endstellung der Einstellbüchse 32 dargestellt, wobei hier eine der Stirnflächen
des Ansatzes 36 am Querstift 22 anschlägt.
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Aus dieser Stellung kann die Einstellbüchse 32 im Gegenuhrzeigersinn
verdreht werden, bis die andere Stirnfläche des Ansatzes 36 am Querstift 22 anschlägt.
Im dargestellten Beispiel beträgt der 0 Verdrehwinkel etwa 300-320°.
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Fig. 5 zeigt eine Vorderansicht der Drossel büchse 26. Die Drosselbüchse
hat, wie dargestellt, eine Aussparung I oder einen Schlitz 42, der genügend breit
ist, daß die Drosselbüchse 26, die aus einem ausreichend elastischen Kunststoffmaterial
besteht, radial, d.h.
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quer zur Mittelachse 60 des Ventiles über den zylindrischenAbschnitt
46, in welchem die Drossel bohrung 24 ausgebildet ist, geschoben und aufschnappbar
ist. Der Ausschnitt oder Schlitz 42 hat beispielsweise eine Breite von 50-55°.
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Wie Fig. 6 zeigt, hat die Drosselbüchse 26 eine innere zylindrische
Wand 48, die in einen sich radial nach außen sich erweiternden Wandteil 50 übergeht,
wobei die Kante zwischen den beiden Wandteilen 48 und 50 die Drossel kurve 44 bildet.
Wie Fig. 6 zeigt, liegt die Drosselkurve 44 schräg zur Längsmittelachse der Drossel
büchse 26.
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Der sich erweiternde Wandteil 50, den man als Drosselfläche bezeichnen
kann, schneidet die Stirnfläche 54 der Drossel büchse 26 längs einer Spirale 52,
wie Fig. 5 zeigt. (In der Praxis wird die Spirale 52 jedoch zweckmäßigerweise durch
mehrere ineinander übergehende Kreisbogen unterschiedlichen Durchmessers gebildet;
Die Spirale 52 erstreckt sich über einen Umfangswinkel von etwa 2700 und sie beginnt
an der Innenwand 48 der Drossel büchse 26. Der Radius der Innenwand 48 beträgt bei
der dargestellten Ausführungsform z.B. 6mm und die Spirale erweitert sich bis zu
ihrem Ende an der Stirnfläche 68 auf einen Radius von etwa 8mm. Die Neigung der
Drosselfläche 50 zur Innenwand 48, d.h. der Winkel ohr in Fig. 6, ist veränderlich
und liegt etwa zwischen 60 in der Schnittebene 70 und etwa-15° am Ende der Spirale
in der Stirnfläche 68.
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Die Drosselfläche 50 braucht nicht diese Form zu haben, sie kann auch
konkav oder konvex gewölbt sein, oder sie kann völlig wegfallen, so daß nur die
Drossel kante 44 ohne anschließende Drosselfläche bleibt, es hat sich aber gezeigt,
daß bei der dargestellten und beschriebenen Form der Drossel fläche 50 die Drossel
eine im wesentlichen lineare Durchflußcharakteristik hat.
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Das Ventil nach Fig. 1 öffnet, wenn das Druckmittel vom Anschluß 14
zum Anschluß 16 fließt und es schließt in umgekehrter Strömungsrichtung.
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Das Ventil nach Fig. 4 ist im wesentlichen gleich aufgebaut wie das
Ventil nach Fig. 1, es schließt jedoch, wenn das Durchflußmittel, z.B. die Luft,
vom Anschluß 14 zum Anschluß 16 strömt, und es öffnet in umgekehrter Strömungsrichtung.
Um die Kugel 20 bei Strömungsrichtung vom Anschluß 16 zum Anschluß 14 zu halten,
ist in den Anschluß 14 eine Haltebüchse 38 eingesetzt, z.B. eingepreßt, die einen
querverlaufenden Steg 40 besitzt, an welchem die Kugel 20 bei Strömung vom Anschluß
16 zum Anschluß 14 anschlägt.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist somit für die Halterung der
Kugel 20 der Steg 40 vorgesehen, während der Querstift 22 als Anschlag für die Verdrehung
der Einstellbüchse 32 dient, bei der Ausführungsform nach Fig. 1 hingegen übernimmt
der Querstift 22 diese beiden Funktionen, d.h. er dient sowohl als Anschlag für
die Kugel 20, wie auch als Anschlag für die Drehbewegung der Einstellbüchse 32.
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In beiden Ausführungsformen hat die Einstellbüchse 32 einen radial
einwärts gerichteten Bund 56 an ihrem einen Ende und das Gehäuse 12 hat einen radial
auswärts gerichteten Bund 58. Beim Zusammenbau des Ventils wird daher, nachdem die
anderen Teile eingebaut sind, die Einstellbüchse 32 mit ihrem vorderen, zum Bund
56 entgegengesetzten Ende über den Bund 58 des Gehäuses geschoben, worauf der Bund
56 der Einstellbüchse 32 unter elastischer Aufweitung über den Bund 58 des Gehäuses
12 gedrückt wird, bis der Bund 56 hinter dem Bund 58 wieder aufgrund seiner Eigenelastizität
in seine ursprüngliche Form zurückschnappt und hinter dem Bund 58 einrastet.
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Die Einstellbüchse 32 hat an ihrem Außenumfang zur besseren Handhabung
eine Riffelung 64 und sie ist ferner, was nicht dargestellt ist, mit einer Skala
versehen, während am Gehäuse 12 eine,ebenfalls nicht-dargestellte, Markierung angebracht
ist, so daß die Einstellbüchse und damit die Drossel büchse 26 exakt einstellbar
ist. Die Skala kann eine Maßskala mit Maßzahlen oder auch ein geeignetes Symbol
sein.
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Die Drossel büchse 26 sitzt mit Vorspannung auf dem zylindrischen
Abschnitt 46 des Gehäuses, so daß durch diese Vorspannung die Drosselbohrung 24,
wenn sie durch die Drosselbüchse 26 verschlossen ist, ausreichend abgedichtet wird.
Zu diesem Zweck ist der Innendurchmesser der Drosselbüchse 26 etwas geringer als
der Außendurchmesser des zylindrischen Abschnittes 46 des Gehäuses 12.
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Die beiden 0-Ringe 30, die das Ventil nach außen abdichten, dienen
ferner als Sicherung gegen ungewolltes Verdrehen der Einstellbüchse 32. Da die O-Ringe
30 zwischen dem Gehäuse und der Einstellbüchse angeordnet sind und unter radialem
Druck an der Innenwand der Einstellbüchse anliegen, reicht die Reibung zwischen
den O-Ringen und der Einstellbüchse 32 aus, die letztere in der jeweils eingestellten
Position zu halten.
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Schließlich sind die Anschlüsse 14 und 16 der Ventile nach den Fig.
1 und 4 mit geeigneten Anschlußgewinden 62 ausgestattet.
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Das Ventil nach der Erfindung arbeitet folgendermaßen: Wenn in der
Ausführungsform nach Fig. 1 die Luft vom Anschluß 14 in Richtung zum Anschluß 16
strömt, öffnet das Ventil und die Kugel 20 liegt am Querstift 22 an. Damit ist der
Durchgang vom Anschluß 14 zum Anschluß 16 frei. Steigt der Druck im Anschluß 16
über den Druck im Anschluß 14, so wird die Kugel 20 gegen den Ventilsitz 18 gedrückt
und das Ventil schließt. Die Luft strömt dann vom Anschluß 16 über die Querbohrung
28 und den Ringraum-66 zu und durch die mehr oder weniger geöffnete Drossel bohrung
24 und von dort zum Anschluß ?4. Der Durchflußquerschnitt der Drosselbohrung 24
wird durch Verdrehen der Einstellbüchse 32 und damit der Drosselbüche 26 nach Wunsch
eingestellt, da durch eine Verdrehung der Drossel büchse 26 die Lage der Drossel
kurve 44 relativ zur Drosselbohrung 24 verändert wird.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 öffnet das Ventil wenn die Luft
vom Anschluß 16 zum Anschluß 14 strömt, wobei die Kugel 20 am Steg 40 anschlägt.
Obersteigt der Druck im Anschluß 14 den Druck im Anschluß 16, so schließt das Ventil,
womit der direkte Weg vom Anschluß 14 zum Anschluß 16 gesperrt ist. Die Luft strömt
dann vom Anschluß 14 durch die mehr oder weniger geöffnete Drossel bohrung 24 in
den Ringraum 66 uns aus diesem über die Querbohrung 28 zum Anschluß 16. Die Einstellung
des
Durchflußquerschnittes der Drossel bohrung 24 erfolgt in derselben Weise wie beim
Ventil nach Fig. 1.
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Die Drosselbohrung 24 hat zweckmäßigerweise Kreisquerschnitt, sie
kann aber auch rechteckig, dreieckig oder in anderer Form ausgebildet sein. Als
Material für die Drosselbüchse 26 eignet sich insbesondere Polyamid.