DE3538384A1 - Rueckstroemsicherung fuer insbesondere fluessigkeiten fuehrende fluidleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rückströmsicherung für insbesondere Flüssigkeiten führende Fluidleitungen mit einem eine Einström- und eine Ausströmöffnung aufweisenden Gehäuse für einen Ventilkörper in Form eines Balles aus ins­ besondere Kunststoff, wobei im Bereich der Einströmöffnung eine gummielastische, auf einen Meridian des Balles abge­ stimmte, ringförmige Dichtung angeordnet ist.

Mit der zunehmenden Reisegeschwindigkeit von Schnell­ zügen, insbesondere Hochgeschwindigkeitszügen, können im Begegnungsverkehr erhebliche Probleme an ins Freie führenden Fluidleitungen auftreten, so etwa bei Wasserauslauf-, Über­ lauf- und Kondensatabflußrohren an Klimaanlagen. Diese Pro­ bleme rühren daher, daß bei einem Begegnungsablauf zweier Züge zunächst ein starker Druck und nachfolgend ein beträchtlicher Sog auftreten. Der Überdruck kann etwa dazu führen, daß das gerade aus einem Waschbecken auslaufende Wasser in das Wasch­ becken zurück und darüber hinaus gepreßt wird. Bei insbe­ sondere Kondensatüberläufen auch an Klimaanlagen, ist sowohl der Überdruck als auch der Unterdruck derart schädlich, daß er zu einer Beschädigung des Gerätes führen kann.

Die im Oberbegriff des Anspruches 1 näher umrissene Rückströmsicherung, die als Dichtung einen Lippendichtring vorsieht, ist an sich bekannt und wird als Rückflußsicherung insbesondere bei Altbauinstallationen verwendet, um zu ver­ hindern, daß durch eine alte, unzureichende Entwässerungs­ leitung Schmutzwasser oder Schaum in die Bade- oder Brause­ wanne zurückgedrängt werden kann. Der wesentliche Vorteil dieser bekannten Rückflußsicherung besteht in der Einfachheit ihrer Ausbildung. Sie ist im übrigen aber nur zur Abdichtung einer Durchflußrichtung bestimmt und fähig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Rückströmsicherung für insbesondere Flüssigkeiten führende Fluidleitungen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 auf sehr einfache Weise so weiterzubilden, daß sie sich in beson­ derem Maße für Fluidleitungen in Eisenbahnfahrzeugen eignet, in denen hohe Über- und Unterdrucke zu beherrschen sind.

Die Erfindung löst diese Aufgabe in erster Linie und im wesentlichen dadurch, daß im Bereich der Auströmöffnung eine weitere, gleiche Dichtung angeordnet ist und daß der Ball rückstellfederbelastet gegenüber dem Gehäuse abgestützt ist, derart, daß er unter normalen, betriebsmäßigen Druckverhält­ nissen in der Fluidleitung sowohl die Einströmöffnung als auch die Ausströmöffnung freihält, jedoch die eine oder die andere Öffnung bei Überschreiten eines bestimmten Druckes absperrt.

Durch die Anordnung einer zweiten Ringdichtung im Bereich der Auslauföffnung ist es möglich, die Rückströmsicherung sowohl bei Überdruck als auch bei Unterdruck wirksam werden zu lassen. Die rückstellfederbelastete Abstützung des Balles gegenüber dem Gehäuse sorgt dafür, daß das Ventil in Abhängig­ keit von der Stärke der Rückstellfederbelastung nur ab einem bestimmten Über- oder Unterdruck die entsprechende gehäuse­ seitige Öffnung verschließt, ansonsten aber eine beide Öff­ nungen freigebende Mittelstellung einnimmt, die ein unge­ hindertes Passieren des Flüssigkeits- oder Luftstromes unter normalen Bedingungen ermöglicht. Der Ball kann wie beim Stand der Technik als Hohlkugel schwimmfähig ausgebildet sein, so daß - bei lotrechter Rohrleitung - sein erhöhter Auftrieb Teil der Rückstellkraft ist. Im übrigen ist ein schwimmfähiger Hohlkörper besonders leicht, wodurch ein schnelles Ansprechen erreicht wird und die Ansprechschwelle auf einfache Weise durch die Rückstellfederkraft bestimmbar ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung besteht darin, daß der Ball an einem am Gehäuse verankerten, federbaren Halter angeordnet ist. Der Halter kann aus einem draht- oder blattfederartigen Bügel bestehen, der an einem Steg gehäuse­ fest gehalten ist und den Ball zwischen seinen Schenkeln faßt.

Bei Verwendung eines schwimmfähigen Balles, also einer Hohlkugel, ist es zweckmäßig, wenn der Ball von einer Hohl­ achse durchgriffen ist, deren Mantel mit dem des Balles abge­ dichtet verbunden ist und die Schenkel des Halters in die Enden der Hohlachse eingreifen. Hierdurch ist nicht nur eine sehr einfache Halterung des Balles am Halter gewährleistet, sondern es wird auch verhindert, daß Flüssigkeit in den Hohl­ raum des Balles eintreten kann und dadurch die Kraftverhält­ nisse geändert werden.

Ein besonders vorteilhaftes Merkmal besteht darin, daß das Gehäuse eine von einem Deckel verschließbare Revisions­ öffnung aufweist und der Halter an diesem Deckel befestigt ist. Nach Abnahme des Deckels läßt sich dieser zusammen mit dem Ball und seinem Halter vom Gehäuse entnehmen und eine Reparatur bzw. ein Teileaustausch leicht vornehmen.

Der Deckel kann mittels Spannbändern am Gehäuse festleg­ bar sein.

Das Gehäuse kann auch aus zwei gleichen Gehäusehälften bestehen, zwischen denen der Halter formschlüssig aufgenommen ist. Dabei kann der Halter an einem Haltering befestigt sein, der in einem bei zusammengefügten Gehäuseteilen umlaufenden hinterschnittenen Ringraum einliegt, welcher zum Gehäuseinnen­ raum hin in eine Wandausnehmung zum Durchgriff eines Verbin­ dungssteges zum Halter mündet. Eine derartige Anordnung er­ leichtert die Anbringung des Halters am Gehäuse und hält ihn dort sicher fest. Die beiden Gehäuseteile können mit Hilfe von Schrauben, Schellen oder dgl. zusammengehalten werden.

Vorteilhaft ist der Gehäuseinnenraum hohlkugelartig ausgebildet. Dies hat insbesondere den Vorteil, daß die Strö­ mung, sofern die Rückströmsicherung nicht in Tätigkeit ist, praktisch keine hinterschnittenen oder toten Räume vorfindet und somit der Innenraum des Gehäuses vom Fluid bestmöglich durchspült wird.

Die Dichtungen können aus Ringscheiben bestehen, die mit geringem Überstand von der Gehäuseinnenwandung in darin eingearbeiteten Aufnahmenuten eingelegt sind, wobei die Auf­ nahmenuten in einer zur Strömungsachse lotrechten Ebene ver­ laufen und die Dichtringe einen flachrechteckigen Querschnitt aufweisen. Folglich bilden auch die Dichtungen keine störenden Durchflußhemmnisse und auch keine nennenswerten Toträume zur Ablagerung von Verunreinigungen oder dgl. aus. Bei Verwen­ dung von Dichtringen mit flachrechteckigem Querschnitt in in der lotrechten Ebene zur Strömungsrichtung ergibt sich, daß der Dichtkörper im Dichtzustand auf die ihm zugekehrte innere Ringkante des Dichtrings trifft, wodurch trotz der Verwendung besonders einfacher Dichtringe eine sehr wirksame Dichtung erzielt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier in den Zeich­ nungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Rückströmsicherung,

Fig. 2 eine Stirnansicht und

Fig. 3 eine andere Ausführung im Längsschnitt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bildet das Gehäuse 10 eine Lötkonstruktion aus Messingteilen. Es umfaßt einen mit einer Revisionsöffnung 11 versehenen Teilzylinder 12 mit stirn­ seitigen, eine Einströmöffnung 13 und eine Auströmöffnung 14 belassenden Ringscheiben 15, 16, an denen ein Zulaufrohr 17 bzw. ein Ablaufrohr 18 angebracht sind. Statt der dar­ gestellten horizontalen Lage ist auch eine geneigte oder vertikale Anordnung ohne weiteres möglich.

Im Bereich der Einströmöffnung 13 und der Auströmöffnung 14 ist jeweils mittels eines Spannringes 19 bzw. 20 eine ringförmige Lippendichtung 21 bzw. 22 gehalten. Der Ring­ querschnitt besitzt eine dreieckige Form mit geneigter Außen­ fläche zur druckbeeinflußten Verstärkung der Ventilschließ­ kraft in der Sperrstellung. Die Ringkanten 19 a bzw. 20 a der Spannringe 19, 20 dienen als Anschlag für einen Ventilkörper 23.

Der Ventilkörper 23 ist ein Hohlkörper aus Kunststoff und wird im folgenden als Ball 24 bezeichnet. Der Ball 24 ist an einem federelastischen Halter 25 gehäusefest gehalten. Er nimmt die in Fig. 1 mit durchgezogener Linienführung einge­ zeichnete Mittelstellung ein, sofern in der Fluidleitung kein überhöhter Druck oder Unterdruck auftritt.

Mit seinem ballfernen Ende ist der Halter 25 mit einem Steg 26 an einem Lagerböckchen 27 befestigt, das seinerseits an einem die Revisionsöffnung 11 verschließenden Deckel 28 angebracht ist. Unter Zwischenlage von Dichtstreifen 29 ist der in seiner Krümmung derjenigen des Gehäuseteils 12 ange­ paßte Deckel 28 mit Hilfe von Spannbändern 30 am Gehäuse­ körper 12 befestigt. Eine Bandspanneinrichtung ist in Fig. 2 mit 31 bezeichnet. Die Revisionsöffnung 11 besitzt eine lichte Weite, die es gestattet, zugleich mit dem Deckel 28 auch den Ball 24 aus dem Gehäuseteil 12 entnehmen zu können.

Der Ball 24 ist mittels des Halters 25 möglichst genau mittig zwischen den beiden Lippendichtungen 21 und 22 ge­ halten, so daß er im jeweiligen Verschlußzustand bezüglich beider Lippendichtungen 21 und 22 dieselbe zentrierte Stellung einnehmen kann.

Im übrigen weist der Halter 25 beim Ausführungsbeispiel im wesentlichen eine Bügelform auf und faßt den Ball 24 zwi­ schen seinen Schenkeln 32, 33, wobei die aufeinanderzuge­ bogenen Schenkelenden 32 a und 33 a in einem Balldurchmesser 34 liegen. Hier kann eine, den Innenraum des Balls nach außen hin abdichtend am Ball gehaltene Hohlachse angeordnet sein, in die von außen der Halter 25 mit seinen einwärts gebogenen Schenkelenden 32 a und 33 a eingreifen kann.

Der Halter 25 kann einstückig sein oder zwei Teil- Schenkeln 25 a, 25 b aufweisen, deren Stege 26 im Lagerböckchen 27 verankert sind. Der Halter 25 kann aus einem Blattfederma­ terial oder auch aus einem Draht, aus Metall oder Kunststoff, bestehen. Wesentlich ist, daß seine Federeigenschaft unter normalen betriebsmäßigen Druckverhältnissen die Rückstellung des Balles 24 in eine Mittelstellung zwischen den Lippen­ dichtungen 21 und 22 bewirkt, so daß sowohl die Einström­ öffnung 13 als auch die Ausströmöffnung 14 offengehalten werden.

Erhöht sich nun in der Fluidleitung der Druck in einer solchen Weise, daß die Rückstellfederkraft des Halters 25 überfordert ist, wird der Ball 24 z.B. nach links in die mit gestrichelter Linienführung dargestellter Position verbracht, in der er mit der Lippendichtung 21 den Verschluß der Fluid­ leitung 17 bewirkt. Im Falle eines erheblichen Unterdrucks nimmt der Ball entsprechend die mit der Ringdichtung 22 zu­ sammenwirkende, mit strichpunktierter Linienführung dar­ gestellte Endposition ein.

Durch Wahl der Materialstärke und/oder Geometrie des Halters 25 im Zusammenhang mit den Auftriebseigenschaften (bei geneigter oder senkrechter Leitungsanordnung) des Balles 24 kann eine Einstellung vorgenommen werden, die ab einem definierten Über- bzw. Unterdruck die jeweilige Ventilschließ­ stellung bewirkt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 besteht das Gehäuse 10 aus den beiden spiegelbildlich gleichen bzw. iden­ tischen Gehäusehälften 10 a und 10 b, die aus Kunststoff oder auch aus Metallguß, insbesondere Messingguß gefertigt sein können. Wie aus der Figur ersichtlich, sind die beiden Gehäuse­ hälften unter Zwischenlage einer Ringdichtung 40 mit einem schellenartigen Spannring 41 aneinandergehalten.

Die beiden zusammengefügten Gehäuseteile 10 a und 10 b bilden einen umlaufenden, hinterschnittenen Ringraum 36 mit einer Wandausnehmung 37, also eine umlaufende Nut mit im Querschnitt T-förmiger Gestalt, aus. In diesem Ringraum 36 ist ein Haltering 35 flachrechteckigen Querschnitts eingelegt. An der Innenseite dieses Halteringes 35 ist an einer Stelle ein Verbindungssteg 26 angeschweißt, der die Wandausnehmung 37 durchgreift und der den Halter 25 trägt.

Der Gehäuseinnenraum 10 c besitzt im wesentlichen halb­ kugelartige Kontur mit glatten, gewölbten Wandungen 10 d.

In diese Wandungen 10 d ist in jeder Gehäusehälfte 10 a und 10 b eine Radialringnut 38 zur Aufnahme je eines Dichtringes 22 a eingeschnitten. Die Dichtringe 22 a besitzen, wie die Fig. 3 zeigt, einen flachrechteckigen Querschnitt; die nach innen weisenden Ringkanten 22 b dienen als Dichtkanten im Zusammenwirken mit dem Ball 24.

Durch die hohlkugelartige Gestaltung des Gehäuseinnen­ raums 10 c und die gegenüber der Gehäuseinnenwandung 10 d nur sehr geringfügig überstehenden Dichtringe 22 a werden Durchfluß­ behinderungen für das Fluid vermieden. Auch werden Toträume weitestgehend vermieden, in denen sich Ablagerungen ansammeln können.

Claims (11)

1. Rückströmsicherung für insbesondere Flüssigkeiten führende Fluidleitungen mit einem eine Einström- und eine Ausströmöffnung aufweisenden Gehäuse für einen Ventilkörper in Form eines Balles aus insbesondere Kunststoff, wobei im Bereich der Einströmöffnung eine gummielastische, auf einen Meridian des Balles abgestimmte, ringförmige Dichtung ange­ ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Aus­ strömöffnung (14) eine weitere, gleiche Dichtung (22) ange­ ordnet ist und daß der Ball (24) rückstellfederbelastet gegen­ über dem Gehäuse (10) abgestützt ist, derart, daß er unter normalen, betriebsmäßigen Druckverhältnissen in der Fluid­ leitung sowohl die Einströmöffnung (13) als auch die Ausström­ öffnung (14) freihält, jedoch die eine oder die andere Öffnung (13; 14) bei Überschreiten eines bestimmten Druckes absperrt.

2. Rückströmsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ball (24) an einem am Gehäuse (10) ver­ ankerten, federbaren Halter (25) angeordnet ist.

3. Rückströmsicherung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Halter (25) aus einem draht- oder blattfeder­ artigen Bügel besteht, der an einem Steg (26) gehäusefest gehalten ist und den Ball (24) zwischen seinen Schenkeln (32, 33) faßt.

4. Rückströmsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ball (24) von einer Hohl­ achse durchgriffen ist, deren Mantel mit dem des Balles (24) abgedichtet verbunden ist, und daß die Schenkelenden (32 a, 33 a) des Halters (25) in die Enden der Hohlachse eingreifen.

5. Rückströmsicherung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) eine von einem Deckel (28) verschließbare Revisionsöffnung (11) aufweist und der Halter (25) an diesem Deckel (28) befestigt ist.

6. Rückströmsicherung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Deckel (28) mittels Spannbändern (30) am Gehäuse (10) festlegbar ist.

7. Rückströmsicherung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) aus zwei gleichen Gehäusehälften (10 a, 10 b) besteht, zwischen denen der Halter (25) formschlüssig aufgenommen ist.

8. Rückströmsicherung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Halter (25) an einem Haltering (35) be­ festigt ist, der in einem bei zusammengefügten Gehäuseteilen (10 a, 10 b) umlaufenden, hinterschnittenen Ringraum (36) ein­ liegt, welcher zum Gehäuseinnenraum (10 c) hin in eine Wand­ ausnehmung (37) zum Durchgriff eines Verbindungssteges (26) zum Halter (25) mündet.

9. Rückströmsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gehäuseinnenraum (10 c) hohlkugelartig ausge­ bildet ist.

10. Rückströmsicherung nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (22) aus Ringscheiben (22 a) bestehen, die mit geringem Überstand von der Gehäuse­ innenwandung (11 d) in darin eingearbeiteten Aufnahmenuten (38) eingelegt sind.

11. Rückströmsicherung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Aufnahmenuten (38) in einer zur Strömungs­ achse (39) lotrechten Ebene verlaufen und die Dichtringe (22 a) einen flachrechteckigen Querschnitt aufweisen.