DE3703114C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelrückschlagventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Kugelrückschlagventil enthält im einfachsten Fall eine Kugel aus Metall, Kunststoff oder Keramik als Absperrkörper, die an einer ringförmigen Kante oder einer kalottenförmigen Fläche dichtet.

Aus der US-PS 37 96 230 ist ein Kugelrückschlagventil bekanntgeworden, bei dem die Kugel eine kegelige Ausnehmung auf­ weist, die mit einer kegeligen Führung auf der dem Ventilsitz gegenüberliegenden Seite der Kugel zusammenwirkt. Im geschlosse­ nen Zustand besteht zwischen der Ventilkugel und dem kegeligen Führungskörper, der von Durchgangskanälen durchsetzt ist, kein Kontakt. Erst in der Offenstellung greift der Führungskör­ per in die kegelige Ausnehmung ein und zentriert dadurch die Kugel, welche daher durch ungleichförmige Strömungs­ bedingungen gehindert ist, radial auszuwandern oder zu schwingen.

Abgesehen davon, daß das bekannte Kugelrückschlagventil einen relativ hohen Strömungswiderstand aufweist, besteht der weitere Nachteil, daß ein definiertes Ansprechverhal­ ten bei vorgegebenem Strömungsdruck nicht sichert. Beim Öffnen des Ventils kann die Strömung eine Drehbewe­ gung der Kugel erzeugen. Dadurch ergibt sich ein instabiler Zustand, der den Durchflußwiderstand erhöht. Es kommt zu einem Flattern des Ventils, d. h. zu einem Auf- und einem Abschwingen der Kugel, bis der Strömungsdruck ausreicht, die Kugel ständig in Offenstellung zu halten. Ein der­ artiges Verhalten eines Rückschlagventils ist jedoch für manche Anwendungszwecke unerwünscht, vor allem, wenn ein präziser wiederkehrender Ansprechdruck gefordert wird.

Aus der JP 59/1 47 171 ist ein Kugelrückschlagventil der eingangs genannten Art bekanntgeworden. Die Ventilkugel weist eine Sackbohrung auf, in die eine stationäre zylin­ drische Führungsstange eingreift. Eine von der Führungs­ stange umgebene Druckfeder drückt die Kugel in Richtung Ventilsitz.

Auch eine derartige ständige Führung der Ventilkugel ver­ hindert nicht, daß ab bestimmten Strömungsgeschwindig­ keiten die Kugel in Rotation versetzt wird. Dies kann dann zu einer anteiligen Querströmung um die Kugel herum zu­ mindest im Grenzschichtbereich der Kugel führen, was zu einer Wirbelbildung hinter der Kugel und damit zu einem erhöhten Strömungswiderstand führt. Ein örtlich be­ grenzter Minderdruck kann überdies den Ansprechdruck beein­ flussen sowie zu einem Auf- und Abschwingen der Kugel führen, bis der Strömungsdruck ausreicht, die Kugel ständig in Offenstellung zu halten. Ein präzises Ansprechverhalten wird daher bei diesem Ventil ebenfalls nicht er­ halten.

Bei dem zuletzt genannten Kugelrückschlagventil ist außerdem nachteilig, daß sich die Sackbohrung bei Ver­ wendung nicht reiner Strömungsmittel oder reaktionsfähiger, d. h. zum Beispiel aushärtbarer Strömungsmittel nach relativ kurzer Betriebszeit zusetzen kann, was zu einem Nichtöffnen bzw. zum Öffnen mit begrenztem Hub und damit zum Versagen des Ventils führt. Die Kugel hebt zum Beispiel vom Sitz ab, kehrt jedoch nicht genügend schnell auf den Sitz zurück, weil sie durch Verklebung behindert wird. Ein Hängenbleiben der Kugel kann insbesondere dann geschehen, wenn die Kugel nicht durch Schwerkraft zum Sitz zurück­ kehren kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kugelrück­ schlagventil zu schaffen, das auf eingestellte Druckwerte reproduzierbar präzise auch bei Verwendung verunreinigter oder reaktionsfähiger Strömungsmittel anspricht, bei dem ein Flattern der Ventilkugel unterbunden ist und das der Strömung wenig Widerstand bietet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichnungs­ teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungswesentlich ist, daß in einem radialen durch­ gehenden Schlitz der Kugel eine gehäusefeste Führungszunge eingreift, die die federbelastete Kugel gegen Rotation sichert. Eine drehfest geführte Kugel hat außerdem den Vorteil, daß sie eine gute Abdichtung am Ventilsitz garan­ tiert. Die Kugel kann sich in den Ventilsitz einarbeiten; beim wiederholten Schließen des Ventils gelangen die passend gewordenen Flächen von Kugel und Ventilsitz stets in die gleiche Lage relativ zueinander.

Zwischen dem Führungsschlitz in der Kugel und der Führungs­ zunge kann ausreichend Spiel vorhanden sein, wodurch ver­ hindert wird, daß sich Verstopfungen oder Verklebungen ergeben, zum Beispiel infolge des Verklebens von Kunstharz oder Farbe oder dergleichen.

Die beschriebene Führung der Kugel eines Kugelrückschlag­ ventils sorgt für das Ansprechen des Ventils bei einer vorgegebenen Druckdifferenz, stellt eine hervorragende Dichtigkeit sicher und verhindert ein Flattern während des Öffnungsvorgangs.

Bei der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 weist die Führungszunge mindestens einen seitlichen Ansatz auf. In das Ventilgehäuse ist eine Hülse eingesetzt, die an einem Ende einen achsparallelen Schlitz aufweist, der mit dem Ansatz zusammenwirkt. Auf diese Weise kann die Füh­ rungszunge einfach montiert und in ihrer Lage gesichert eingebaut werden.

Bei der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 ist durch achsparallele Schlitze in der Führungszunge ein Auf­ nahmefinger gebildet, auf dem die schraubenförmige Ventil­ feder sitzt. Die Führungszunge ist dadurch gleichzeitig als Führung für die Ventilfeder ausgebildet. In der weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 4 weist der Führungs­ schlitz der Ventilkugel mittig eine sich radial erstreckende Erweiterung auf zur Aufnahme der Feder. Dadurch wird ver­ hindert, daß die Feder außermittig auf die Ventilkugel einwirkt. Die Feder dient daher ebenfalls einer radialen Stabilisierung der Ventilkugel.

Die Erfndung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Rückschlagventil nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt der Ventilkugel für das Ventil nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Rückansicht der Ventilkugel nach Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein hülsenförmiges Ventilgehäuse 10 zu er­ kennen, das aus einem Stück geformt ist. Ein Endabschnitt hat einen geringeren Außendurchmesser und ist mit einem Außengewinde 11 versehen. Im übrigen ist die Außenseite als Sechskant geformt. An einen ersten Bohrungsabschnitt 12 schließt sich ein erweiterter Bohrungsabschnitt 13 an, der zum Bohrungsabschnitt 12 hin einen kalottenförmigen Ventilsitz 14 bildet und der zum Bohrungsabschnitt 15 einen konischen Bohrungsabschnitt 16 bildet. An den Bohrungsabschnitt 15 schließt sich ein wiederum erwei­ terter Bohrungsabschnitt 17 an, dem seinerseits eine Gewindebohrung 18 folgt. Im Ventilgehäuse 10 ist eine Ventilkugel 20 angeordnet, die in der Schließstellung am Ventilsitz 14 anliegt. Die Bohrungsabschnitte 18 und 15 sind so gewählt, daß die Kugel 20 über diese eingeführt werden kann. Der Aufbau der Kugel 20 geht aus den Fig. 2 und 3 hervor. Sie besitzt einen durchgehenden radialen Schlitz 21. Der Schlitz 21 ist in der Mitte, wie in Fig. 3 gezeigt, zylindrisch erweitert 22. Wie insbesondere aus Fig. 1 zu erkennen, ist der Schlitz etwas tiefer als der Radius der Kugel. In Fig. 1 ist der Durchmesser der Kugel bei 23 gezeigt.

Im Ventilgehäuse 10 ist ferner eine Führungszunge 25 angeordnet. Die Führungszunge weist gegenüberliegend zwei Ansätze 26, 27 auf. Ihre Breite ist so, daß sie mit etwas Spiel im Bohrungsabschnitt 15 sitzt. Die Ansätze 26, 27 wirken indessen mit der Schulter zusammen, die zwischen dem Bohrungsabschnitt 15 und dem Bohrungsabschnitt 17 gebildet ist. Die Führungszunge 25 weist ferner zwei achsparallele Schlitze 28, 29 auf, die von einem Ende eingeformt sind. Sie lassen einen Aufnahmefinger 30 frei, an dem eine austauschbare Schraubenfeder 31 geführt ist, die sich an einem Ende am Boden der Schlitze 28, 29 abstützt und mit dem anderen Ende in die Erweiterung 22 der Kugel 20 ein­ greift. Wie aus Fig. 1 ferner zu erkennen, greift die Führungszunge 25 teilweise in den Schlitz 21 ein. Die Breite des Schlitzes 21 bzw. die Dicke der Führungszunge 25 ist derart, daß zwischen Schlitz 21 und Führungszunge 25 ein gewisses Spiel besteht. Die Kugel 20 kann bei ent­ sprechendem Gegendruck in Öffnungsstellung gehen, wobei die Öffnungsstellung durch die strichpunktierte Linie bei 33 dargestellt ist. Während der Öffnungsbewegung wird die Kugel 20 durch die Führungszunge 25 sowie durch die Feder 31 geführt und kann insbesondere keine Drehbewegung aus­ führen; sie kann sich seitlich hingegen bewegen.

In die Gewindebohrung 18 ist eine Hülse 35 eingeschraubt, die an der einen Stirnseite zwei gegenüberliegende Schlitze 36, 37 aufweist. Die Schlitze 36, 37 nehmen die seitlichen Ansätze 26, 27 der Führungszunge 25 auf. Die Führungs­ zunge 25 ist daher durch die Hülse 35 sowohl in Drehrichtung als auch nach rechts festgelegt. In der gezeigten Dar­ stellung liegen die Ansätze 26, 27 gegen die erwähnte Schulter zwischen den Bohrungsabschnitten 15, 17 an. Wird die Hülse 35 etwas herausgeschraubt, bewegen sich die Ansätze 26, 27 entsprechend mit, da die Führungszunge 25 durch die Feder 31 stets nach hinten gedrückt wird, die Ansätze 26, 27 werden daher stets gegen den Boden der Schlitze 36, 37 gedrückt. Die axiale Lage der Hülse 35 bestimmt mithin die Vorspannung der Feder 31 und auch den Öffnungs­ weg der Kugel 20.

Claims (4)

1. Kugelrückschlagventil mit einem die Kugel aufnehmenden Ventilge­ häuse, in dem eine Feder angeordnet ist, welche die Kugel gegen einen Ventilsitz im Gehäuse drückt, wobei die Kugel eine radiale Führungsausnehmung aufweist, in die auf der dem Ventilsitz abge­ wandten Seite der Kugel eine gehäusefeste Führung eingreift, da­ durch gekennzeichnet, daß die Führungsausnehmung als durchgehender Schlitz (21) ausgebildet ist, in den die als Zunge (25) ausge­ bildete Führung eingreift.

2. Kugelrückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Führungszunge (25) mindestens einen seitlichen Ansatz (26, 27) aufweist und in das Ventilgehäuse (10) eine Hülse (35) eingesetzt ist, die an einem Ende einen achsparallelen Schlitz (36, 37) aufweist, der mit dem Ansatz (26, 27) zusammenwirkt.

3. Kugelrückschlagventil nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß durch achsparallele Schlitze (28, 29) in der Führungszunge (25) ein Aufnahmefinger (30) gebildet ist, auf dem die schraubenförmige Ventilfeder (31) sitzt.

4. Kugelrückschlagventil nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Führungsschlitz (21) der Ventilkugel (20) mittig eine sich radial erstreckende Erweiterung aufweist zur Aufnahme der Feder (31).