DE4031456C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K15/00—Check valves
- F16K15/02—Check valves with guided rigid valve members
- F16K15/03—Check valves with guided rigid valve members with a hinged closure member or with a pivoted closure member
- F16K15/035—Check valves with guided rigid valve members with a hinged closure member or with a pivoted closure member with a plurality of valve members
- F16K15/036—Dual valve members with hinges crossing the flow line substantially diametrical
- F16K15/038—Dual valve members with hinges crossing the flow line substantially diametrical having a common hinge
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft ein Klappenrückschlagventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 5. Derartige Ventile werden
beispielsweise in Steigleitungen von Heizungsanlagen als Rückflußverhinde
rer eingesetzt.
Bei einer typischen Bauform solcher Ventile (DE 30 01 501 C2) sind zwei
halbkreisförmige Ventilklappen schwenkbar auf einer gemeinsamen Schar
nierachse angeordnet, die diametral durch das Ventilgehäuse verläuft. Die
beiden Ventilklappen ergänzen sich in der geschlossenen Stellung zu einem
vollen Kreis und liegen mit ihrem Umfang auf einem ringförmigen Ventilsitz
auf. Der Ventilsitz weist außerdem einen quer durch die Ventilöffnung verlau
fenden Steg auf, der zur Abdichtung der Fuge zwischen den beiden Ventil
klappen dient.
Diese bekannten Ventile zeichnen sich durch eine kleinbauende Konstruk
tion, einen niedrigen Öffnungsdruck und einen geringen Durchgangswider
stand aus. Die Herstellung des Steges des Ventilsitzes mit einer sorgfältig be
arbeiteten Dichtfläche ist jedoch relativ aufwendig. Darüber hinaus führt der
Steg zu einer unerwünschten Erhöhung des Strömungswiderstands. Aus die
sen Gründen werden Klappenventile der oben genannten Art bisher nur bei
größeren Nennweiten eingesetzt.
Aus GB 20 18 396 A und US 47 44 981 sind Klappenrückschlagventile bekannt,
bei denen die aneinandergrenzenden Ränder der Ventilklappen als
Dichtflächen ausgebildet sind, so daß auf einen Mittelsteg im Ventilgehäuse
verzichtet werden kann. Die erstgenannte Druckschrift betrifft eine künstliche
Herzklappe, bei der die beiden Ventilklappen um zwei parallele Achsen
schwenkbar sind. In der Schließstellung stoßen die beiden Klappen in der
Mitte V-förmig aneinander, und die äußeren Umfangsränder legen sich dichtend
an die zylindrische Innenfläche des Ventilgehäuses an. Bei einem solchen
Ventil müssen jedoch sehr enge Fertigungstoleranzen eingehalten werden,
damit im Bereich der Lagerstellen der Ventilklappen einerseits eine
ausreichende Abdichtung gewährleistet wird und andererseits ein übermäßiger
Reibungswiderstand beim Öffnen und Schließen der Klappen vermieden
wird. Bei dem in der letzteren Druckschrift beschriebenen Ventil sind die
Ventilklappen um eine gemeinsame Scharnierachse schwenkbar. Die Scharnierachse
liegt unmittelbar in der Ebene der Ventilklappen, und an den Rändern
der Ventilklappen sind zylindrische Scharnierteile ausgebildet, die so
präzise ineinandergreifen, daß sie in der Schließstellung der Ventilklappen
einen dichten Abschluß gewährleisten. Auch bei dieser Bauweise ist eine äußerst
präzise Fertigung der selbstdichtenden Scharnierteile erforderlich.
In der DE-AS 12 50 704 wird ein Klappenrückschlagventil beschrieben, des
sen Ventilgehäuse als Rohrkrümmer ausgebildet ist. In ein Ende des Gehäu
ses ist ein Rohrstück aus elastomerem Material eingesetzt, das am inneren
Ende eine einstückig mit dem Rohrstück ausgebildete Ventilklappe trägt. Die
Ventilklappe hat die Form einer Kugelkalotte, deren Außenfläche annähernd
der Innenfläche des Rohrkrümmers angepaßt ist. Der Ventilsitz wird durch
eine schräg abgeschnittene Endfläche des Rohrstücks gebildet, an die sich
die Kugelkalotte mit ihrem Rand anlegt. Bei diesem Klappenventil wird die
Schwenkbewegung der Ventilklappe durch die Eigenelastizität des Materials
ermöglicht. Die Kalottenform verleiht der Ventilklappe eine ausreichende Ei
gensteifheit und ermöglicht außerdem eine gute Ausnützung des in dem
rohrkrümmerförmigen Gehäuse vorhandenen Raumes.
Diese Lösung ist jedoch speziell an Ventile angepaßt, deren Ventilgehäuse die
Form eines Rohrkrümmers hat. Außerdem ist es schwierig, ein geeignetes
elastomeres Material zu finden, das sich einerseits gut bearbeiten läßt und
andererseits hinsichtlich der Temperaturbeständigkeit, der mechanischen
Festigkeit und der chemischen Beständigkeit den Anforderungen für den
Einsatz als Rückschlagventil in einer Heizungsanlage oder dergleichen ge
nügt.
Aus der DE-OS 20 26 137 sowie aus der DE-PS 8 51 293 sind Klappenventile
mit einer einzigen, seitlich an ein Rohrstück angelenkten Ventilklappe bekannt.
Die Ventilklappe ist derart gekrümmt, daß sie sich in der geöffneten
Stellung an die Innenfläche eines zylindrischen Ventilgehäuses anschmiegt.
Der Ventilsitz wird durch ein koaxial in dem Ventilgehäuse angeordnetes
rohrförmiges Element aus gummielastischem Material gebildet, dessen Ende
in der Seitenansicht konkav ausgenommen ist, so daß eine zum Rand der
Ventilklappe komplementäre Dichtfläche gebildet wird. Die gegenüberliegenden
seitlichen Flanken der gekrümmten Ventilklappe sind durch ein Stegblech
miteinander verbunden. Die Dichtwirkung kommt im Bereich dieser
Flanken dadurch zustande, daß sich die Kantenfläche der Ventilklappe in das
Gummimaterial des Ventilsitzes eindrückt. Bei einem ganz aus Metall bestehenden
Ventil wäre es bei einer solchen Bauweise schwierig, eine genaue
Passung zwischen den Dichtflächen zu erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach herstellbares, kleinbau
endes Klappenrückschlagventil zu schaffen, das einen geringen Durchgangs
widerstand aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in den unabhängigen Ansprüchen
1 und 5 angegebenen Merkmalen gelöst.
Gegenstand des Anspruchs 1 ist ein Ventil mit zwei um eine gemeinsame
Achse schwenkbaren Ventilklappen. Die aneinandergrenzenden Ränder der
Ventilklappen sind so gestaltet, daß sie zwei Dichtflächen bilden, durch welche
die Trennfuge zwischen den Klappen unmittelbar abgedichtet wird. Ein
quer durch die Ventilbohrung verlaufender Steg ist deshalb zur Abdichtung
der Trennfuge nicht mehr erforderlich.
Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Lösungsgedankens sind in den Unteransprüchen
2 bis 4 angegeben.
Da das Ventilteil, das die Ventilklappen und deren Achse aufnimmt, keinen
Steg aufzuweisen braucht, kann dieses Ventilteil als zusammendrückbarer
Spreizring ausgebildet sein, der sich einfach in dem Ventilgehäuse montieren
läßt.
Anspruch 5 betrifft ein Klappenventil mit einer einzigen, zylindrisch gekrümmten
Ventilklappe, die mit Hilfe eines Scharniers seitlich am Ende eines
den Ventilsitz bildenden Rohrstückes befestigt ist. In der geöffneten
Stellung wird durch die Ventilklappe der Durchgangsquerschnitt des Rohrstückes
vollständig freigegeben, und die Ventilklappe schmiegt sich außerhalb
dieses Querschnitts raumsparend an die Innenfläche des Ventilgehäuses
an. Die Ventilklappe ist aus Metall hergestellt, beispielsweise aus dem Mantel
eines zylindrischen Rohres ausgeschnitten. Das Rohrstück besteht ebenfalls
aus Metall und ist an dem mit der Ventilklappe versehenen Ende derart abgerundet,
daß es einen Ventilsitz bildet, der an die Krümmung der Innenfläche
des Ventilsitzes angepaßt ist. Die Dichtfläche an der Ventilklappe wird
nicht durch die Randfläche der Klappe, sondern durch deren zylindrisch gekrümmte
Innenfläche gebildet. Es ist bearbeitungstechnisch relativ einfach,
den Ventilsitz mit einer entsprechenden zylindrischen Krümmung zu versehen,
so daß eine satte Anlage der Metallflächen der Ventilklappe und des
Ventilsitzes erreicht wird.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein Klappenrückschlagventil;
Fig. 2 das Klappenrückschlagventil gemäß Fig. 1 in der Draufsicht;
Fig. 3 einen axialen Schnitt durch ein Klappenrückschlagventil gemäß
einem anderen Ausführungsbeispiel; und
Fig. 4 einen Schnitt durch das Ventil gemäß Fig. 3 in der zu der
Schnittebene in Fig. 3 senkrechten Schnittebene und mit ge
schlossener Ventilklappe.
Das in Fig. 1 und 2 gezeigte Klappenrückschlagventil 10 weist ein im we
sentlichen zylindrisches Ventilgehäuse 12 auf, in dessen Innerem am Über
gang zwischen einem weiteren Abschnitt und einem engeren Abschnitt ein
ebener, ringförmiger Ventilsitz 14 gebildet wird.
Ein mit einem Längsschlitz 16 versehener Spreizring 18 ist unter Spannung
derart in dem Ventilgehäuse 12 gehalten, daß er mit einem Ende auf dem
Ventilsitz 14 aufsteht. Ein am Umfang des Spreizringes 18 umlaufender Bund
20 greift in eine Nut 22 des Ventilgehäuses ein, so daß der Spreizring in
Axialrichtung formschlüssig in dem Ventilgehäuse fixiert ist.
Zwei halbkreisförmige Ventilklappen 24, 26 sind mit Scharnierarmen 28 auf
einer gemeinsamen Achse 30 befestigt, die diametral durch den Spreizring
18 verläuft und mit beiden Enden in Radialbohrungen des Spreizringes ge
halten ist. Die Ventilklappen 24, 26 werden durch eine Feder 32 in der in Fig. 1
und 2 in durchgezogenen Linien gezeigten Schließstellung gehalten,
in der sie einander zu einem vollständigen Kreis ergänzen und die von dem
Ventilsitz 14 umgebene Ventilöffnung 34 vollständig abdecken. Die aneinan
dergrenzenden, unterhalb der Achse 30 verlaufenden Kanten der Ventilklap
pen 24 und 26 sind mit zueinander komplementären Abstufungen versehen
und bilden somit zwei aufeinanderliegende Dichtflächen 36, die parallel zur
Ebene des Ventilsitzes 14 verlaufen. Das Spiel der Scharnierarme 28 auf der
Achse 30 ist so bemessen, daß die Ventilklappen in der Schließstellung satt
an dem Ventilsitz 14 anliegen können. Die Dichtflächen 36 sind so bearbei
tet, daß sie in dieser Stellung ebenfalls dicht aufeinanderliegen, so daß die
Trennfuge zwischen den beiden Ventilklappen 24 und 26 abgedichtet wird.
Bei einer in Schließrichtung wirkenden Druckdifferenz stützen sich die Ven
tilklappen mit ihrem Umfang auf den Ventilsitz 14 ab, und die Dichtflächen
36 werden fest aufeinandergedrückt.
Die Abstufungen an den Kanten der Ventilklappen 24 und 26 sind so unter
der Achse 30 angeordnet, daß die Dichtflächen 36 bei der Öffnungsbewegung
der Ventilklappen ohne Behinderung auseinandertreten. Dies läßt sich bei
spielsweise dadurch erreichen, daß die Fuge auf der der Achse 30 zugewand
ten Oberseite der Ventilklappen 24, 26 genau unter der Achse 30 angeordnet
wird. Zur Erleichterung der Öffnungsbewegung kann auch das Spiel der Ven
tilklappen auf der Achse 30 gezielt ausgenutzt werden. Wenn bei dem gezeig
ten Ausführungsbeispiel die Ventilklappe 24 ein größeres Spiel auf der Achse
30 aufweist als die Klappe 26, ergibt sich bei einer in Öffnungsrichtung wir
kenden Druckdifferenz ein Spalt zwischen den Dichtflächen 36, so daß die
Dichtflächen ungehindert auseinandertreten können.
Abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel läßt sich eine wirk
same Abdichtung der Fuge zwischen den Ventilklappen einerseits und eine
ungehinderte Öffnungsbewegung andererseits auch dadurch erreichen, daß
die Dichtflächen 36 an Abschrägungen an den Kanten der Ventilklappen aus
gebildet werden.
In Fig. 1 sind die Ventilklappen 24, 26 in der geöffneten Stellung strich
punktiert eingezeichnet. Zur Begrenzung der Öffnungs-Schwenkbewegung
der Ventilklappen ist oberhalb der Achse 30 ein Anschlagstift 38 angeordnet,
der in gleicher Weise wie die Achse 30 in dem Spreizring 18 befestigt ist.
Auf der Achse 30 sind Distanzstücke 40 angeordnet, die das Spiel der Schar
nierarme 28 in Längsrichtung der Achse 30 begrenzen und somit eine Zen
trierung der Ventilklappen 24, 26 in Bezug auf den Spreizring 18 und das
Ventilgehäuse 12 gewährleisten. Auf diese Weise wird verhindert, daß sich
die Ventilklappen bei der Öffnungsbewegung in dem Spreizring verklemmen.
Bei geeigneter Anpassung der Distanzstücke 40 ist es möglich, dieselben
Ventilklappen 24, 26 für Rückschlagventile unterschiedlicher Nennweiten zu
verwenden.
Das oben beschriebene Rückschlagventil 10 läßt sich auf einfache Weise mon
tieren, indem zunächst die Achse 30 durch den Spreizring 18, die Distanz
stücke 40, die Scharnierarme 28 und die Feder 32 gesteckt wird. Die Dis
tanzstücke 40 lassen soviel Spiel, daß sich der Spreizring noch unter Veren
gung des Schlitzes 16 zusammendrücken läßt. Der Spreizring wird dann in
zusammengedrückter Stellung in das Ventilgehäuse 12 eingeführt und rastet
aufgrund seiner Eigenelastizität in dem Ventilgehäuse ein, sobald er die ge
wünschte Einbaustellung erreicht hat.
Fig. 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Klappenrückschlagven
tils 10, das nur eine einzige Ventilklappe 42 aufweist. Das Ventilgehäuse 12
hat eine ähnliche Gestalt wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbei
spiel. In dem erweiterten Abschnitt des Ventilgehäuses 12 ist ein zu dem
Ventilgehäuse koaxiales Rohrstück 44 angeordnet, das mit einem Bund 46
beispielsweise durch Preßsitz in dem Ventilgehäuse gehalten ist. Die Innen
fläche des Rohrstückes 44 schließt sich kontinuierlich an die Innenfläche
des engeren Abschnitts des Ventilgehäuses 12 an und bestimmt den Quer
schnitt der Ventilöffnung 34.
Das Rohrstück 44 und die Ventilklappe 42 sind aus Metall hergestellt und
sind durch ein Scharnier 48 miteinander verbunden, das außenseitig an dem
Rohrstück 44 befestigt ist und in den ringförmigen Zwischenraum zwischen
dem Rohrstück 44 und der Innenfläche des weiteren Abschnitts des Ventil
gehäuses liegt.
Die Ventilklappe 42 ist zylindrisch gekrümmt und wird beispielsweise durch
ein Stück einer Wand eines zylindrischen Rohres gebildet. In der in Fig. 3
gezeigten Öffnungsstellung schmiegt sich die Außenfläche der Ventilklappe
42 raumsparend an die Innenfläche des Ventilgehäuses 12 an, und der In
nenquerschnitt der Ventilklappe 42 gibt den Querschnitt der Ventilöffnung
34 vollständig frei.
Der Ventilsitz 50 wird durch das freie Ende des Rohrstücks 44 gebildet, das
entsprechend der Krümmung der Innenfläche der Ventilklappe 42 abgerun
det ist.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Ventilsitz zudem derart abge
schrägt, daß der Schwenkbereich der Ventilklappe 42 zwischen der Öff
nungsstellung und der Schließstellung kleiner ist als 90o. Hierdurch wird das
Öffnen des Ventils entgegen dem Eigengewicht der Ventilklappe 42 erleich
tert.
Aufgrund der Krümmung der Ventilklappe 42 ist deren Schwerpunkt auch in
der Öffnungsstellung (Fig. 3) gegenüber der Scharnierachse versetzt, so daß
die Ventilklappe bei vertikalem Einbau des Ventils ständig die Tendenz hat,
sich aufgrund ihres Eigengewichts zu schließen. Bei einem Rückfluß des
Strömungsmediums in Sperrichtung des Ventils ergibt sich zudem eine dyna
mische Druckdifferenz zwischen der Innenfläche und der Außenfläche der
Ventilklappe 42, so daß die Schließbewegung unterstützt wird. Aufgrund die
ser Eigenschaften des Ventils kann in vielen Fällen auf eine spezielle Schließ
feder verzichtet werden.
Der wesentliche Vorteil des Ventils gemäß Fig. 3 und 4 besteht darin,
daß bei minimalem Außendurchmesser des Ventilgehäuses 12 ein maximaler
Durchflußquerschnitt erreicht wird.
Claims (5)
1. Klappenrückschlagventil mit zwei um eine gemeinsame Achse (30)
schwenkbaren Ventilklappen (24, 26), die in geschlossener Stellung längs einer
gegenüber der Achse versetzten Trennfuge aneinanderliegen und im Bereich
ihres Umfangsrandes flach auf einem ringförmigen Ventilsitz (14) aufliegen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Ventilklappen längs der
Trennfuge zwei zueinander komplementäre abgestufte oder abgeschrägte
Dichtflächen (36) bilden, die so in Bezug auf die Achse (30) angeordnet sind,
daß sie - ggf. unter Ausnutzung des Lagerspiels der Ventilklappen - bei der
Öffnungsbewegung ohne Behinderung auseinandertreten.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (30) für
die Ventilklappen mit ihren Enden in einem geschlitzten Spreizring (18) ge
lagert ist, der mit einem Bund (20) an seinem äußeren Umfang in eine Nut
(22) in der Innenwand des Ventilgehäuses (12) eingreift.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen parallel in
Abstand zu der Achse (30) der Ventilklappen durch die Ventilbohrung verlau
fenden Anschlagstift (38) zur Begrenzung der Öffnungs-Schwenkbewegung
der Ventilklappen.
4. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
auf der Achse (30) beiderseits der Ventilklappen angeordnete Distanzstücke
(40) zur Begrenzung des Axialspiels der Ventilklappen.
5. Klappenrückschlagventil mit einem zylindrischen Ventilgehäuse (12),
einem durch ein Ende eines Rohrstückes (44) gebildeten Ventilsitz (50) und
einer Ventilklappe (42), die über ein Scharnier (48) mit dem Rand des Rohrstückes
(44) verbunden ist und die in der zur Scharnierachse parallelen
Richtung derart zylindrisch gekrümmt ist, daß der Krümmungsradius ihrer
Innenfläche mindestens gleich dem Innenradius des Rohrstückes (44) ist
und der Krümmungsradius ihrer Außenfläche an den Innenradius des Ventilgehäuses
(12) angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Ventilklappe
(42) als auch das Rohrstück (44) aus Metall bestehen und daß die den
Ventilsitz (50) bildende Stirnfläche der Wand des Rohrstücks (44) entsprechend
der Krümmung der Innenfläche der Ventilklappe (42) abgerundet ist
und in der Schließstellung dichtend mit der Innenfläche der Ventilklappe in
Berührung tritt.
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