DE4031456C2 - - Google Patents

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 90^o. 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.