DE4342577A1 - Rückschlagventil - Google Patents
RückschlagventilInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Rückschlagventil mit
rotationssymmetrischer Strömungsführung, mit einem Ventilgehäuse, einem
Ventilsitz und einem in einem Lagerbauteil axial beweglich gelagerten
Ventilkörper.
Rückschlagorgane werden vielfältig in Gas-, Dampf- oder
Flüssigkeitsrohrleitungen eingebaut, beispielsweise in Kraftwerken,
Raffinerien, chemischen Werken, Dampferzeugungsanlagen,
Verdichterstationen etc., und dienen allgemein dazu, bei Absinken des Druckes
in dem vor dem Rückschlagorgan liegenden Anlagenteil die Rohrleitung
automatisch zu verschließen, um so ein Rückströmen des Mediums zu
verhindern und den benötigten Anlagendruck zu erhalten. Rückschlagorgane
werden als Rückschlagklappe oder Rückschlagventil konstruiert und sind so
ausgebildet, daß ein Flüssigkeits- oder Gasstrom nur gegen Feder- oder
Gewichtskraft möglich ist.
Rückschlagventile mit rotationssymmetrischer Strömungsführung als eine
besondere Form von Rückschlagventilen vermeiden durch ihre besondere,
strömungsgünstige Ausbildung die sonst bei Rückschlagventilen erheblichen
Verluste aufgrund der Drosselung und z. T. erheblichen Umlenkung der
Strömung, oft verbunden mit Grenzschichtablösung und Bildung von Wirbeln.
Der Ventilkörper derartiger Rückschlagventile ist axial und zentrisch zur
Mittelachse innerhalb des Rückschlagventils angeordnet, ist federbelastet
innerhalb eines Lagerbauteiles gelagert und verschließt bei Druckabfall den
Strömungsquerschnitt durch Anlegen an eine ringförmig ausgebildete und quer
zur Strömungsrichtung angeordnete Sitzfläche. Das Lagerbauteil ist ebenfalls
axial und zentrisch zur Mittelachse innerhalb des Rückschlagventils angeordnet
und bildet zwischen sich und dem Ventilgehäuse einen ringförmigen
Durchflußkanal. Dieser ringförmige Durchflußkanal ist strömungsgünstig mit
einem sich in Strömungsrichtung erweiterten Querschnitt als Diffusor
ausgebildet, der die durch Beschleunigen des Mediums in dem düsenförmigen
Zulauf und der Drosselstelle zwischen Ventilkörper und Ventilgehäuse erhöhte
kinetische Energie wieder in Druckenergie umwandelt.
Ein derartiges Rückschlagventil mit rotationssymmetrischer Strömungsführung
ist beispielsweise aus der DE-OS 31 43 028 bekannt. Dieses auch als
Düsenrückschlagventil bekannte Ventil besteht aus einem Rohrstück, welches
an seiner Innenseite mechanische bearbeitete Aufnahmen für die Innengarnitur
aufweist. Diese Innengarnitur besteht aus einer Vielzahl von Teilen mit zum
Teil komplizierter Teilegeometrie und enthält Ventilsitz, Ventilkörper,
Lagerbauteil, Druckfedern und verschiedene Befestigungsmittel. Als Nachteil
bei diesem bekannten Rückschlagventil erweist sich zum einen die sehr große
Einbaulänge und das relativ große Gewicht, und zum anderen die äußerst
aufwendige und mit vielen Arbeitsschritten verbundene Herstellung aufgrund
der Vielzahl der komplizierten Teile, so daß dieses bekannte Rückschlagventil
insgesamt nur schwer zu montieren und sehr teurer ist. Auch ist dieses Ventil
eben aufgrund der Vielzahl der Teile und der komplizierten Konstruktion sehr
anfällig und bedarf somit einer regelmäßigen Wartung. Beispielsweise kann bei
diesem bekannten Ventil das Medium direkt in das hohl ausgeführte
Lagerbauteil gelangen, so daß beispielsweise eine Ablagerung von in dem
Medium enthaltenen Partikeln innerhalb des Lagerbauteils möglich ist,
verbunden mit einer möglichen Behinderung oder Blockierung der
Ventilkörperbewegung.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, druckverlustarme und kostengünstige
Rückschlagventile der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen,
die eine kompakte Bauweise und geringes Gewicht aufweisen und die aus
wenigen und einfach konstruierten, einfach zu fertigenden und montierenden
Teilen bestehen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des
Hauptanspruches. Die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Rückschlagventils.
Durch die jeweils einstückige Ausbildung des Ventilsitzes und des
Lagerbauteiles als Gehäuseteil wird ein äußerst kompaktes Rückschlagventil
mit geringem Gewicht zur Verfügung gestellt, das äußerst leicht und einfach
zu montieren ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das
Lagerbauteil zweistückig ausgeführt und besteht aus einem Ventilfänger und
einem Gegenflansch, so daß die Fertigung weiter vereinfacht wird.
Ventilfänger und Ventilsitz bilden hier zusammen mit einem Gegenflansch das
Ventilgehäuse, wobei der Ventilfänger dabei das zentrale Bauteil, in welchem
ein Ventilkörper geführt und gelagert ist, bildet und zwischen Ventilsitz und
Gegenflansch angeordnet ist. Dazu ist er vorteilhafterweise im wesentlichen
scheibenförmig ausgebildet und weist einen umlaufenden Flansch am Umfang
auf, auf dessen jeweils gegenüberliegenden Seiten der im wesentlichen
ringförmige Ventilsitz und der im wesentlichen ringförmige Gegenflansch
angeordnet sind, wobei Ventilsitz, Ventilfänger und Gegenflansch
vorteilhafterweise miteinander verschraubt sind. Der Ventilfänger weist
weiterhin einen im wesentlichen ringförmigen Durchflußkanal auf. Der von
dem Durchflußkanal umgebene Bereich des Ventilfängers weist einen zentrisch
angeordneten und sich in Strömungsrichtung verjüngenden Fortsatz auf und
wird vorteilhafterweise durch mindestens zwei Stege im Durchflußkanal, die
sich von dem Flansch am Umfang zu diesem inneren Bereich erstrecken,
gehalten. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Ventilfänger im
Durchflußkanal drei schmale, im gleichen Abstand zueinander angeordneten
Stege auf. Dadurch und durch den breit ausgeführten Durchflußkanal wird ein
relativ großer Strömungsquerschnitt realisiert, so daß die Geschwindigkeit des
Mediums nur gering erhöht wird und damit auch die Drosselverluste gering
gehalten werden.
Der ringförmige Durchflußkanal des Ventilfängers geht in Strömungsrichtung
in einen Ringspalt über, der zwischen dem Fortsatz des Ventilfängers und dem
Gegenflansch ausgebildet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
erweitert sich der Querschnitt dieses Ringspaltes vorteilhafterweise in
Strömungsrichtung und bildet so einen Diffusor, der die an der vorhergehenden
Drosselstelle erhöhte kinetische Energie des Mediums wieder in Druckenergie
umwandelt.
Vorteilhafterweise ist in einer Ausführungsform in dem Fortsatz des
Ventilfängers ein mit der Öffnung gegen die Strömungsrichtung weisendes
Sackloch zentrisch angeordnet. In diesem Sackloch ist der Ventilkörper, der
erfindungsgemäß einstückig ausgebildet ist und einen Ventilteller und einen
Ventilschaft aufweist, geführt und gelagert. Zur Erzielung einer
strömungsgünstigen Form ist der Ventilteller vorteilhafterweise im
wesentlichen pilzförmig ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Rückschlagventils ist der einstückige Ventilkörper aus
Kunststoff gefertigt, beispielsweise POM, PTFE oder PEEK, so daß infolge
der geringen Masse des Ventilkörpers ein schnelles, schlagfreies Öffnen und
Schließen und damit schnelles Reagieren auf Druckschwankungen möglich ist.
Damit ergibt sich eine besondere Eignung für pulsierende Strömungen, wie sie
beispielsweise in Kolbenverdichteranlagen vorhanden sind, und für alle
Einbaulagen. Weiterhin entstehen durch die Verwendung eines
Kunststoffventilkörpers keine Schließ- bzw. Arbeitsgeräusche, und der
Ventilschaft des Ventilkörpers kann direkt ohne Führungsbuchse leichtgängig
und verschleißfrei in dem Sackloch des Ventilfängers geführt werden, so daß
wartungsfreie Rückschlagventile mit langer Lebensdauer und hoher
Wirtschaftlichkeit zur Verfügung gestellt werden. Auch ergibt sich durch die
Verwendung des Ventilkörpers aus Kunststoff eine besondere Eignung für
aggressive Medien.
Die auf den Ventilkörper einwirkende Schließkraft wird erfindungsgemäß allein
durch den Druck des Mediums aufgebracht. Dazu weist der Ventilkörper
vorteilhafterweise am Ventilteller angeordnete Druckflächen auf, die jeweils an
der Ventiltelleroberseite und der Ventiltellerunterseite mit im wesentlichen
gleichen Flächengrößen ausgebildet sind. Dadurch ist schon bei kleinsten
Druckdifferenzen des Mediums vor und hinter dem Rückschlagventil eine
Öffnungs- bzw. Schließreaktion des Rückschlagventils möglich. Ist der Druck
des Mediums vor dem Rückschlagventil größer, so ist die über die auf der
Ventiltelleroberseite angeordnete Druckfläche auf den Ventilkörper wirkende
Kraft größer, und der Ventilkörper wird in den Ventilfänger gedrückt, so daß
das Rückschlagventil öffnet. Ist der Druck des Mediums hinter dem
Rückschlagventil größer, so ist die über die auf der Ventiltellerunterseite
angeordnete Druckfläche auf den Ventilkörper wirkende Kraft größer und der
Ventilkörper wird aus dem Ventilfänger heraus gegen die Sitzfläche des
Ventilsitzes gedrückt, so daß der Strömungsquerschnitt verschlossen wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen Ventilfänger und
Ventilkörper vorteilhafterweise eine Druckfeder angeordnet. Die Federkraft
dieser Druckfeder wird dabei vorteilhafterweise so ausgelegt, daß sie mit der
Gewichtskraft des Ventilkörpers im wesentlichen im Gleichgewicht ist.
Dadurch ist eine schnelle Reaktion beim Schließen des Rückschlagventils
möglich, da die Druckfeder dann unterstützend zur Druckdifferenz das
Ventilkörpergewicht gegen den Ventilsitz drückt, sowie ein sanftes Aufsetzen
des Ventilkörpers beim Öffnen des Rückschlagventils. Erfindungsgemäß ist die
Schließfeder im wesentlichen vollständig eingekapselt, so daß eine Behinderung
oder Blockierung der Ventilkörperbewegung aufgrund von Ablagerungen nicht
möglich ist und damit die Funktionssicherheit des Rückschlagventils
gewährleistet bleibt. Dazu weist der Ventilschaft vorteilhafterweise ein
zentrisch angeordnetes Sackloch auf, in dem die Druckfeder im wesentlichen
gelagert ist. Die Höhe der Druckfeder ist dabei so bemessen, daß sie aus dem
Ventilschaft herausragt und sich mit dem herausragendem Ende in dem
Sackloch des Ventilfängers abstützt.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Ventilfänger zur Erhöhung der
Leichtgängigkeit des Ventilkörpers mindestens eine Ausgleichsbohrung auf, die
sich vom Boden des Sacklochs durch den Fortsatz hindurch erstreckt und so
eine Druckverbindung vom die Schließfeder enthaltenden Raum zum
Strömungsraum herstellt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können,
wenn der Ventilteller mit seiner Unterseite auf dem Ventilfänger aufliegt,
weitere Ausgleichsbohrungen im Ventilfänger vorgesehen sein, die sich von
der Auflagefläche des Ventiltellers durch den Ventilfänger hindurch bis zum
Strömungsraum erstrecken, um den Zugang des Mediumdruckes zur an der
Ventiltellerunterseite angeordneten Druckfläche zu ermöglichen.
Der ringförmige Ventilsitz weist vorteilhafterweise eine Zuflußöffnung auf, die
in ihrem Durchmesser dem Durchmesser der anzuschließenden Rohrleitung
entspricht. An diese Zuflußöffnung schließt sich gemäß einer Ausführungsform
zur Ventilinnenseite hin eine Erweiterung an, so daß über der im wesentlich
ebenen, gegen die Strömungsrichtung gerichteten Fläche des Ventilfängers ein
kuppelförmiger Hohlraum gebildet wird, in den der im Ventilfänger geführte
Ventilkörper mit seinem pilzförmig ausgebildeten Ventilteller hineinragt.
Vorteilhafterweise ist der Übergangsbereich zwischen Zuflußöffnung und
Erweiterung als Sitzfläche ausgebildet, an die sich der pilzförmig ausgebildete
Ventilteller zur Abdichtung des Strömungsquerschnittes anlegt. Die
kuppelförmige Erweiterung im Ventilsitz und der pilzförmige Ventilteller sind
gemäß einer Ausführungsform so ausgebildet, daß der sich bei Offenstellung
des Rückschlagventils ergebende Ventilspalt sich in Strömungsrichtung verengt
und eine Ringdüse bildet. Zur Erzielung eines strömungsgünstigen Überganges
vom Ringspalt zwischen Ventilteller und Ventilsitz zum im Ventilfänger
angeordneten Durchflußkanal weist die Erweiterung vorteilhafterweise an
ihrem der Zuflußöffnung gegenüberliegenden Ende im wesentlichen einen
Durchmesser auf, der dem äußeren Durchmesser des im Ventilfänger
angeordneten ringförmigen Durchflußkanals entspricht, und der Ventilteller
weist vorteilhafterweise an seinem zum Ventilschaft gerichteten Rand einen
Durchmesser auf, der dem inneren Durchmesser des im Ventilfänger
angeordneten ringförmigen Durchflußkanals entspricht. Durch diese
strömungsgünstige Ausgestaltung des sich durch das Rückschlagventil
erstreckenden Ringkanals ohne scharfkantige Übergänge treten im Betrieb
keine Gasgeräusche auf.
Der ringförmige Gegenflansch weist vorteilhafterweise eine Abflußöffnung auf,
deren Durchmesser dem Durchmesser der anzuschließenden Rohrleitung
entspricht und die sich gemäß einer Ausführungsform stetig zur
Ventilinnenseite hin bis auf den äußeren Durchmesser des am Ventilfänger
angeordneten ringförmigen Durchflußkanals erweitert, so daß auch hier ein
strömungsgünstiger Übergang von im Ventilfänger angeordneten
Durchflußkanal zum Ringspalt zwischen Gegenflansch und Fortsatz des
Ventilfängers geschaffen wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
erweitert sich der Querschnitt des Ringspalts in Strömungsrichtung und bildet
so einen Diffusor mit der schon eingangs angesprochenen Wirkung.
Insgesamt wird somit ein kostengünstiges und kompaktes Rückschlagventil mit
geringem Gewicht zur Verfügung gestellt, welches aus wenigen und einfachen,
leicht zu fertigenden Teilen besteht und leicht zu montieren ist. Es ist im
Betrieb äußerst geräuscharm und auch bei staub- und kondenshaltigen Medien
funktionssicher, es ist zum Einsatz in beliebigen Einbaulagen, in pulsierenden
Strömungen und in aggressiven Medien geeignet, arbeitet verschleißfrei und
druckverlustarm und ist wartungsfrei, so daß insgesamt eine lange Lebensdauer
verbunden mit einer hohen Wirtschaftlichkeit resultiert.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Rückschlagventils werden im
Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche Teile mit
demselben Bezugszeichen versehen sind.
Fig. 1
zeigt einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Rückschlagventils, wobei die linke Hälfte die Stellung des Ventilkörpers in
geöffnetem Zustand und die rechte Hälfte die Stellung des Ventilkörpers in
geschlossenem Zustand zeigt.
Fig. 2
zeigt einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Rückschlagventils, wobei die linke Hälfte die Stellung des
Ventilkörpers in geöffnetem Zustand und die rechte Hälfte die Stellung des
Ventilkörpers in geschlossenem Zustand zeigt.
Fig. 3
zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. 1 bzw. der Fig. 2, wobei
aus Gründen der Übersichtlichkeit der Ventilkörper nicht dargestellt ist.
In Fig. 1 ist mit 10 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Rückschlagventils dargestellt. Das Gehäuse des Rückschlagventils 10 wird aus
einem Ventilsitz 20 und einem Lagerbauteil 31 gebildet. Das Lagerbauteil 31
besitzt einen umlaufenden Flansch 32 am Umfang, auf dem der ringförmig
ausgebildete Ventilsitz 20 angeordnet ist.
Der Lagerbauteil 31 ist zylindrisch ausgebildet. Auf der gegen die
Strömungsrichtung gerichteten Seite des Lagerbauteils 31 ist ein Sackloch 38
zentrisch angeordnet. In diesem Sackloch 38 ist ein einstückig aus Kunststoff
gebildeter Ventilkörper 60 mit seinem Ventilschaft 64 geführt und gelagert.
Die auf den Ventilkörper 60 einwirkende Schließkraft wird durch den Druck
des abzudichtenden Mediums aufgebracht und durch eine Druckfeder 80
unterstützt. Diese ist mit einem Ende innerhalb eines zentrisch im Ventilschaft
64 angeordnetem Sackloch 66 und mit dem anderen Ende in dem Sackloch 38
des Lagerbauteils 31 gelagert, so daß sie vollständig gekammert ist. Bei
Druckabfall in einer nicht dargestellten angeschlossenen Rohrleitung wird der
Ventilkörper 60 aus dem Lagerbauteil 31 heraus gegen die Sitzfläche 26
gedrückt, da die vom Medium über die an der Ventiltellerunterseite
angeordneten Druckflächen 68, 68a auf den Ventilkörper aufgebrachte Kraft
größer wird als die vom Medium über die an der Ventiloberseite angeordnete
Druckfläche 67 auf den Ventilkörper aufgebrachte Kraft. In der rechten
Zeichnungshälfte ist dieser Zustand dargestellt. Hier liegt der Ventilkörper mit
seinem pilzförmig ausgebildeten Ventilteller 62 an der im Ventilsitz 20 im
Übergangsbereich zwischen Zuflußöffnung 22 und Erweiterung 24
ausgebildeten Sitzfläche 26 an und verschließt somit den Strömungsquerschnitt
der Zuflußöffnung 22 und erhält damit den Druck in dem nicht dargestellten
Anlagenteil.
In der linken Zeichnungshälfte ist das Rückschlagventil 10 im geöffneten
Zustand dargestellt. Hier ist der Anlagendruck vor dem Rückschlagorgan
größer oder gleich dem Druck nach dem Rückschlagorgan 10, so daß der
Ventilkörper 60 aufgrund der oben beschriebenen Zusammenhänge in das
Lagerbauteil 31 hineingedrückt wird, bis der Ventilteller 62 auf der
Auflagefläche des Lagerbauteils 31 aufliegt. Von der Auflagefläche des
Ventiltellers 62 erstrecken sich Ausgleichsbohrungen 44 durch das Lagerbauteil
31 hindurch und ermöglichen so den Zugang des Mediumdrucks zur
gewölbten, an der Ventiltellerunterseite angeordneten Druckfläche 68a, die
zusammen mit der Druckfläche 68 ungefähr der an der Ventiltelleroberseite
angeordneten Druckfläche 67 entspricht und so die beschriebene Reaktion
infolge der Druckdifferenz bewirkt.
Das der Zuflußöffnung 22 gegenüberliegende Ende der Erweiterung 24 weist
einen Durchmesser auf, der dem äußeren Durchmesser des im Lagerbauteil 31
ringförmig angeordneten Durchflußkanal 36 entspricht. Gleichzeitig entspricht
der Durchmesser des Ventiltellers 62 dem inneren Durchmesser des
ringförmigen Durchflußkanals 36, so daß ein strömungsgünstiger Übergang
vom zwischen den Ventilteller 62 und dem Ventilsitz 20 gebildeten Ventilspalt
70 in den im Lagerbauteil 31 gebildeten Durchflußkanal 36 vorhanden ist. Wie
im Schnitt gut zu erkennen ist, verringert sich der Außendurchmesser des
ringförmigen Durchflußkanals 36 in Strömungsrichtung vom größeren
Außendurchmesser an der zum Ventilsitz 20 gerichteten Seite auf den dem
Durchmesser der anzuschließenden Rohrleitung entsprechenden kleineren
Außendurchmesser an der Auslaßweite. Der Querschnitt des Durchflußkanals
36 erweitert sich dabei in Strömungsrichtung zur Bildung eines Diffusors, um
so die durch Beschleunigen des Mediums im düsenförmigen Ventilspalt 70
erhöhte kinetische Energie wieder in Druckenergie umzuwandeln.
In Fig. 2 ist mit 90 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Rückschlagventils dargestellt. Das Gehäuse des Rückschlagventils 90 wird aus
einem Ventilsitz 20, einem Ventilfänger 30 sowie einem Gegenflansch 50
gebildet. Der Ventilfänger 30 besitzt einen umlaufenden Flansch 32 am
Umfang, auf dessen gegenüberliegenden Seiten der ringförmig ausgebildete
Ventilsitz 20 und der ringförmig ausgebildete Gegenflansch 50 angeordnet
sind.
Der Ventilfänger 30 ist im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und weist
einen zentrisch angeordneten und sich in Strömungsrichtung verjüngenden
Fortsatz 34 auf. Auf der gegen die Strömungsrichtung gerichteten Seite des
Ventilfängers 30 ist ein Sackloch 38 zentrisch angeordnet und erstreckt sich bis
in den Fortsatz 34 hinein. In diesem Sackloch 38 ist ein einstückig aus
Kunststoff gebildeter Ventilkörper 60 mit seinem Ventilschaft 64 geführt und
gelagert. Die auf den Ventilkörper 60 einwirkende Schließkraft wird durch den
Druck des abzudichtenden Mediums aufgebracht und durch eine Druckfeder 80
unterstützt. Diese ist mit einem Ende innerhalb eines zentrisch im Ventilschaft
64 angeordneten Sacklochs und mit dem anderen Ende in dem Sackloch 38 des
Ventilfängers gelagert, so daß sie vollständig gekammert ist. Bei Druckabfall
in einer nicht dargestellten angeschlossenen Rohrleitung wird der Ventilkörper
60 aus dem Ventilfänger 30 heraus gegen die Sitzfläche 26 gedrückt, da die
vom Medium über die an der Ventiltellerunterseite angeordneten Druckflächen
68, 68a auf den Ventilkörper aufgebrachte Kraft größer wird als die vom
Medium über die an der Ventiloberseite angeordnete Druckfläche 67 auf den
Ventilkörper aufgebracht Kraft. In der rechten Zeichnungshälfte ist dieser
Zustand dargestellt. Hier liegt der Ventilkörper mit seinem pilzförmig
ausgebildeten Ventilteller 62 an der im Ventilsitz 20 im Übergangsbereich
zwischen Zuflußöffnung 22 und Erweiterung 24 ausgebildeten Sitzfläche 26 an
und verschließt somit den Strömungsquerschnitt der Zuflußöffnung 22 und
erhält damit den Druck in dem nicht dargestellten Anlagenteil.
In der linken Zeichnungshälfte ist das Rückschlagventil 90 im geöffneten
Zustand dargestellt. Hier ist der Anlagendruck vor dem Rückschlagorgan 90
größer oder gleich dem Druck nach dem Rückschlagorgan 90, so daß der
Ventilkörper 60 aufgrund der oben beschriebenen Zusammenhänge in den
Ventilfänger 30 hineingedrückt wird, bis der Ventilteller 62 auf der
Auflagefläche des Ventilfängers 30 aufliegt. Von der Auflagefläche
des Ventiltellers 62 erstrecken sich Ausgleichsbohrungen 44 durch den
Ventilfänger 30 hindurch und ermöglichen so den Zugang des Mediumdrucks
zur gewölbten, an der Ventiltellerunterseite angeordneten Druckfläche 68 a,
die zusammen mit der Druckfläche 68 ungefähr der an der Ventiltelleroberseite
angeordneten Druckfläche 67 entspricht und so die beschriebene Reaktion
infolge der Druckdifferenz bewirkt.
Das der Zuflußöffnung 22 gegenüberliegende Ende der Erweiterung 24 weist
einen Durchmesser auf, der dem äußeren Durchmesser des im Ventilfängers 30
ringförmig um den Fortsatz 34 herum angeordneten Durchflußkanal 36
entspricht. Gleichzeitig entspricht der Durchmesser des Ventiltellers 62 dem
inneren Durchmesser des ringförmigen Durchflußkanals 36, so daß ein
strömungsgünstiger Übergang vom zwischen dem Ventilteller 62 und dem
Ventilsitz 20 gebildeten Ventilspalt 70 in den im Ventilfänger 30 gebildeten
Durchflußkanal 36 vorhanden ist. Die im Gegenflansch 50 angeordnete
Abflußöffnung 52 erweitert sich zur Ventilinnenseite hin bis auf den äußeren
Durchmesser des im Ventilfänger 30 angeordneten Durchflußkanals 36, so daß
auch hier ein strömungsgünstiger Übergang ohne Ecken und Kanten vom
Durchflußkanal 36 in den zwischen Fortsatz 34 und Gegenflansch 50
gebildeten Ringspalt 42 geschaffen wird. Der Querschnitt des Ringspaltes 42
erweitert sich dabei in Strömungsrichtung zur Bildung eines Diffusors, um so
die durch Beschleunigung des Mediums im düsenförmigen Ventilspalt 70
erhöhte kinetische Energie wieder in Druckenergie umzuwandeln.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1 bzw. in Fig. 2.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist der Ventilkörper hier nicht dargestellt.
Der innerhalb des ringförmigen Durchflußkanals 36 angeordnete Bereich des
Lagerbauteils 31 bzw. des Ventilfängers 30 wird durch drei in gleichem
Abstand im Durchflußkanal 36 angeordnete Stege 37 gehalten, die sich von
dem Flansch 32 zum inneren Bereich mit dem Fortsatz 34 erstrecken.
In dem zentrisch in dem inneren Bereich des Lagerbauteils 31 bzw. des
Ventilfängers 30 angeordneten Sackloch 38 wird der nicht dargestellte
Ventilkörper gelagert. Vom Sackloch 38 erstreckt sich eine Ausgleichsbohrung 40
durch das Lagerbauteil 31 bzw. den Ventilfänger 30 hindurch bis zur
Abflußöffnung. Die oben schon ausführlich erläuterten Ausgleichsbohrungen
44 erstrecken sich ebenfalls durch das Lagerbauteil 31 bzw. den Ventilfänger
30 hindurch bis zur Abflußöffnung.
Bezugszeichenliste
10 Rückschlagventil, erste Ausführungsform
20 Ventilsitz
22 Zuflußöffnung
24 Erweiterung
26 Sitzfläche
30 Ventilfänger
31 Lagerbauteil
32 umlaufender Flansch
34 Fortsatz
35 innerer Abschnitt
36 Durchflußkanal
37 Steg
38 Sackloch
40 Ausgleichsbohrung
42 Ringspalt
44 Ausgleichsbohrung
50 Gegenflansch
52 Abflußöffnung
60 Ventilkörper
62 Ventilteller
64 Ventilschaft
66 Sackloch
67 obere Druckfläche
68 untere Druckfläche
68a untere Druckfläche
70 Ventilspalt
80 Druckfeder
90 Rückschlagventil, zweite Ausführungsform
20 Ventilsitz
22 Zuflußöffnung
24 Erweiterung
26 Sitzfläche
30 Ventilfänger
31 Lagerbauteil
32 umlaufender Flansch
34 Fortsatz
35 innerer Abschnitt
36 Durchflußkanal
37 Steg
38 Sackloch
40 Ausgleichsbohrung
42 Ringspalt
44 Ausgleichsbohrung
50 Gegenflansch
52 Abflußöffnung
60 Ventilkörper
62 Ventilteller
64 Ventilschaft
66 Sackloch
67 obere Druckfläche
68 untere Druckfläche
68a untere Druckfläche
70 Ventilspalt
80 Druckfeder
90 Rückschlagventil, zweite Ausführungsform
Claims (27)
1. Rückschlagventil mit rotationssymmetrischer Strömungsführung, mit
einem Ventilgehäuse, einem Ventilsitz und einem in einem
Lagerbauteil axial beweglich gelagerten Ventilkörper, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse aus zumindest zwei Teilen
besteht und der Ventilsitz (20) das erste Gehäuseteil und das
Lagerbauteil (31) das zweite Gehäuseteil bildet.
2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Lagerbauteil zweistückig ausgeführt ist und aus einem Ventilfänger (30)
und einem Gegenflansch (50) besteht.
3. Rückschlagventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ventilfänger (30) zwischen Ventilsitz (20) und Gegenflansch (50)
angeordnet ist.
4. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ventilfänger (30) im wesentlichen
scheibenförmig ausgebildet ist und einen umlaufenden Flansch (32) am
Umfang aufweist.
5. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (20) im wesentlichen ringförmig
ausgebildet ist.
6. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Gegenflansch (50) im wesentlichen ringförmig
ausgebildet ist.
7. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (20) und der Gegenflansch (50) auf
jeweils gegenüberliegenden Seiten des Flansches (32) des Ventilfängers
(30) angeordnet sind.
8. Rückschlagventil nach einem der 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ventilfänger (30) einen im wesentlichen ringförmigen
Durchflußkanal (36) aufweist.
9. Rückschlagventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ventilfänger (30) einen zentrisch angeordneten, von dem ringförmigen
Durchflußkanal (36) umgebenen inneren Abschnitt (35) aufweist.
10. Rückschlagventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der
innere Abschnitt (35) durch mindestens zwei im Durchflußkanal (36)
angeordnete und sich vom Flansch (32) zum inneren Abschnitt (35)
erstreckende Stege (37) gehalten wird.
11. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der innere Abschnitt (35) einen zentrisch
angeordneten, sich verjüngenden und in Strömungsrichtung
erstreckenden Fortsatz (34) aufweist.
12. Rückschlagventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in
dem Fortsatz (34) ein mit der Öffnung gegen die Strömungsrichtung
weisendes Sackloch (38) zentrisch angeordnet ist.
13. Rückschlagventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich
mindestens eine Ausgleichsbohrung (40) vom Sackloch (38) durch den
Fortsatz (34) hindurch zu einer Abflußöffnung (52) erstreckt.
14. Rückschlagventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (60) einstückig ausgebildet ist und
einen Ventilteller (62) und einen Ventilschaft (64) aufweist.
15. Rückschlagventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ventilteller (62) eine im wesentlichen pilzförmige Gestalt aufweist.
16. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (60) aus POM, PTFE oder PEEK
besteht.
17. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (64) ein zentrisch angeordnetes
Sackloch (66) aufweist.
18. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (60) mit dem Ventilschaft (64)
direkt in dem Sackloch (38) des Ventilfängers (30) geführt und gelagert
ist.
19. Rückschlagventil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Druckfeder (80) mit einem Ende in dem Sackloch (66) des
Ventilschaftes (64) und mit einem Ende in dem Sackloch (38) des
Ventilfängers (30) gelagert ist.
20. Rückschlagventil nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die
Druckfeder (80) im wesentlichen vollständig gekammert ist.
21. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 2 bis 20, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (20) eine Zuflußöffnung (22)
aufweist, an die sich in Strömungsrichtung eine Erweiterung (24)
anschließt, die an ihrem der Zuflußöffnung (22) gegenüberliegenden
Ende im wesentlichen einen Durchmesser aufweist, der dem äußeren
Durchmesser des im Ventilfänger (30) angeordneten ringförmigen
Durchflußkanals (36) entspricht.
22. Rückschlagventil nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der
Übergangsbereich zwischen Zuflußöffnung (22) und Erweiterung (24)
als Sitzfläche (26) ausgebildet ist.
23. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 2 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß der Gegenflansch (50) eine Abflußöffnung (52)
aufweist, die sich zur Ventilinnenseite hin stetig bis auf den äußeren
Durchmesser des im Ventilfänger (30) angeordneten ringförmigen
Durchflußkanals (36) erweitert.
24. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 2 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (20) und der Gegenflansch (50) auf
den jeweils gegenüberliegenden Seiten des umlaufenden Flansches (32)
des Ventilfängers (30) so angeordnet sind, daß der sich in
Strömungsrichtung verjüngende Fortsatz (34) des Ventilfängers (30) in
die Abflußöffnung (52) des Gegenflansches (50) und der Ventilkörper
(60) mit seinem pilzförmigen Ventilteller (62) in die Erweiterung (24)
des Ventilsitzes (20) hineinragt.
25. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 2 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, daß der sich bei Offenstellung des Rückschlagorgans
(10) ergebende Ventilspalt (70) zwischen pilzförmigem Ventilteller (62)
und Ventilsitz (20) sich in Strömungsrichtung im wesentlichen verengt
und eine Ringdüse bildet.
26. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 2 bis 25, dadurch
gekennzeichnet, daß der im Ventilfänger (30) angeordnete ringförmige
Durchflußkanal (36) im wesentlichen geradlinig verläuft.
27. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 2 bis 26, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ringspalt (42) zwischen dem Fortsatz (34) des
Ventilfängers (30) und dem Gegenflansch (50) sich in
Strömungsrichtung im wesentlichen erweitert und einen Diffusor bildet.
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