WO2005019707A1 - Kombiniertes rückschlag- und überdruckventil - Google Patents

Kombiniertes rückschlag- und überdruckventil Download PDF

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Jochen Gessat
Martin Jordan
Michael Scholand
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Trw Automotive Gmbh
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    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00—Check valves
    • F16K15/02—Check valves with guided rigid valve members
    • F16K15/021—Check valves with guided rigid valve members the valve member being a movable body around which the medium flows when the valve is open
    • F16K15/023—Check valves with guided rigid valve members the valve member being a movable body around which the medium flows when the valve is open the valve member consisting only of a predominantly disc-shaped flat element
    • 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
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • F16K17/0406—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded in the form of balls

Definitions

  • the invention relates to a combined check and pressure relief valve, with a check valve element, which is adjustable between an open position and a closed position, and a pressure relief valve element, which can be lifted from a valve seat when a predetermined pressure is exceeded, so that a Outflow channel is released.
  • Such a valve combines a check valve with a pressure relief valve in a single assembly.
  • the check valve element When fluid pressure is applied in a first direction, the check valve element is in its open position so that fluid flow is possible.
  • the check valve element On the other hand, if the fluid pressure acts in the opposite second direction, the check valve element is moved into the closed position, so that fluid flow is prevented. Only when the pressure acting in the second direction exceeds a predetermined value is the overpressure valve element lifted off its valve seat, so that a fluid flow is possible there.
  • the object of the invention is therefore a combined
  • the check valve element is a valve plate which, in the closed position, cooperates with a counter plate, which is a sintered part.
  • a sintered part can be manufactured with a very high degree of accuracy, so that there is a high level of tightness, and low unit costs also result in large quantities.
  • two annular sealing seats are provided on the check valve element, which are concentric. In this way, a very good seal is obtained with little effort, since there is a line contact between the two sealing seats of the valve plate and the counterplate and thus a comparatively high pressure force per unit area.
  • the check valve element is preferably a sheet metal plate, so that the counter plate can be manufactured with a flat counter surface and the two sealing seats are combined in a single component; all of which reduce manufacturing costs.
  • the outflow channel viewed in the flow direction behind the overpressure valve element, extends approximately radially to its direction of adjustment.
  • the overpressure valve element when the overpressure valve element is open, the fluid does not flow over a large part of its surface but, after it has passed through the valve seat, flows approximately radially outward and thus away from the overpressure valve element. In this way it is prevented that turbulence and pressure fluctuations which are inevitably present in the fluid are transmitted to the pressure relief valve element and stimulate it to vibrate. This increases the switching precision of the pressure relief valve and prevents disturbing noises.
  • a compression spring which acts on the overpressure valve element against the valve seat, a separate spring cup being provided for the compression spring, so that its pretension can be adjusted. This makes it possible to adjust the opening pressure of the pressure relief valve in the desired manner during the assembly of the combined check valve and pressure relief valve, so that the effects of manufacturing tolerances are compensated for.
  • the check and pressure relief valve according to the invention is characterized in that all components, with the exception of the pressure relief valve element, the compression spring and the counter plate, consist of thin-walled components, preferably of sheet metal, and are punched or deep-drawn. To this Almost all components of the valve can be manufactured with simple sheet metal processing steps, which leads to low manufacturing costs.
  • FIG. 1 shows a valve according to the invention in a longitudinal section
  • FIG. 1 shows the valve of Figure 1 in an exploded view.
  • a combined check and pressure relief valve 10 is shown, which contains a valve body 12.
  • the valve body 12 is a sleeve-like part made of sheet metal with a holding section 14 which extends concentrically to a central axis M and serves for fastening in a holding part, a throughflow section 16 which extends perpendicularly to the central axis M and a spring section 18 which again extends concentrically to the central axis M.
  • a plurality of throughflow openings 20 are arranged in the throughflow section 16.
  • a counter plate 22 which is a sintered part and has a plurality of non-return openings 26 and an overpressure opening 28, is inserted tightly into the holding section 14 of the valve body 12.
  • the counterplate On its upper side, the counterplate is provided with a plurality of webs 23 which are aligned radially with respect to the central axis M.
  • a check valve element 34 which is designed as a sheet metal plate. This is provided with a first annular sealing seat 30, which is located radially outside of the check openings 26 and is concentric with the central axis M, and with a second annular sealing seat 32, which lies radially inside the check openings 26 and is also concentric with the central axis M.
  • the two sealing seats 30, 32 can cooperate with the flat underside of the counter plate 22 in order to create a check valve to build.
  • a stop ring 38 is provided, which is arranged in the interior of the valve cup.
  • a spring plate 46 is provided, which is guided in the interior of the spring section 18 and on which a compression spring 48 is supported on the side of the overpressure valve element 42 facing away from the valve seat 40.
  • the end of the compression spring 48 facing away from the spring plate 46 is supported on the bottom of a spring cup 50 which is inserted into the spring section 18 of the valve body 12.
  • a vent opening 52 is provided, which ensures venting of the spring cup and prevents pressure build-up in the spring cup.
  • the individual parts can be fastened to one another in any suitable manner, for example by pressing, crimping or spot welding.
  • the bias of the compression spring 48 and thus the opening pressure can be monitored, so that the spring cup 50 is only fastened in the spring section 18 of the valve body 12 when the desired opening pressure is reached.
  • the check and pressure relief valve described separates a side with a pressure P1 from a side with a pressure P2. As long as the pressure Pl is greater than or equal to the pressure P2, the check valve element

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Rückschlag- und Überdruckventil (10), mit einem Rückschlag- Ventilelement (34), das zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung verstellbar ist, und einem Überdruck-Ventilelement (42), das beim Überschreiten eines vorbestimmten Drucks von einem Ventilsitz (40) abgehoben werden kann, so das mindestens ein Abströmkanal freigegeben ist. Das Rückschlag- Ventilelement (34) ist eine Ventilplatte, die in der geschlossenen Stellung mit einer Gegenplatte (22) zusammenwirkt, die ein Sinterteil ist.

Description

Kombiniertes Rückschlag- und Überdruckventil
Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Rückschlag- und Überdruckventil, mit einem Rückschlag- Ventilelement, das zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung verstellbar ist, und einem Überdruck- Ventilelement, das beim Überschreiten eines vorbestimmten Drucks von einem Ventilsitz abgehoben werden kann, so daß ein Abströmkanal freigegeben ist.
Ein solches Ventil kombiniert in einer einzigen Baugruppe ein Rückschlagventil mit einem Überdruckventil. Wenn ein Fluiddruck in einer ersten Richtung anliegt, befindet sich das Rückschlag- Ventilelement in seiner geöffneten Stellung, so daß ein Fluiddurchfluß möglich ist. Wenn dagegen der Fluiddruck in der entgegengesetzten zweiten Richtung wirkt, wird das Rückschlag- Ventilelement in die geschlossene Stellung verstellt, so daß ein Fluiddurchfluß verhindert ist. Erst wenn der in der zweiten Richtung wirkende Druck einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird das Überdruck- Ventilelement von seinem Ventilsitz abgehoben, so daß dort ein Fluiddurchfluß möglich ist.
Die im Stand der Technik bekannten Rückschlag- und Überdruckventile haben einen vergleichsweise komplizierten Aufbau und erfordern aufwendig hergestellte
Einzelbauteile. Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein kombiniertes
Rückschlag- und Überdruckventil zu schaffen, das hohen Qualitätsanforderungen bei geringen Kosten genügt.
Zu diesem Zweck ist bei einem kombinierten Rückschlag- und Überdruckventil der eingangs genannten Art vorgesehen, daß das Rückschlag- Ventilelement eine Ventilplatte ist, die in der geschlossenen Stellung mit einer Gegenplatte zusammenwirkt, die ein Sinterteil ist. Ein Sinterteil kann mit sehr hoher Genauigkeit gefertigt werden, so daß sich eine hohe Dichtigkeit ergibt, wobei sich bei hohen Stückzahlen auch geringe Stückkosten ergeben. Vorzugsweise sind an dem Rückschlag-Ventilelement zwei ringförmige Dichtsitze vorgesehen, die konzentrisch sind. Auf diese Weise ergibt sich mit geringem Aufwand eine sehr gute Abdichtung, da sich eine Linienberührung zwischen den beiden Dichtsitzen der Ventilplatte und der Gegenplatte und damit eine vergleichsweise hohe Andruckkraft je Flächeneinheit einstellt. Vorzugsweise ist das Rückschlag- Ventilelement eine Blechplatte, so daß die Gegenplatte mit einer flachen Gegenfläche gefertigt werden kann und die beiden Dichtsitze in einem einzigen Bauteil vereinigt sind; dies alles verringert die Herstellungskosten.
Gemäß der bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Abströmkanal, in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Überdruck- Ventilelement, etwa radial zu dessen Verstellrichtung verläuft. Anders ausgedrückt umströmt das Fluid, wenn das Überdruck- Ventilelement geöffnet ist, dieses nicht über einen großen Teil seiner Oberfläche, sondern strömt, nachdem es den Ventilsitz durchquert hat, etwa radial nach außen und somit vom Überdruck- Ventilelement weg. Auf diese Weise wird verhindert, daß Turbulenzen und Druckschwankungen, die im Fluid unvermeidbar vorhanden sind, auf das Überdruck- Ventilelement übertragen werden und es zu Schwingungen anregen. Dies erhöht die Schaltpräzision des Überdruckventils und verhindert störende Geräusche. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Druckfeder vorgesehen, die das Überdruck- Ventilelement gegen den Ventilsitz beaufschlagt, wobei für die Druckfeder ein separater Federbecher vorgesehen ist, so daß ihre Vorspannung einstellbar ist. Dies ermöglicht es, während der Montage des kombinierten Rückschlag- und Überdruckventils den Öffnungsdruck des Überdruckventils in der gewünschten Weise einzustellen, so daß die Auswirkungen von Herstellungstoleranzen kompensiert werden.
Das erfindungsgemäße Rückschlag- und Überdruckventil zeichnet sich dadurch aus, daß sämtliche Bauteile mit Ausnahme des Überdruck- Ventilelements, der Druckfeder und der Gegenplatte aus dünnwandigen Bauteilen, vorzugsweise aus Blech, bestehen und gestanzt oder tiefgezogen sind. Auf diese Weise können nahezu sämtliche Bauteile des Ventils mit einfachen Blechbearbeitungsschritten hergestellt werden, was zu niedrigen Herstellungskosten führt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unter- ansprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:
- Figur 1 ein erfindungsgemäßes Ventil in einem Längsschnitt, und
- Figur 2 das Ventil von Figur 1 in einer Explosionsansicht. In den Figuren ist ein kombiniertes Rückschlag- und Überdruckventil 10 gezeigt, das einen Ventilkörper 12 enthält. Der Ventilkörper 12 ist ein hülsenartiges Teil aus Blech mit einem sich konzentrisch zu einer Mittelachse M erstreckenden Halteabschnitt 14, der zur Befestigung in einem Halteteil dient, einem sich senkrecht zur Mittelachse M erstreckenden Durchströmabschnitt 16 und einem sich wieder konzentrisch zur Mittelachse M erstreckenden Federabschnitt 18. Im Durchströmabschnitt 16 sind mehrere Durchströmöffhungen 20 angeordnet. In den Halteabschnitt 14 des Ventilkörpers 12 ist dicht eine Gegenplatte 22 eingesetzt, die ein Sinterteil ist und mehrere Rückschlagöffhungen 26 sowie eine Überdrucköffnung 28 aufweist. Auf ihrer Oberseite ist die Gegenplatte mit mehreren Stegen 23 versehen, die radial bezüglich der Mittelachse M ausgerichtet sind.
Unterhalb der Gegenplatte 22 befindet sind ein Rückschlag- Ventilelement 34, das als Blechplatte ausgeführt ist. Diese ist mit einem ersten ringförmigen Dichtsitz 30 versehen, der radial außerhalb der Rückschlagöffhungen 26 liegt und konzentrisch zur Mittelachse M ist, und mit einem zweiten ringförmigen Dichtsitz 32, der radial innerhalb der Rückschlagöffhungen 26 liegt und ebenfalls konzentrisch zur Mittelachse M ist. Die beiden Dichtsitze 30, 32 können mit der ebenen Unterseite der Gegenplatte 22 zusammenwirken, um ein Rückschlagventil zu bilden. Um zu verhindern, daß sich das Rückschlag- Ventilelement 34 mit seinen beiden Dichtsitzen 30, 32 übermäßig weit von der Gegenplatte 22 entfernt, ist ein Anschlagring 38 vorgesehen, der im Inneren des Ventilbechers angeordnet ist. Der Rand der Überdrucköffhung 28, der auf der zu den Dichtsitzen 30, 32 entgegengesetzten Seite der Gegenplatte 22 liegt, bildet einen Ventilsitz 40, mit dem ein Überdruck- Ventilelement 42 zusammenwirkt, das hier als Ventilkugel ausgebildet ist. Zur Führung des Überdruck- Ventilelementes 42 ist ein Federteller 46 vorgesehen, der im Inneren des Federabschnittes 18 geführt ist und an dem sich auf der vom Ventilsitz 40 abgewandten Seite des Überdruck- Ventilelementes 42 eine Druckfeder 48 abstützt. Das vom Federteller 46 abgewandte Ende der Druckfeder 48 stützt sich am Boden eines Federbechers 50 ab, der in den Federabschnitt 18 des Ventilkörpers 12 eingesetzt ist. Am Boden des Federbechers ist eine Entlüftungsöffnung 52 vorgesehen, die eine Entlüftung des Federbechers gewährleistet und einen Druckaufbau im Federbecher verhindert.
Abgesehen vom Überdruck- Ventilelement 42, der Gegenplatte 22 und der Duckfeder 48 bestehen sämtliche Bauteile des beschriebenen Rückschlag- und Überdruckventils aus Blech. Diese Bauteile sind tiefgezogen und/oder gestanzt. Die Dichtsitze 30, 32 sind in das Rückschlag- Ventilelement 34 eingeprägt. Bei der Montage können die einzelnen Teile auf jede geeignete Weise ineinander befestigt werden, beispielsweise durch Verpressen, Vercrimpen oder Punktschweißen. Bei der Montage des Federbechers 50 kann die Vorspannung der Druckfeder 48 und damit der Öffnungsdruck überwacht werden, so daß der Federbecher 50 erst dann im Federabschnitt 18 des Ventilkörpers 12 befestigt wird, wenn der gewünschte Öffhungsdruck erreicht ist.
Das beschriebene Rückschlag- und Überdruckventil trennt eine Seite mit einem Druck Pl von einer Seite mit einem Druck P2. Solange der Druck Pl größer als der oder gleich dem Druck P2 ist, wird das Rückschlag- Ventilelement
34 mit den beiden Dichtsitzen 30, 32 von der Gegenplatte 22 weg gegen den Anschlagring 38 anliegen, so daß das Fluid durch die Durchströmöfmungen 20, die Rückschlagöffhungen 26 und die Mittelöffnung 36 durch das Rückschlag- und Überdruckventil hindurchströmen kann. Wenn dagegen der Druck P2 größer als der Druck Pl ist, wird das Rückschlag- Ventilelement 34 mit den beiden Dichtsitze 30, 32 gegen die Gegenplatte 22 gedrückt, so daß die Rückschlagöffhungen 26 abgedichtet sind. Solange das Überdruck- Ventilelement 42 am Ventilsitz 40 anliegt, ist kein Durchfluß von Fluid möglich. Erst wenn der Druck P2 in der Lage ist, das Überdruck- Ventilelement 42 entgegen der Wirkung der Druckfeder 48 vom Ventilsitz 40 in der Gegenplatte 22 abzuheben, strömt das Fluid durch den Spalt zwischen dem Ventilsitz 40 und dem Überdruck- Ventilelement 42 und dann bezüglich der Mittelachse M radial nach außen zwischen den Stegen 23 der Gegenplatte 22 hin zu den Durchströmöffhungen 20. Da das Fluid in diesem Zustand nicht vollständig um das Überdruck- Ventilelement 42 herumströmt, sondern nur über einen sehr kleinen Teil von dessen Oberfläche und dann anschließend radial von diesem weg, können sich die im Fluid vorhandenen Turbulenzen und Druckschwankungen nicht auf das Überdruck- Ventilelement 42 auswirken, was zu einer hohen Schaltpräzision führt.

Claims

Patentansprüche
1. Kombiniertes Rückschlag- und Überdruckventil (10), mit einem Rückschlag- Ventilelement (34), das zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung verstellbar ist, und einem Überdruck- Ventilelement (42), das beim Überschreiten eines vorbestimmten Drucks von einem Ventilsitz (40) abgehoben werden kann, so daß mindestens ein Abströmkanal freigegeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlag- Ventilelement (34) eine Ventilplatte ist, die in der geschlossenen Stellung mit einer Gegenplatte (22) zusammenwirkt, die ein Sinterteil ist.
2. Kombiniertes Rückschlag- und Überdruckventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlag- Ventilelement (34) oder die Gegenplatte mit mindestens einem ringförmigen Dichtsitz (30, 32) versehen ist.
3. Kombiniertes Rückschlag- und Überdruckventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ringförmige Dichtsitze (30, 32) vorgesehen sind, die konzentrisch sind und zwischen denen mindestens eine Rückschlagöfϊhung (26) vorgesehen ist.
4. Kombiniertes Rückschlag- und Überdruckventil nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlag- Ventil element (34) eine Blechplatte ist, die mit dem Dichtsitz (30, 32) versehen ist.
5. Kombiniertes Rückschlag- und Überdruckventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte (34) gummibeschichtet ist.
6. Kombiniertes Rückschlag- und Überdruckventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtsitz (30, 32) an der Gegenplatte (22) vorgesehen ist.
7. Kombiniertes Rückschlag- und Überdruckventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (40) des Überdruck- Ventilelements (42) in der Gegenplatte (22) ausgebildet ist.
8. Kombiniertes Rückschlag- und Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abströmkanal, in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Ventilsitz (40), etwa radial zu dessen Verstellrichtung verläuft.
9. Kombiniertes Rückschlag- und Überdruckventil nach Anspruch 9 oder
Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abströmkanal durch Stege auf der Gegenplatte (22) gebildet ist.
10. Kombiniertes Rückschlag- und Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckfeder (48) vorgesehen ist, die das Überdruck- Ventilelement (42) gegen den Ventilsitz (40) beaufschlagt, und daß für die Druckfeder (48) ein separater Federbecher (50) vorgesehen ist, so daß ihre Vorspannung einstellbar ist.
11. Kombiniertes Rückschlag- und Überdruckventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Federbecher (50) eine Entlüftungsöffhung vorgesehen ist.
12. Kombiniertes Rückschlag- und Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Bauteile mit Ausnahme des Überdruck- Ventilelements, Druckfeder und der Gegenplatte aus dünnwandigen Bauteilen, vorzugsweise aus Blech, bestehen und gestanzt oder tiefgezogen sind.
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