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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Rückschlagventil für strömbare Medien nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Bei einem bekannten gattungsgemäßen Rückschlagventil (
DE 40 25 488 A1 bzw.
EP 0 302 068 B1 ) ist vor allem eine Minimierung der äußeren Einbaumaße des Ventilgehäuses bei einem maximalen Durchströmquerschnitt angestrebt. Außerdem soll durch Ventilglied und Schließfeder das durchströmende Medium so gering wie möglich behindert oder beeinflusst werden, wobei besonders die dem strömenden Medium ausgesetzte Feder Nachteile mit sich bringen kann. Diese Nachteile wirken sich besonders dann aus, wenn die Feder stromab des Ventilsitzes angeordnet ist. In manchen Anwendungsfällen derartiger Minirückschlagventile sind solche Einflüsse äußerst störend, abgesehen davon, dass besonders in diesem Bereich die Einhaltung eines möglichst großen Durchströmquerschnittes problematisch ist, schon allein wegen des vorgegebenen Durchmessers der Schraubenfeder und des damit verbundenen Maximaldurchströmquerschnitts. Während der Durchströmquerschnitt im Ventilsitzbereich aufgrund des steuerbaren Hubes des Ventilgliedes an sich unproblematisch ist und auch die Ausnehmungen stromab des Ventilsitzes im Ventilglied selbst verhältnismäßig groß gehalten werden können um dadurch eine Verringerung des Durchströmquerschnittes zu vermeiden ist hingegen im Bereich stromab des Ventilgliedes also im Bereich der Schließfeder oder diesbezüglicher Stütz- oder Verwirbelungsverhinderungshülsen die Querschnittseinhaltung problematisch. Bei innen durchströmten Federn wirkt sich als Grenze für den maximalen Durchströmquerschnitt der verbleibende Restdurchmesser gemäß der bekannten quadratischen Funktion eine Flächenberechnung eines Kreises aus, während bei den Lösungen, bei denen die Schließfeder außen umströmt wird der Nachteil einer Feder mit geringerem Zylinderdurchmesser in Kauf genommen werden muss bzw. der weitere Abfluss des Mediums innerhalb der Abflussbohrung problematisch sein kann.
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Bekannt ist auch eine Rückschlagventilanordnung zur Positionierung in einem freien Strömungsquerschnitt, die eine Ventilanordnung hat, die in ein Rohrstück einsetzbar ist und dort an einer inneren aufwärts weisenden Anschlagschulter anschlägt. Die Anordnung enthält einen rohrförmigen elastischen Ventilsitz, der zur Anlage an der Anschlagschulter montiert wird, ein rohrförmiges Stegelement, das durch den Sitz hindurchgeführt ist und eine äußere Schulter hat, die an dem Sitz einrastet. Das Rohrstück weist eine innere ringförmige Aussparung sowie einen an einer Seite offenen ausdehnbaren Befestigungsring auf, dessen freie Enden umgebogen sind. Dieser Ring ist zur Anlage an das obere Ende des Stegelements in die Nut einsetzbar, um die Anordnung in dem Rohrstück zu arretieren. Die Nut ist so positioniert, dass der Ring in ihr, wenn er mit dem Stegelement einrastet, das Stegelement fest gegen den elastischen Sitz drückt, um denselben unter Druck zu halten. Die Ventilanordnung umfasst auch ein abwärts öffnendes Ventilglied, das in dem Stegelement ausreichend geführt ist. Das Ventilglied besteht aus einem Ventilzapfen, der zur Verschraubung mit dem Ventilglied an seinem unteren Ende mit einem Gewinde versehen ist (
US 2,182,278 A ).
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Bekannt ist ferner ein zwischen zwei Rohrleitungen mit ausreichend großem Querschnitt angeordnetes Rückschlagventil bekannt, das aus einem Gehäuse, einem Ventilsitz und einer Ventilführung besteht. In dieser ist ein bewegliches Ventilglied mit einem Zapfen geführt, der einen Kopf aufweist, der das Ventil gegen den Sitz schließt oder das Ventil für den Fluidstrom teilweise öffnet. Der Kopf wird durch eine am Zapfen angreifende Druckfeder gegen den Ventilsitz gedrückt. Sein Durchmesser ist mindestens so groß wie der Innendurchmesser des Rohres und weist stromab auf seiner Rückseite eine Vielzahl von radial zueinander beabstandeter, in dem Gehäuse geführter Leitflächen auf, die zur Begrenzung des Öffnungshubs des Ventilglieds auf der gegenüberliegenden Rohrleitung aufsetzen und auch dann noch einen Fluidstrom ermöglichen, wenn der Ventilkopf auf dem Rohrende aufsitzt (
US 4,971,093 A ).
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Schließlich ist auch ein Vorfederrückschlagventil für strömbare Medien mit einem eine sich in Strömungsrichtung erweiternde kreisförmige Dichtfläche aufweisenden und in Strömungsrichtung öffnenden beweglichen Ventilglied bekannt, das einen mit der Dichtfläche zusammenwirkenden und in einem Ventilgehäuse angeordneten Ventilsitz, eine am Ventilglied angreifenden als Druckfeder ausgebildeten Schraubenfeder, eine Abflussbohrung im Ventilgehäuse, in welche das Ventilglied bei seinem Öffnungshub taucht, eine radiale Führung des Ventilgliedes bei dessen Hubbewegung und am Ventilglied stromab des Ventilsitzes radiale in Strömungsrichtung offene Ausnehmungen für das strömende Medium aufweist. Die Druckfeder stützt sich einenends am Gehäuse ab und greift stromauf des Ventilsitzes an einem Zapfen an, der entgegen der Strömungsrichtung am Ventilglied angeordnet ist und durch die Druckfeder ragt. Stromauf des Ventilsitzes (
8) ist im Gehäuse ein Ringraum um das Ventilglied oder den Zapfen angeordnet. Der Ringraum ist über radiale Öffnungen mit einem Strömungszufluss verbunden. Der Zapfen weist zur Abstützung der Druckfeder an seinem freien Ende ein für die Federmontage demontierbares Auflager auf. Gehäuse und Ventilglied mit der Druckfeder bilden eine Baueinheit, die komplett in Bohrungen einsetzbar ist (
DE 100 28 398 A1 ).
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Die Erfindung und ihre Vorteile
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Das erfindungsgemäße Rückschlagventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass das der Druckfeder dienende Auflager unlösbar mit dem Zapfen des Ventilglieds verbunden ist.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Auflager als ein auf dem Zapfen angeordneter Preßring ausgebildet.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die dem Ventilsitz zugewandte Seite des Pressrings eine in die Druckfeder ragende Abdrehung mit einer als Kegel ausgebildeten Stirnseite auf.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Zapfen eine Ringnut angeordnet, in die das freie Ende des Kegels nach dem Einpressen des Pressrings eingestemmt ist.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist am Gehäuse im Bereich der Führung des Zapfens ein Innenkonus vorhanden, in den der Kegel taucht.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der zur Zapfenachse hin eingeschlossene Winkel des Kegels kleiner, als der des Innenkonus.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Abflussraum Teil eines Arbeitszylinders, beispielsweise einer Pumpe oder einer Arbeitsmaschine.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind im Gehäuse stromab des Ventilsitzes vom Abflussraum her radiale Ausnehmungen zur Leitung des strömenden Mediums vorhanden. Hierdurch kann das Medium radial aus dem Abflussraum in beispielsweise einen ringförmigen Abströmraum abströmen.
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Nach einer speziellen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient als Brücke ein abschnittsweise am Gehäuse angeordneter die Ausnehmungen für den Medienstrom freigebender Ring. Dieser Ring kann in entsprechende Ausdrehungen des Gehäuses eingepresst werden.
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Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung greift am Ventilglied eine zweite, insbesondere in der Kraft verstellbare Schließkraft an, wodurch insbesondere bei gesteuertem Einsatz, beispielsweise als Druckbegrenzung oder Drucksteuerventil, das Rückschlagventil erst bei einer bestimmten steuerbaren Kraft öffnet oder schließt.
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Bei einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Schließkraft der Zweiten der Ersten gleichgerichtet. Hierdurch ergibt sich eine Addition der Schließkräfte, mit beispielsweise völlig unterschiedlichen Kennlinien und möglicherweise unterschiedlichen oder steuerbaren Kräften. Hierdurch kann beispielweise eine Stufenkraft erreicht werden oder eine Art Sicherheitsschaltung.
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Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind am Ventilgehäuse Mittel zur Entsperrung angeordnet, die am beweglichen Ventilglied angreifen und die in unterschiedlichster Art gesteuert sein können. So ist es denkbar, dass diese Entsperrungsmittel willkürlich betätigt werden oder aber automatisch.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
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Zeichnung
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Drei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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1 ein Rückschlagventil in eingebautem Zustand im Längsschnitt entsprechend dem Pfeil I in 2
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2 eine Teildraufsicht des Rückschlagventils entsprechend dem Pfeil II in 1
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3 das zweite Ausführungsbeispiel ebenfalls in eingebautem Zustand im Längsschnitt entsprechend den Pfeilen III in 4
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4 eine Teildraufsicht entsprechend dem Pfeil IV in 3 und
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5 das dritte Ausführungsbeispiel im Längsschnitt.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Bei dem in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen ist ein bewegliches Ventilglied 1 axial und radial für seine Hubbewegung in einem Ventilgehäuse 2 geführt, welches wiederum in eine Gewindebohrung eines Bauteils 3 eingeschraubt ist. Dieses Ventilglied 1 ist durch eine schraubenförmige Druckfeder 4 in Schließrichtung belastet, welche einerseits am Ventilgehäuse 2 angreift und andernends an einem Auflager 5, welches an dem freien Ende eines Zapfes 6 befestigt ist welcher mit dem beweglichen Ventilglied 1 einteilig verbunden ist. Das bewegliche Ventilglied ist als Kugelsegment ausgebildet mit einer kugeligen Dichtfläche 7, die mit einem kreisförmigen am Gehäuse 2 angeordneten Ventilsitz 8 zusammenwirkt. Das Ventilglied 1 weist stromab der Dichtfläche 7 radiale Ausnehmungen 9 auf, die in Strömungsrichtung bzw. in Hubrichtung des Ventilgliedes 1 zu einem als Bohrung ausgebildeten Abflussraum 11 hin offen sind. Stromauf des Ventilsitzes 8 ist im Ventilgehäuse 2 ein Ringraum 12 vorgesehen, der mit dem Strömungszufluss 13 des zu steuernden Mediums verbunden ist und der in seinem Kern durch die Verbindung zwischen Ventilglied 1 und Zapfen 6 begrenzt ist, wobei diese Verbindung eine Taille 14 aufweist, um einerseits diesen Ringraum 12 ausreichend groß zu gestalten und andererseits eine günstige Strömungsform für das zu steuernde Medium zu erhalten. Sobald das Ventilglied 1 bei ausreichend hohem Druck des zu steuernden Mediums entgegen der Kraft der Druckfeder 4 öffnet, strömt dieses Medium aus dem Strömungszufluss 13 über den Ringraum 12 vorbei am Ventilsitz 8 und über die Ausnehmungen 9 in die Abflussbohrung 11, bis nach Abnehmen des Mediumdruckes dieser Durchstrom gesperrt wird, indem über die Druckfeder 4 und den Zapfen 6 das Ventilglied 1 mit seiner Dichtfläche 7 auf den Ventilsitz 8 gezogen und der Durchfluss gesperrt wird.
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Bei dem in 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel dienen als Verbindung zwischen Strömungszufluss 13 und Ringraum 12 schräg in Strömungsrichtung angeordnete Bohrungen 15, die um die Achse V des Rückschlagventils angeordnet sind und deren Gesamtquerschnitt ausreichend ist. Außerdem ist zur Aufnahme der Druckfeder 4 im Gehäuse 2 eine Abdrehung 16 vorgesehen, deren untere Stirnseite als Angriffsfläche der Druckfeder 4 dient und deren endseitige Stirnfläche 17 als den Hub begrenzender Anschlag mit dem Auflager 5 zusammenwirkt. Diese aus Abflussraum 11, Ringraum 12 und Abdrehung 16 gebildete zentrale Bohrung im Gehäuse 2 ist als Stufenbohrung mit Verjüngungen und Erweiterungen ausgebildet, wobei zwischen den Stufen des Abflussraums 11 und des Ringraums 12 die Kante für den Ventilsitz 8 gebildet wird. Diese Bohrung weist für einen günstigen Strömungsfluss entsprechende Abrundungen auf. Abgesehen davon, dass die Druckfeder 4 durch die Abdrehung 16 geschützt bzw. nicht mehr unmittelbar dem strömenden Medium ausgesetzt ist, wird das Ventilglied 1 einerseits über den Zapfen 6 in einem Abschnitt 18 dieser Stufenbohrung geführt, andererseits werden die durch Ausnehmungen 9 gebildeten Stege 19 des Kugelsegments radial in der Abflussbohrung 4 geführt. In 2 ist das Auflager 5 und die Druckfeder 4 zur besseren Erkennbarkeit der anderen Teile weggelassen. In der Stirnseite des Ventilgehäuses 2 sind zwei Radialnuten 29 vorhanden, von denen in 1 nur eine sichtbar ist, um erforderlichenfalls einen radialen Abstrom aus dem Abflussraum 11 zu ermöglichen.
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Bei dem in den 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind als Verbindung zwischen dem Strömungszufluss 13 und dem Ringraum 12 Ausnehmungen 21 im Ventilgehäuse 2 vorgesehen, wodurch eine Brücke 22 entsteht, an der sich die Druckfeder 4 einerseits abstützen kann.
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Bei dem in 5 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ist als Anschlag für die Druckfeder 4 auf dem Zapfen 23 ein Pressring 24 angeordnet, der eine Abdrehung 25 aufweist, wobei sich die Druckfeder 4 an dem durch die Abdrehung entstandenen Kragen abstützt. Der Pressring 24 ragt somit mit seinem abgedrehten Abschnitt in die Druckfeder 4 hinein. An der dem Ventilsitz 8 zugewandten Seite dieses Pressringes 24 ist ein Kegel 26 ausgebildet, der bei der Öffnungsbewegung des Ventilgliedes 1 in einen Innenkonus 27 der ihm zugewandten Seite des entsprechenden Abschnitts des Ventilgehäuses 2 taucht. Der Keilwinkel des Kegels 26 ist hierbei geringer als der des Innenkonus 27. Zur Fixierung des Pressringes 24 ist auf dem Zapfen 23 eine Ringnut 28 angeordnet, in die das freie Ende des Kegel 26 nach Montage des Pressringes 24 eingestemmt wird.
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Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.