DE20108756U1

DE20108756U1 - Rückschlagventil zum Einbau in eine einen Teil eines Fluidsystems bildende Fluidleitung

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Publication number: DE20108756U1
Application number: DE20108756U
Authority: DE
Original assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Current assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2002-10-02
Anticipated expiration: 2011-05-26

Description

Beschreibung:

Rückschlagventil zum Einbau in eine einen Teil eines Fluidsystems bildende Fluidleitunq

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rückschlagventil zum Einbau in eine einen Teil eines Fluidsystems bildende Fluidleitung, insbesondere in eine Schmierölleitung einer Brennkraftmaschine, mit einem in seiner Axialrichtung verschieblich geführten Ventilkörper, der mittels mindestens einer Feder in Ventil-Schließrichtung vorbelastet ist und der durch einen einen Öffnungsdruck überschreitenden Fluiddruck in Öffnungsrichtung bewegbar ist, und mit einem im Fluidkanal vorgesehenen, mit einer Dichtfläche des Ventilkörpers zusammenwirkenden Ventilsitz .

Rückschlagventile der genannten Art sind aufgrund ihrer weiten Verbreitung aus der Praxis bekannt, beispielsweise im Bereich von Brennkraftmaschinen und zugehörigen Nebenaggregaten. Üblicherweise ist dabei bisher der Ventilkörper zusammen mit der ihn in Schließrichtung vorbelasteten Feder auf der Fluid-Abströmseite des Ventilsitzes angeordnet. Im Betrieb des Rückschlagventils wirken auf den Ventilkörper damit drei verschiedene Kräfte ein, nämlich in Öffnungsrichtung der Druck des Fluids auf der Zuströmseite sowie in Schließrichtung die Kraft der Feder und der Druck des Fluids auf der Abströmseite. Da in vielen Anwendungsfällen der auf der Abströmseite herrschende Druck des Fluids nicht definiert oder nicht gleich-

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bleibend ist, ergeben sich unterschiedliche und wechselnde Kräfteverhältnisse, die zu einem nicht definierten Verhalten des Ventils führen können. Dies kann zu Störungen innerhalb des Fluidsystems oder einer zugehörigen Einrichtung, z.B. eine Brennkraftmaschine, führen.

Für die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, ein Rückschlagventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das die dargelegten Nachteile vermeidet und bei dem ein definiertes Öffnen und Schließen erreicht wird, das nicht oder nur unwesentlich von dem Fluiddruck auf der Fluid-Abströmseite des Rückschlagventils beeinflußt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Rückschlagventil der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Schutzanspruchs 1.

Dadurch, daß der Ventilkörper mit seinem Führungsabschnitt in einem weiteren Fluidkanal angeordnet ist, der in einen drucklosen Bereich des Fluidsystems mündet, herrscht auf dieser Seite des Ventilkörpers immer ein gleichbleibender, definierter Druck, so daß hier keine unterschiedlichen Kräfte von dieser Seite auf den Ventilkörper einwirken können. Die Bewegung des Ventilkörpers erfolgt beim Öffnen des Ventils in den weiteren Fluidkanal hinein, also nicht mehr gegen das auf der Fluid-Abströmseite des Ventils befindliche Fluid. Damit hat das Fluid auf der Fluid-Abströmseite keinen Einfluß mehr auf die Öffnungsbewegung des Ventilkörpers, so daß auch hier störende Einflüsse weitestgehend ausgeschaltet sind. Damit der Ventilkörper sich im weiteren Fluidkanal bewegen kann, muß ein ausreichendes Bewegungsspiel vorhanden sein. Dieses Bewegungsspiel führt dazu, daß ein gewisser schmaler Spalt zwischen dem Führungsabschnitt des Ventilkörpers und der ihn umgebenden Wandung des Fluidkanals auftritt. Eine Fluidleckage durch diesen Spalt wird aber

erfindungsgemäß durch den am vom Ventilsitz entfernten Ende des Ventilkörpers vorgesehenen weiteren Dichtbereich unterbunden. Damit wird immer dann, wenn sich das Rückschlagventil in seiner Öffnungsstellung befindet, der weitere Fluidkanal, der in einen drucklosen Bereich mündet, abgesperrt. Ein Verlust an Fluid am Ventilkörper vorbei in den drucklosen Bereich des Fluidsystems kann somit nicht mehr auftreten. Die den Ventilkörper in seiner Schließrichtung vorbelastende Feder wird dabei zweckmäßig so ausgelegt, daß sich die von ihr ausgeübte Kraft über den gesamten Bewegungsweg des Ventilkörpers nur geringfügig ändert; so wird erreicht, daß im Betrieb des Rückschlagventils dieses praktisch nur seine beiden End-Stellungen, nämlich die Schließstellung und die Öffnungsstellung, einnimmt, ohne daß dabei über merkliche Zeitbereiche Zwischenstellungen auftreten.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Rückschlagventils gemäß Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 angegeben.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Rückschlagventils ist dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Ventilkörpers ein zweites, als Druckbegrenzungsventil dienendes Ventil vorgesehen ist, das durch einen einen zweiten, höheren Öffnungsdruck überschreitenden Fluiddruck in eine Öffnungsstellung in Richtung zum drucklosen Bereich des Fluidsystems überführbar ist. In dieser Ausgestaltung erhält das Rückschlagventil zusätzlich eine Funktion als Druckbegrenzer, wodurch zwei Funktionen in einem einzigen Bauteil konzentriert werden. Hierdurch wird eine besonders kostengünstige Fertigung und Montage und eine besonders platzsparende Unterbringung in einem Fluidsystem erreicht. Da der weitere Fluidkanal, der den Führungsabschnitt des Ventilkörpers aufnimmt, ohnehin in einen drucklosen Bereich des Fluidsystems mündet, sind für die Rückführung von Fluidanteilen zum Abbau eines un-

erwünschten Überdrucks keine zusätzlichen Kanäle erforderlich.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieses Ventils mit der doppelten Funktion sind in den Ansprüchen 7 bis 12 angegeben.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:

Figur 1 und Figur 2 ein erstes Ventil in zwei verschiedenen Betriebsstellungen, im Längsschnitt,

Figur 3 bis Figur 5 ein zweites Ventil in drei verschiedenen Betriebsstellungen, ebenfalls im Längsschnitt, und

Figur 6 ein drittes Ventil in einer geschlossenen Grund-Betriebsstellung, ebenfalls im Längsschnitt.

Die Figuren 1 und 2 der Zeichnung zeigen ein erstes Rückschlagventil 1, das einen Fluidkanal 81, 81' beiderseits eines Dichtsitzes 3 entweder sperrt, wie in Figur 1 gezeigt, oder freigibt, wie in Figur 2 gezeigt.

Das Rückschlagventil 1 umfaßt neben dem Ventilsitz 3, der fest in den Fluidkanal 81, 81' eingebaut ist, einen in seiner Axialrichtung verschieblichen Ventilkörper 2, der eine hohlzylindrische Grundform mit zwei Bereichen unterschiedlichen Druchmessers aufweist. Der vordere Bereich 20, der die mit dem Dichtsitz 3 zusammenwirkende Dichtfläche 23 aufweist, hat dabei einen kleineren Durchmesser und der hintere Teil des Ventilkörpers 2, der einen Führungsabschnitt 21 bildet, hat einen größeren Durchmesser. Der Führungsabschnitt 21 ist in einem weiteren Fluidkanal 82 geführt, der vom Fluidkanalbereich

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81 abzweigt und koaxial zum Dichtsitz 3 verläuft. Dieser weitere Fluidkanal 82 mündet in einen drucklosen Bereich 83 eines zugehörigen Fluidsystems. Dieses Fluidsystem kann beispielsweise ein Schmierölkreislauf einer Brennkraftmaschine sein.

Zur Führung des Führungsabschnitts 21 innerhalb des FIuidkanals 82 sind außen am Führungsabschnitt 21 axial beabstandet zwei ringförmig umlaufende Führungsstege 25, 25' angebracht, die abzüglich des nötigen Bewegungsspiels dem Durchmesser des Fluidkanals 82 entsprechen. Im Querschnitt sind sowohl der Ventilkörper 2 als auch der Fluidkanal 82 zweckmäßig kreisrund.

Der untere Führungssteg 25 dient hier zugleich als Abstützung für eine Feder 5, die mit ihrem anderen Ende an einer Stufe im weiteren Fluidkanal 82 abgestützt ist und die den Ventilkörper 2 in Schließrichtung des Rückschlagventils 1 beaufschlagt. Solange im Fluidkanal 81 ein niedriger Druck P₀ herrscht, der unterhalb des Öffnungsdrucks des Rückschlagventils 1 liegt, hält die Kraft der Feder 5 das Ventil 1 geschlossen, wie in Figur 1 gezeigt.

Wenn der Druck im Fluidkanal 81 über den Öffnungsdruck des Rückschlagventils 1 auf einen höheren Druck P₁ ansteigt, überwiegt die von dem Fluiddruck auf den Ventilkörper 2 ausgeübte Kraft die Kraft der Feder 5, wodurch der Ventilkörper 2 in seine in Figur 2 dargestellte Position verschoben wird. Selbst wenn im Fluidkanalbereich 81' der gleiche Druck herrschen sollte wie im Fluidkanalbereich 81 vor dem Dichtsitz 3, bleibt die Funktion des Ventils 1 gewährleistet, da aufgrund der Durchmesserunterschiede des Ventilkörpers 2 die erforderliche Kraft in Öffnungsrichtung gewährleistet ist.

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Um zu vermeiden, daß ein Teil des Fluids, das durch den Fluidkanal 81, 81' strömt, in unerwünschter Weise durch den weiteren Fluidkanal 82 in den drucklosen Bereich 83 des Fluidsystems abströmt, besitzt der Ventilkörper 2 an seinem ninteren, in der Zeichnung unteren Ende eine weitere Dichtfläche 24, die mit einer Gegen-Dichtflache 4 im unteren Bereich des weiteren Fluidkanals 82 in der Öffnungsstellung des Rückschlagventils 1 in Eingriff tritt. In dieser Stellung, die die Figur 2 zeigt, ist der Fluidkanal 82 abgedichtet, so daß kein Fluid in den drucklosen Bereich 83 abströmen kann. Die gesamte Fluidmenge wird also durch den Dichtsitz 3 hindurch in den Fluidkanalbereich 81' geleitet und steht in voller Menge für die nachfolgende Verwendung, beispielsweise für die Schmierung von Schmierstellen einer Brennkraftmaschine, zur Verfügung.

Der Ventilkörper 2 ist aufgrund seiner hohlzylindrischen Grundform einfach als Spritzgußteil herstellbar; die Trennung zwischen den beiden Seiten des Ventilkörpers 2 übernimmt hier eine mit dem übrigen Ventilkörper 2 einstückige Trennwand 22, die in Höhe des Stirnendes des vorderen Teils 20 des Ventilkörpers 2 in diesem angeordnet ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 3 bis 5 ist das Rückschlagventil 1 zusätzlich mit einem integrierten Absteuer- oder Überdruckventil 10 ausgebildet, das in das Rückschlagventil 1 eingebaut ist.

Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 2 besitzt hier der Ventilkörper 2 in seinem Inneren nicht mehr die Trennwand 22, sondern stattdessen einen zusätzlichen Dichtsitz 26, der mit einem zweiten Ventilkörper 6, der konzentrisch im Inneren des ersten, äußeren Dichtkörpers 2 verschieblich geführt ist, zusammenwirkt. Auch der zweite, innere Ventilkörper 6 hat eine

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hohlzylindrische Grundform mit einer geschlossenen Stirnwand 60, die mit dem Dichtsitz 26 zusammenwirkt. Der zylindrische Teil des Ventilkörpers 6 bildet einen Führungsabschnitt 61, der im ersten Ventilkörper 2 axial verschiebbar geführt ist.

Der zweite Ventilkörper 6 ist von einer zweiten Feder 7 mit einer in dessen Schließrichtung wirkenden Kraft vorbelastet. Zur Abstützung der Feder 7 am ersten, äußeren Ventilkörper 2 dient ein mit diesem verbundener Federstützring 27. Damit hat das Ventil 10 keinerlei Verbindung mit Teilen des durch die Kanäle 81, 81', 82 gebildeten Fluidsystems, sondern ist vollständig in das Ventil 1 integriert.

Im Bereich seines vorderen Teils 20 und seines Führungsabschnitts 21 entspricht die äußere Form des Ventilkörpers 2 dem Beispiel gemäß den Figuren 1 und 2; auch die Feder 5 ist mit der Feder 5 gemäß Figur 1 und 2 identisch ausgeführt und angeordnet. Auch die zweite Dichtfläche 24 am ersten Ventilkörper 2 und die damit zusammenwirkende Gegen-Dichtflache 4 im weiteren Fluidkanal 82 sind hier vorhanden.

Solange im Fluidkanalbereich 81 ein niedriger Druck P₀ unterhalb des Öffnungsdrucks des Rückschlagventils 1 herrscht, wird das Rückschlagventil 1 aufgrund der Kraft der Feder 5 in Schließstellung gehalten, wie in Figur 3 sichtbar.

Bei einem Anstieg des Drucks im Fluidkanalbereich 81 auf einen über dem Öffnungsdruck des Rückschlagventils 1 liegenden Druck P₁ wird das Rückschlagventil 1 von der vom Druck des Fluids hervorgerufene Kraft gegen die Kraft der Feder 5 in Öffnungsstellung verschoben, wie die Figur 4 zeigt. Der Druck P₁ liegt dabei aber immer noch unterhalb des Öffnungsdrucks für das Absteuer- oder Über-

druckventil 10. Dessen Ventilkörper 6 behält aufgrund der Kraft der Feder 7, die stärker ist als die der Feder 5, noch seine Schließstellung bei. Dieser Zustand ist in Figur 4 dargestellt.

Bei einem weiteren Anstieg des Fluiddrucks im Fluidkanalbereich 81 auf einen Druck P₂, der oberhalb des Öffnungsdrucks des Absteuer- oder Überdruckventils 10 liegt, wird dessen Ventilkörper 6 durch die vom Fluid ausgeübte Kraft gegen die Kraft der Feder 7 verschoben, v/odurch nun auch das Absteuerventil 10 öffnet. Das Fluid strömt nun innen durch den vorderen Teils 20 des ersten Ventilkörpers 2 und am Dichtsitz 26 vorbei zum Außenumfang des zweiten Ventilkörpers 6. In diesem sind in Radialrichtung verlaufende Durchbrechungen 62 vorgesehen, die ein Überströmen des Fluids vom Außenumfang in das Innere des zweiten Ventilkörpers 6 gestatten. Von dort strömt das Fluid durch den Fluidkanal 82 in den drucklosen Bereich 83 des Fluidsystems ab. Dieser Zustand ist in Figur 5 gezeigt. Hiermit läßt sich ein Fluidüberdruck schnell und mit geringem Strömungswiderstand abbauen.

Figur 6 der Zeichnung zeigt schließlich eine Abwandlung des Rückschlagventils 1 aus den Figuren 3 bis 5, wobei der Unterschied darin besteht, daß hier der zweite Ventilkörper 6 in Form einer Ventilkugel ausgeführt ist. Dabei ist das Ventil 1 in Figur 6 in seiner dem Betriebszustand gemäß Figur 3 entsprechenden Schließstellung gezeigt. Hinsichtlich seiner weiteren Einzelteile und Eigenschaften unterscheidet sich das Ventil 1 aus Figur 6 nicht von dem Ventil 1 aus den Figuren 3 bis 5.

Eine Zusammenschau der Zeichnungsfiguren macht deutlich, daß selbst bei Ausgestaltung als Doppelventil mit der Funktion des Rückschlagventils 1 und des Absteuerventils 10 die Anordnung nur wenige Einzelteile benötigt, nämlich die beiden Ventilkörper 2, 6 und die beiden Federn

5, 7. Damit ist eine sehr einfache Konstruktion bei sehr zuverlässiger Funktion erreicht. Außerdem wird eine einfache Montage erreicht, da alle Teile in Axialrichtung
von oben nach unten in den Fluidkanal 82 eingesetzt werden können. Nach dem abschließenden Einsetzen, z.B. Einpressen, des Dichtsitzes 3 sind alle Teile der Ventilanordnung in ihrer Lage gesichert.

Claims

1. Rückschlagventil (1) zum Einbau in eine einen Teil eines Fluidsystems bildende Fluidleitung (81, 81'), insbesondere in eine Schmierölleitung einer Brennkraftmaschine, mit einem in seiner Axialrichtung verschieblich geführten Ventilkörper (2), der mittels mindestens einer Feder (5) in Ventil-Schließrichtung vorbelastet ist und der durch einen einen Öffnungsdruck überschreitenden Fluiddruck in Öffnungsrichtung bewegbar ist, und mit einem im Fluidkanal (81, 81') vorgesehenen, mit einer Dichtfläche (23) des Ventilkörpers (2) zusammenwirkenden Ventilsitz (3), dadurch gekennzeichnet,

- daß der Ventilkörper (2) mit einem Führungsabschnitt (21) in einem ihn führenden weiteren Fluidkanal (82) angeordnet ist, der in einen drucklosen Bereich (83) des Fluidsystems mündet,

- daß ein in Fluidströmungsrichtung gesehen vor dem Ventilsitz (3) liegender Teil (81) des ersten Fluidkanals (81, 81') den Ventilkörper (2) umgibt,

- daß der Ventilkörper (2) in seinem mit dem Ventilsitz (3) zusammenwirkenden Bereich (20) eine kleinere Querschnittsfläche aufweist als in seinem im zweiten Fluidkanal (82) geführten Führungsabschnitt (21) und

- daß der Führungsabschnitt (21) an seinem vom Ventilsitz (3) entfernten anderen Ende mit einer zweiten Dichtfläche (24) ausgestattet ist, die in dichtende Anlage an einer Gegen-Dichtfläche (4), die im zweiten Fluidkanal (82) angeordnet ist, tritt, wenn das Ventil (1) seine Öffnungsstellung einnimmt.

2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (2) eine hohlzylindrische Grundform aufweist, wobei dessen Außendurchmesser im Bereich des Führungsabschnitts (21) größer ist als im übrigen Bereich (20) des Ventilkörpers (2).

3. Rückschlagventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des Führungsabschnitts (21) des Ventilkörpers (2) mindestens zwei axial voneinander beabstandete, radial vorstehende, umlaufende Führungsstege (25, 25') vorgesehen sind.

4. Rückschlagventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ventilsitzferne Führungssteg (25) eine Anlage für die den Ventilkörper (2) vorbelastende Feder (5) bildet.

5. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des hohlen Ventilkörpers (2) im Bereich zwischen seinem ventilsitzseitigen Stirnende und seiner Außendurchmesseränderung eine feste oder einstückige Trennwand (22) angeordnet ist.

6. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Ventilkörpers (2) ein zweites, als Druckbegrenzungsventil dienendes Ventil (10) vorgesehen ist, das durch einen einen zweiten, höheren Öffnungsdruck überschreitenden Fluiddruck in eine Öffnungsstellung in Richtung zum drucklosen Bereich (83) des Fluidsystems überführbar ist.

7. Rückschlagventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter, innerer Ventilkörper (6) innerhalb des ersten, äußeren Ventilkörpers (2) verschieblich geführt ist, wobei mittels mindestens einer zweiten, am äußeren Ventilkörper (2) abgestützten Feder (7) der innere Ventilkörper (6) in seiner Schließrichtung vorbelastet ist und mit einem im äußeren Ventilkörper (2) angeordneten inneren Dichtsitz (26) zusammenwirkt.

8. Rückschlagventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ventilkörper (6) eine hohlzylindrische Grundform mit einer geschlossenen, mit dem inneren Dichtsitz (26) zusammenwirkenden Stirnwand (60) hat.

9. Rückschlagventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im hohlzylindrischen Teil (61) des inneren Ventilkörpers (6) in Radial- und/oder Axialrichtung verlaufende Durchbrechungen (62) als Fluidströmungswege angebracht sind.

10. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in das ventilsitzferne Ende des äußeren Ventilkörpers (2) ein die zweite Feder (7) abstützender, in Umfangsrichtung verlaufender Federstützring (27) eingesetzt ist.

11. Rückschlagventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ventilkörper (6) in Form einer Ventilkugel ausgeführt ist.

12. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Feder (7) eine größere Federhärte als die erste Feder (5) aufweist.