DE2157673A1

DE2157673A1 - Rueckschlagventil fuer fluessige oder gasfoermige medien

Info

Publication number: DE2157673A1
Application number: DE2157673A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Dr Passera
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1970-05-23
Filing date: 1971-11-20
Publication date: 1973-05-24
Also published as: DE2025168A1

Description

R. 622
19.11.1971 Bö/Kta

Anlage zur Zusatzpatent- und
Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart Rückschlagventil für flüssige oder gasförmige Medien

Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil für flüssige oder gasförmige Medien nach Patentanmeldung P 20 25 168.7 mit einem an der Mantelfläche eines zylindrischen Ventilkörpers geschaffenen, ringförmigen Ventilsitz, zu dem ein oder mehrere Durchbrüche führen und an den sich ein elastischer, ringförmiger Ventilschließkörper anlegt, der in an sich bekannter Weise aus einem ringförmig gebogenen, elastischen Band hergestellt ist, und der ferner insbesondere aus Metall besteht und durch Zusammenarbeit mit dem Ventilsitz zum Steuern der Durchbrüche bestimmt ist.

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In den in der Hauptanmeldung beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Ventilsitz so ausgebildet, daß er zwei ringförmige Erhe-.bungen an der Mantelfläche des Ventilkörpers bildet, an die sich der bandförmige Ventilschließkörper ringförmig dichtend anlegt, wenn er durch Druck in Schließrichturig beaufschlagt wird, bzw. von denen der Ventilschließkörper bei Druckbeaufschlagung in Öffnungsrichtung abgehoben wird. Zur Vergrößerung des Durchströmquerschnitts der Durchbrüche muß bei den in der Hauptanmeldung beschriebenen Ausführungsbeispielen der Abstand der beiden ringförmigen Ventilsitze voneinander entsprechend groß ausgeführt werden. Bei großer Stützweite vergrößert sich die Durchbiegung des bandförmigen Ventilschließkörpers, wenn er mit Druck in Schließrichtung beaufschlagt wird. Diese Durchbiegung erzeugt starke Kantenpressungen an den Ventilsitzen, was einen schnellen Verschleiß der Ventilsitze zur Folge hat.

Um diese nachteilige Durchbiegung zu verringern, muß das Band verformungssteifer gemächt werden, d. h. die Banddicke muß vergrößert werden. Dies vergrößert wiederum die bewegte Masse, was sich nachteilig auf die erreichbare öffnungs- und Schließgeschwindigkeit und die Lebensdauer des Ventilsitzes auswirkt. Ferner v/erden die Anforderungen an die Herstellungsgenauigkeit bei einem Ventilschließkörper mit größerer Banddicke höher.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rückschlagventil für extreme Bedingungen zu schaffen, dessen Ventilschließkörper nur auf Biegung beansprucht wird, wobei die bewegte Masse des

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•Ventilschließkörpers auch bei hohen Betriebsdrücken möglichst klein gehalten werden kann und die -ÖTfnungs- und Schließwege des" Ventilschließkörpers möglichst kurz sind. Ferner soll das Ventil bei hoher Betriebssicherheit unempfindlich gegen Verschleiß, Verschmutzung und thermische sowie mechanische Einflüsse sein und sich unter Vermeidung zu enger Toleranzen günstig fertigen lassen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß sich auf der Mantelfläche des Ventilkörpers mindestens eine weitere den Ventilschließkörper stützende, ringförmige Erhebung (Stützring) von gleicher Art wie die den Ventilsitz bildenden,, ringförmigen Erhebungen, zwischen diesen liegend, befindet. Die zwischen den Ventilsitzen mündenden Durchbrüche können dabei der Gestalt sein, daß sie in der einen Ausführung den Verlauf der Stützringe unterbrechen oder aber in einer anderen Ausführung ganz oder teilweise die ringförmigen Kanäle zwischen den Stützringen bzw. Zwischen-, stützringen und Ventilsitz in Anspruch nehmen. Weiterhin ist es vorteilhaft j wenn die Kanten des Ventilsitzes und der Stützringe angefast oder abgerundet werden, um an diesen Stellen eine zu große Kantenpressung zu vermeiden.

Vier Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein als Auslaßventil ausgebildetes Rückschlagventil

im Längsschnitt,
Fig. 2 einen Querschnitt des Ventils nach Linie II-II in Fig.l,

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Pig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Pig. I bei geschlossenem Ventil, wobei schematisch die Durchbiegung des Ventilschließkörpers bei Außendruckbeaufschlagung gezeigt ist,

Pig. H einen vergrößerten Ausschnitt aus der Fig. 1 bei offenem Ventil, wobei die Kanten des Ventilsitzes sowie die des gegenüberliegenden Höckers abgerundet sind, ' .

Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus einem Längsschnitt eines Rückschlagventils nach einem zweiten .Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 einen Ausschnitt der Aufsicht auf ein Ventil nach Fig. 5 in Blickrichtung VI unter Weglassung des Ventilschließkörpers,

Fig. 7 einen Ausschnitt aus dem Längsschnitt eines Rückschlagventils nach einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 8 einen Ausschnitt der Aufsicht auf ein Ventil nach Fig.7 in Blickrichtung VIII unter Weglassung des Ventilschließkörpers ,

Fig. 9 ein als Einläßventil ausgebildetes Rückschlagventil im Längsschnitt nach einem vierten Ausführungsbeispiel und

Fig.10 einen Querschnitt des Ventils nach Fig. 9 gemäß der Linie X-X in Fig. 9.

Eine nur teilweise dargestellte Pumpe hat einen Zylinder 10 mit einem Arbeitsraum 11 und einen Zylinderkopf 12. In einer Aussparung des Zylinderkopfes 12 ist ein Ventilkörper 13 durch eine Schraube 1*4 befestigt. Der Mantel des Ventilkörpers 13 weist eine ringförmige Ausnehmung 15 auf, in der ein durch zwei Ringflächen

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gebildeter Ventilsitz ίβ zu beiden Seiten eines von A bis B umlaufenden ringförmigen Kanals 17 angeordnet ist. Von diesem führen sieben Durchbrüche 18 radial einwärts und münden in axialer Richtung in den Arbeitsraum 11. Ein Ventilschließkörper 19 umschließt den Ventilsitz 16 mit Vorspannung. Durch Nasen 20,21 in der Ausnehmung 15 wird die axiale Lage des Ventilschließkörpers 19 begrenzt. In dem Ventilkörper 13 ist ein Stift 22 befestigt, der als Lagesicherung in Umfangsrichtung für die beiden Enden des Ventilschließkörpers 19 dient. Den Ventilkörper 13 umg'ibt im Zylinderkopf 12 eine Ringkammer 23, aus dem eine Auslaßöffnung 2Ά radial nach außen führt.

Die Fig. 3 zeigt den Ventilschließkörper 19 bei geschlossenem Ventil. An dem Zylinderkopf 12 sind mehrere in die Ringkammer 23 ragende . Höcker 25 für die Festlegung einer maximalen Öffnungsstellung des Ventilschließkörpers 19 vorhanden. Die Abbildung zeigt schematisch die Durchbiegung des Ventilschließkörpers 19 bei Druckbeaufschlagung und die dabei sich verringernde Auflagefläche an den Ventilsitzen 16, die sich nahezu nur auf die.Kanten 26 beschränkt. Dies erzeugt eine starke Kantenpressung an den Stellen 26. Um die Flächenpressung zu vermindern, werden die Kanten 26 der Ventilsitze 16 und der Höcker 25 in vorteilhafter Weise,abgerundet, wie in Fig. *J gezeigt, bei der sich der Ventilschließkörper 19 in Öffnungsstellung befindet. Eine Verringerung der Kantenpressung ergibt sich auch, wenn die Kanten 26 angefast sind, wie das in der Fig. 5 dargestellt ist.

Das beschriebene Rückschlagventil arbeitet wie folgt:

Bei der Aufwärtsbewegung des nicht dargestellten Pumpenkolbens wird das geförderte Medium über die Durchbrüche 18 in den Ringkanal 17gedrückt. Nach Erreichen des Ventilöffnur^adruckes

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wird der Ventilschließkörper 19 in radialer Richtung vom Ventilsitz 16 abgehoben, und das Medium kann durch den fast über den ganzen Umfang reichenden Durchs tromque.rschnitt in die Ringkammern 23 und dann in die Auslaßöffnung 24 entweichen. Ist der Kolben an seinem oberen Totpunkt angelangt, so legt sich der Ventilschließkörper 19 durch seine Vorspannung an den Ventilsitz l6 an und hält gemeinsam mit der Druckdifferenz den Ventilsitz 16 während des Kolbensaughubes geschlossen bis im unteren Totpunkt des Kolbens das beschriebene Arbeitsspiel von neuem beginnt.

Je geringer die Dicke des Ventilschließkörpers I9 ist, desto geringer ist auch die bei jedem Arbeitsspiel bewegte Masse. Je kleiner die bewegte Masse ist, desto schneller können die öffnungs- und Schließvorgänge von statten gehen. Ist jedoch der Ventilschließkörper in Bezug auf den in dem Raum 23 vorhandenen Druck zu wenig verformungssteif, so kommt es zu einer starken Durchbiegung desselben, wie es in der Fig. 3 dargestellt ist. Die an den Kanten 26 auftretenden starken Flächenpressungen bewirken, daß der Ventilsitz schnell verschlissen wird bzw. das Ventil undicht wird. Der Ventilschließkörper wird bei der starken Durchbiep;ung schnell überdehnt und somit funktionsuntüehtig. Erfindungagemäß v/erden deshalb zwischen den Ventilsitzen 1.6 zur .Stützung des Ventilschließkörpers 19 weitere ringförmige Erhebungen (Stützringe) 27 angebracht. Fig. 5 und 6 zeigen ein solches Ausführungsbeispiel mit nur einem Stützring 27, in Fig. 7 und 8 ist ein Ausführurigsbeispiel mit zwei Stützringen 27 dargestellt.

Durch den Sfcützring 27 in Fig. 5 wird der Kanal 17 in zwei Kanäle 17a unterteilt. Nach dem Ausführungsbeispiel in B'ig.

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münden die Durchbrüche 18 in Form von radialen Bohrungen in die Ringkanäle 17a, wobei der Stützring 27 an dieser Stelle unterbrochen wird. Nach einem anderen Ausführungsbexspiel, das in Fig. 7 und 8 dargestellt ist,, haben die Durchbrüche 18 die Form von Schlitzen 18a, die zwischen den Stützringen 27 bzw. den Ventilsitzen 16 in die Ringkanäle 17a münden. Natürlich können die axialen Durchbrüche l8a auch der Gestalt sein, daß sie als vertiefte ringförmige Kanäle 17a zwischen den Stützringen bzw. Ventilsitzen liegen und die axial in den Zylinder 11 führenden Bohrungen schneiden. ·

Die Fig. 9 und 10 zeigen ein Rückschlagventil als Einlaßventil, bei dem gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 folgendes anders ausgebildet ist: Der Ventilkörper 13' hat eine topfförmige Gestalt und ist durch die Schraube 1*1 über eine Hülse 29 in den Zylinderkopf 12 befestigt. Ein ringförmiger Raum 30 innerhalb des Ventilkörpers 13' ist zum Arbeitsraum hin offen. Ein'ebenfalls vorgespannter Ventilring 19' schließt mit seiner Außenseite den auf der inneren Mantelfläche des Ventilkörpers 13 angeordneten Ventilsitz 16·, der zu beiden Seiten eines Ringkanals 17' angeordnet ist. Von diesem führen sieben Durchbrüche 18 durch die Wand des Ventilkörpers 13' in die Ringkammer 22, in die die Einlaßleitung 2k mündet. Der Ventilschließkörper 19' hebt sich während des Kolbensaughübes von dem Sitz 16' ab und legt sich während des Kolbendruckhubes dichtend auf den Sitz 16' an. Auch bei dieser Ausführung des Ventils lassen sich Stützrippen 27 analog den Ausführungsbeispielen in Fig. 5 bis 8 anbringen.

Die beschriebenen Ausführungen haben den Vorzug, daß der frei bewegliche VentilschliDßkorper 19 sich immer dicht an den

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Ventilsitz 16 anlegt und nicht zum Pestklemmen neigt, • außerdem ist nur ein geringer öffnungsdruck nötig. Durch die vorzugsweise zylindrische Ausbildung des Ventils bringt bereits ein kleiner Hub des Ventilschließkörpers 19 einen großen Durchströmquerschnitt. Das durchströmende Medium wird am Ventilsitz nicht so stark wie z. B. bei Plattenventilen umgelenkt, deshalb sind die Strömungsverluste gering. Darüber hinaus führt die große Auflagefläche des Ventilschließkörpers 19 am Ventilsitz 16 zu einer intensiven Wärmeableitung, was bei komprimierten Gasen wichtig ist. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, daß die Masse pro Längeneinheit des Ventilschließkörpers wegen dessen geringer Dicke klein ist. Diese bewegte Masse kann noch kleiner gehalten werden, wenn in der erfindungsgemäßen Anordnung weitere Stützringe vorgesehen werden, die die Durchbiegung des Ventilschließkörpers bei starkem Druck verhindern. Die kleine Masse und der kleine Hub des Bandes ermöglichen hohe öffnungs- und Schließgeschwindigkeiten, ferner ist die Stoßbelastung des Ventilsitzes gering. Durch die weiterhin vorgesehene erfindungsgemäße Abrundung der Kanten, die mit dem Ventilschließkörper in Berührung kommen können, wird auch hier die Flächenpressung herabgesetzt, was zu einer Erhöhung der Lebensdauer und Betriebssicherheit führt. Durch den kleinen Hub des Ventilschließkörpers wird dieser beim öffnen nurj^töf^Biegung beansprucht, was die Lebensdauer desselben erhöht. Wenn ferner der Ventilschließkörper durch die Anbringung von Stützringen sehr dünn ausgeführt werden kann, können gewisse Pertigungsungenauigkeiten wie Unrundheit, Ungeradheit,Konizität und Abweichung im Nenndurchmesser durch die Nachgiebigkeit des Ventilschließkörpers ausgeglichen werden. Die Nachgiebigkeit des Ventilschließkörpers vermag . außerdem einen gewissen Verschleiß an den Dichtflächen sowie leichte Verformungen, die auf thermische oder mechanische Einflüssen zurückgehen, ausgleichen. Die schmal ausgeführten Dichtflächen vermindern darüber hinaus die Gefahr einer Verschmutzung, die die Dichtfunktion des Ventils beeinträchtigen,

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Claims

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Ansprüche

^ IJ Rückschlagventil für flüssige oder gasförmige Medien,

mit einem an der Mantelfläche eines zylindrischen Ventilkörpers geschaffenen, ringförmigen Ventilsitz, zu dem ein oder mehrere Durchbrüche führen und an den sich ein elastischer ringförmiger Ventilschließkörper anlegt, der in an sich bekannter Weise aus einem ringförmig-gebogenen, elastischen Band hergestellt ist und der ferner insbesondere aus Metall besteht und durch Zusammenarbeit mit dem Ventilsitz zum Steuern der Durchbrüche bestimmt ist, nach Patentanmeldung
P 20 25 168.7 j dadurch gekennzeichnet, daß sich auf der
Mantelfläche des Ventilkörpers (13) mindestens eine weitere den Ventilschließkörper (19) stützende, ringförmige Erhebung (Stützring) (27) von gleicher Art wie- die den Ventilsitz
(16) bildenden ringförmigen Erhebungen,zwischen diesen
liegend, befindet.
2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützringe (27) an den Stellen wo die Durchbrüche (18) zwischen den Ventilsitzen (l6) einmünden, in ihrem
Verlauf unterbrochen sind.
3. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Ventilsitz (16) begrenzter Kanal (17) bzw. von den Stützringen (27) und dem Ventilsitz (16) begrenzte Kanäle (17a) insbesondere teilweise von den Durchbrüchen·(18) eingenommon werden. „0821/0200 "¹⁰"

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k. Rückschlagventil nach Anspruch 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (19) aus Federstahlband

dessen

besteht.jEnden durch einen Anschlagstift (22) lagegesichert sind.

5. Rückschlagventil nach Anspruch 1 bis Ί, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Lage des Ventilschließkörpers . (19) durch am Ventilkörper (13) angeordnete Nasen (20,21) begrenzt ist.

6. Rückschlagventil nach Anspruch 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, 'daß der Ventilkörper (13) ein Hohlkörper ist
und der Ventilsitz (16) auf der inneren Mantelfläche
des Ventilkörpers (13) angeordnet ist.

7. Rückschlagventil nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten von Höckern (25) die den Hub des Ventilschließkörpers (l9)begrenzen, des Venb Ilnitzes (L6)und der Stützringe (27 )Abrundungeh (26') oder .Fason(26") haben.

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