DE3612393A1

DE3612393A1 - Rueckschlagventil

Info

Publication number: DE3612393A1
Application number: DE19863612393
Authority: DE
Inventors: Guenter Stein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-04-12
Filing date: 1986-04-12
Publication date: 1987-10-15

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Rückschlagventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Rückschlagventile wer den in vielfältiger Weise als Rückstromverhinderer eingesetzt sowie auch als Ventile, die ein Auslaufen einer Leitung in Strömungsrichtung bei Unterbrechung des Vordruckes verhindern sollen. Die in Schließrich tung am Rückschlagventil angreifende Kraft kann durch eine Feder, aber auch durch das Eigengewicht des Schließgliedes erzeugt werden. Maßgebend für die Schließqualität wird dann erreicht, wenn das be wegliche Ventilglied aus einer Kugel besteht, die ver hältnismäßig hart ist und mit einem aus weicherem Ma terial bestehenden beispielsweise kegeligen Ventilsitz zusammenarbeitet. Der Ventilsitz kann sich dann in ge ringem Maße der Kugelfläche des beweglichen Ventilglie des anpassen, so daß ein Verdrehen dieses Gliedes keine Dichtnachteile mit sich bringt. Ein Nachteil dieser Ku gelrückschlagventile besteht darin, daß für den Strö mungsdurchgang eine Umgehung der Kugel, und zwar auf deren Hublänge geschaffen sein muß, und daß bei der Verwendung einer Feder verhältnismäßig viel Bauraum erforderlich ist, um den ausreichenden Öffnungshub zu ermöglichen.

Bei einem bekannten Rückschlagventil der gattungsgemä ßen Art (DE-OS 32 09 522) ist eine Kugel so bearbeitet, daß auf der Rückseite ein Zapfen entsteht, der zur Führung des beweglichen Ventilglieds in einem Plätt chen geführt ist, an dem sich auch eine kegelige Schließ feder abstützt, die beim Öffnen des Ventils in eine Ebene zusammenpreßbar ist. Nach Öffnen wird der kugelige Abschnitt umströmt, wofür der Strömungsdurchgang einen verhältnismäßig großen Durchmesser aufweist und im Plättchen entsprechende Durchgänge vorhanden sind. Der Nachteil dieses Rückschlagventils besteht darin, daß die Führung über dem Zapfen verhältnismäßig aufwen dig ist und daß das bewegliche Ventilglied mangels seit licher Führung radial einseitig verschoben werden kann, was zu einer Verkantung innerhalb der Führung und zu einer einseitigen Veränderung des Strömungsdurchgangs führen kann. Hinzu kommt, daß der Federweg und damit der mögliche Hub nur außerordentlich kurz ist, nämlich in jedem Fall kürzer als der Zapfen, da dieser das Plättchen für die Führung durchdringen muß und nur der verbleibende Rest für den Federhub verbleibt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Rückschlagventil mit den kenn zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegen über den Vorteil, daß das bewegliche Ventilglied radial sauber geführt ist und daß bei Erhaltung der Vorteile eines Kugelrückschlagventils der Medienfluß über die Ausnehmungen strömen kann bei einem Minimum der Außen abmessungen des Ventils. Aufgrund der radialen Führung bewirkt der Medienstrom zudem eine Selbstzentrierung des Ventilgliedes bezüglich seiner dem Ventilsitz zuge wandten Kugelfläche, so daß auch ohne zusätzliche Axial führung ein Auftreffen der dafür vorgesehenen Kugel fläche auf den Ventilsitz gewährleistet ist. Aus diesem Grunde sind nach einer Ausgestaltung der Erfindung die Ausnehmungen zentralsymmetrisch angeordnet, so daß das Ventilglied durch den Medienfluß radial gleichmäßig angegriffen wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Ventilglied durch eine Feder belastet, die sich an einer quer zur Öffnungsrichtung verlaufenden Fläche am Ventilglied abstützt. Diese Fläche kann in unter schiedlicher Weise gewonnen werden. Nach einer Ausge staltung der Erfindung ist auf der Rückseite des Ven tilgliedes eine Sackbohrung vorhanden, die einerseits zur Gewichtsverminderung des Ventilgliedes beiträgt und deren Bodenfläche andererseits als Federabstütz fläche dient. Beim Öffnen des Ventilgliedes kann so we nigstens ein Teil der zusammengeschobenen Feder von der Sackbohrung aufgenommen werden, wodurch die Abmessungen des Ventils wesentlich reduzierbar sind. Die Fläche kann aber auch nur durch Abflachen der Kugelrückseite gewon nen werden.

Erfindungsgemäß können für den Medienfluß, d.h. für den Strömungsdurchgang von dem Bereich zwischen Ventilsitz und der Führung des Ventilgliedes hin zum Abfluß des Ventils die genannten Ausnehmungen unterschiedlich ge staltet sein. Es muß jeweils nur eine radiale Führung des beweglichen Ventilgliedes enthalten bleiben. So kön nen als Ausnehmungen Verbindungskanäle dienen, die von dem genannten Bereich zur Sackbohrung oder zur Auflage fläche der Rückstellfeder führen, so daß der radiale Be reich in Kugelform erhalten bleibt. Die Ausnehmungen können aber auch in diesem radialen Kugelbereich vor handen sein, so daß im Grenzfall nur noch Stege für die radiale Führung verbleiben. Zur Strömungsverbesserung kann auch in der kugeligen Fläche in diesem Bereich eine Abdrehung, beispielsweise Nut, vorhanden sein, von der aus dann die Ausnehmungen ausgehen.

Nach einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung kann das Rückschlagventil als Doppel-Rückschlagventil ausge bildet sein mit einem ersten in einer Strömungsrichtung und einem zweiten in entgegengesetzter Strömungsrichtung wirkenden beweglichen Ventilglied.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Erfindung ergibt sich bei der Anwendung für Einspritzanlagen, bei denen hohe Frequenzen und damit sehr kurze Schaltzeiten bei hohen Drücken auftreten können und bei denen das Ventil gut schließen muß.

Diese Rückschlagventile sind aufbau- und funktionsgleich, als Druckhalteventil verwendbar, wobei die beaufschlagte Fläche und die Federkraft den Öffnungsdruck bestimmen.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, den An sprüchen und der Zeichnung entnehmbar.

Zeichnung

Mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Er findung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgen den näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 das erste Ausführungsbeispiel im Längs und Querschnitt;

Fig. 3 das zweite Ausführungsbeispiel im Längsschnitt;

Fig. 4 das dritte Ausführungsbeispiel im Längsschnitt;

Fig. 5 und 6 das vierte Ausführungsbeispiel im Längs- und Querschnitt;

Fig. 7 das fünfte Ausführungsbeispiel im Querschnitt;

Fig. 8 das sechste Ausführungsbeispiel als zwei Rück schlagventile mit einer Feder und

Fig. 9 das siebente Ausführungsbeispiel in Form eines Doppelrückschlagventils.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungs beispiel ist in einer zentralen Bohrung 1 eines Ventil gehäuses 2 ein bewegliches Ventilglied 3 radial geführt und axial beweglich angeordnet. Das Ventilglied 3 liegt an einem eingesetzten Ring 4 mit Ventilsitz 5 an und wird durch eine Schließfeder 6 belastet.

Das bewegliche Ventilglied 3 ist als dem Ventilsitz 5 zugewandte Halbkugel 7 ausgebildet, in deren in Bezug auf die Strömungsrichtung radialen Flächen Abflachungen 8 für den Mediumstrom vorhanden sind. Sobald das Ven tilglied 3 vom Sitz 5 abhebt, kann das Medium aus dem Bereich 9, der zwischen dem Ventilsitz 5 und der Füh rung 11 des Ventilgliedes in der Bohrung 1 liegt, in Richtung Feder 6, also durch das Rückschlagventil strö men. Auf der dem Ventilsitz 5 abgewandten Seite des Ventilgliedes 3 ist ein Zapfen 12 vorhanden und eine quer zur Strömungsrichtung verlaufende Fläche 13, an der sich die Feder 6 abstützt. Obwohl der den Sitz 5 tragende Ring 4 auf der dem Ventilglied 3 zugewandten Seite einen Konus 14 aufweist, ist die eigentliche Dichtstelle linienförmig, was als gestrichelte Linie 15 dargestellt ist. Diese Dichtstellenlinie 15 liegt in jedem Fall in einem kugeligen Bereich, so daß eine Überschneidung des Ventilsitzes 5 mit den Abflachungen 8 nicht möglich ist. In jedem Fall ist das ganze Ven tilglied 3 aus einer Kugel hergestellt, indem durch entsprechende Bearbeitung der Zapfen 12 und die Fläche 13 sowie die Abflachungen 8 geschaffen werden.

In Fig. 3 ist das zweite Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem Gehäuse und Ventilsitz nur angedeutet sind, hin gegen das bewegliche Ventilglied 3 im Längsschnitt ge zeigt ist. Grundsätzlich gilt auch hier, daß dieses be wegliche Ventilglied aus einer Kugel gefertigt ist und radial in der zentralen Bohrung geführt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist in der Kugel eine Sackbohrung 16 vorhanden, an deren Bodenfläche 17 sich die Feder 6 ab stützt und die über Verbindungskanäle 18 mit dem Bereich 9 verbunden ist. Sobald dieses bewegliche Ventilglied 3 vom Sitz abhebt, kann das nachströmende Medium aus dem Be reich 9 über die Verbindungskanäle 18 in die Sackbohrung 16 und von dort aus dem Rückschlagventil herausströmen.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten dritten Ausführungsbei spiel ist in dem dem Ventilsitz zugewandten Kalottenbe reich eine Ringnut 19 eingearbeitet, wodurch eine Ver einfachung der Anschlüsse der Ausnehmungen erreicht wird, durch die der Bereich 9 mit dem Ventilabfluß verbunden wird. Diese Ausnehmungen sind hier als Längsnuten 21 dargestellt; es kann sich jedoch genauso gut um Verbin dungskanäle 18 wie beim zweiten Ausführungsbeispiel oder um Abflachungen 8 wie beim ersten Ausführungsbeispiel handeln oder um solche Ausnehmungen, wie sie in den nachfolgenden Beispielen gezeigt sind. In jedem Fall liegt diese Ringnut 19 so weit entfernt von der Dicht stellenlinie 15, daß eine Überschneidung mit dem Ventil sitz 5 nicht möglich ist. Außerdem ist bei diesem Bei spiel die dem Ventilsitz abgewandte Seite des bewegli chen Ventilgliedes lediglich als Ebene ausgebildet, an der sich die Schließfeder 6 abstützt.

Bei dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten vierten Aus führungsbeispiel, das in Fig. 5 im Längsschnitt, in Fig. 6 im Querschnitt nach Linie VI-VI in Fig. 5 gezeigt ist, ist ebenfalls das Gehäuse und der Ventilsitz nur angedeutet. Der einfachen Herstellung wegen ist hier die Kugel des beweglichen Ventilgliedes 3 von der Rück seite her mit zwei tiefen Einschnitten 22 versehen, die sich mittig kreuzen und wodurch einerseits eine wesent liche Gewichtsverminderung erzielt wird und anderer seits eine ausreichende radiale Führung 11. Die Schließ feder, die hier nicht dargestellt ist, kann sich ent weder am Schnittgrund 23 abstützen oder aber an den verbleibenden vier Kolonnen 24. In jedem Fall ist eine ausreichende Durchflußmöglichkeit aus dem Bereich 9 in diese Einschnitte 22 und damit ein befriedigender Durchfluß durch das Ventil nach Abheben des Ventilglie des 3 vom Ventilsitz 5 gegeben.

Das in Fig. 7 dargestellte fünfte Ausführungsbeispiel zeigt die zum Ventilglied bearbeitete Kugel im Quer schnitt. Grundsätzlich entspricht diese Ausführung dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei die dort beschriebe nen Abflachungen hier zu tiefen Ausnehmungen 25 erwei tert sind. Auf diese Weise verbleiben für die radiale Führung nur noch Stege 26. Natürlich ist denkbar, daß außer diesen radialen Ausnehmungen 25 auch eine zentra le Sackbohrung vorgesehen wird, um das Gewicht dieses Ventilgliedes zu minimieren.

In Fig. 8 ist als sechstes Ausführungsbeispiel eine Anwendung in einer Einspritzanlage gezeigt, bei der das nun nicht näher dargestellte Ventilglied 3 - es kann die Form eines der vorher beschriebenen Ausführungs beispiele haben - in einer Gehäusebohrung 27 angeord net, die durch einen konischen Nippel 28 versehen ist, an dem sich die Feder 6 abstützt und der zum Anschluß von Druckleitungen dient. So ist auch denkbar, daß hier ein zweites Ventilglied 29 vorgesehen ist, so daß denn Kraft stoff von beiden Seiten her über die Ventilglieder 3 und 29 zuströmt, um dann über einen Abfluß 30 des die Feder 6 aufnehmenden Raums abströmen zu können.

Ebenfalls für die Einspritzung besonders vorteilhaft an wendbar ist das in Fig. 9 dargestellte siebente Ausführungs beispiel in Form eines Doppelrückschlagventils. Während der grundsätzliche Aufbau der beweglichen Ventilglieder so wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen sein kann, ist hier in dem beweglichen Ventilglied 3 als ersten Ventilglied koaxial ein zweites Ventilglied 31 angeordnet, das in entgegengesetzter Richtung wie das erste öffnet, einen Strömungsdurchgang 32 im ersten Ventilglied steuert und durch eine Feder 33 belastet ist. Während das erste bewegliche Ventilglied wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen radial in einer Bohrung 1 geführt und durch eine Schließfeder 6 belastet ist, ist das zweite bewegliche Ventilglied 31 in dem Abschnitt größeren Durchmessers einer Stufenbohrung 34 radial ge führt, die zentral im beweglichen Ventilglied 3 angeordnet ist und bei der die Stufenringkante 35 als Ventilsitz dient. Während dieses zweite bewegliche Ventilglied 31 grundsätzlich so aufgebaut sein kann wie die vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele, in unserem speziellen Fall aber so wie das erste Ausführungsbeispiel dargestellt ist, stützt sich die Feder 33 an einer Schulter 36 des Gehäuses 2 ab, indem auch das erste bewegliche Ventil glied 3 angeordnet ist. Je nach Strömungsrichtung des zu steuernden Mediums öffnet das erste oder das zweite Rückschlagventil.

Dieses siebente Ausführungsbeispiel ist hier in Form eines Gleichdruckentlastungsventils einer Einspritz pumpe dargestellt, wobei das Gehäuse 2 als Schraubnippel gestaltet ist, der in ein Einspritzpumpengehäuse 37, und zwar am Ende eines Druckkanals 38 schraubbar ist. An das, dem Einspritzpumpengehäuse 37 abgewandte Ende dieses Nippels ist an ein Gewinde 39 eine zur Einspritzdüse führende Druckleitung schraubbar. Beim Hochdruck für die Einspritzung strömt dann der Kraftstoff über das zweite Rückschlagventil 31, 32, 35 und die Abflachungen 41 am zweiten beweglichen Ventilglied 31 zur Einspritzdüse hin, wonach dann nach Beendigung der Einspritzung der Staudruck das erste bewegliche Ventilglied 3 solange von dessen Ventilsitz 5 abhebt, bis der Überdruck zum normalen Füll druck abgebaut ist. Dieser Druckabbau erfolgt aufgrund des verhältnismäßig großen Querschnitts sehr schnell bei einem Minimum von schädlichem Raum.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Bezugszahlenliste 1 Bohrung
2 Ventilgehäuse
3 bzw. Ventilglied
4 Ring
5 Ventilsitz
6 Schließfeder
7 Halbkugel
8 Abflachungen
9 Bereich
10
11 Führung
12 Zapfen
13 Fläche
14 Konus
15 Dichtstellenlinie
16 Sackbohrung
17 Boden
18 Verbindungskanäle
19 Ringnut
20 Ebene
21 Längsnuten
22 Einschnitte
23 Schnittgrund
24 Kolonnen
25 Tiefe Ausnehmungen
26 Stege
27 Gehäusebohrung
28 Nippel
29 Zweites Ventilglied
30 Abflachung

Claims

1. Rückschlagventil mit einem insbesondere aus einer Kugel hergestellten beweglichen Ventilglied, das eine kugelige, mit einem Ventilsitz zusammenwirkende Dichtfläche aufweist und in einem Strömungsdurchgang eines Gehäuses angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (3) in einer in Öffnungsrichtung verlaufenden Bohrung (1) radial im Strömungsdurch gang geführt ist und für den Mediumfluß stromab der Dichtfläche (5) vorhandene Ausnehmungen (8, 16, 18, 19, 21, 22, 25) aufweist.

2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ausnehmungen zentral-symmetrisch angeordnet sind, so daß das Ventilglied (3) durch den Medienfluß eine Selbstzentrierung erhält.

3. Rückschlagventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Ventilglied (3) durch eine Feder (6) belastet ist, die sich an einer quer zur Öffnungsrichtung verlaufenden Fläche (13, 17, 23) des Ventilgliedes (3) abstützt.

4. Rückschlagventil nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Ventilsitz (5) zugewandten Vorderseite des Ventil gliedes (3) im Bereich (9) zwischen Ventilsitz (5) und Führung (11) eine ringnutförmige Abdrehung (19) vorhanden ist (Fig. 4).

5. Rückschlagventil nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (3) von der dem Ventilsitz (5) abgewandten Seite her eine Sackbohrung (16) aufweist. (Fig. 3)

6. Rückschlagventil nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmun gen (8, 21, 25) auf den der Wand des Strömungs durchgangs (1) zugewandten Flächen des Ventilgliedes (3) vorhanden sind.

7. Rückschlagventil nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ausnehmungen als Abflachungen (8) ausgebildet sind. (Fig. 1 und 2)

8. Rückschlagventil nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß auf Grund der Ausnehmungen (25) die Radialwände (26) flügelförmig sind. (Fig. 7)

9. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1-4, da durch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (3) ein in Strömungsrichtung weisender Zapfen (12) ausgearbei tet ist. (Fig. 1)

10. Rückschlagventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vom Bereich (9) zwischen Ventilsitz (5) und Führung (11) Verbindungsbohrungen (18) im Ventilglied (3) zur Abflußseite hin vorhanden sind. (Fig. 3)

11. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (3) auf der dem Ventilsitz (5) abgewandten Seite Einschnitte (22) auf weist, die im Bereich ihres Bodens (23) mit dem Bereich (9) zwischen Ventilsitz (5) und Führung (11) in Ver bindung steht. (Fig. 5 und 6)

12. Rückschlagventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als Doppelrückschlag ventil ausgebildet ist, mit einem ersten (3) in einer Strömungsrichtung und einem zweiten (31) in entgegen gesetzter Strömungsrichtung wirkenden beweglichen Ventil glied.

13. Rückschlagventil nach Anspruch (12) dadurch gekenn zeichnet, daß das zweite bewegliche Ventilglied (31) in entgegengesetzter Richtung öffnet, wie das erste be wegliche Ventilglied (3) und in einer als Strömungs durchgang (32) dienenden zentralen Bohrung (34) des ersten beweglichen Ventilgliedes (3) angeordnet ist.

14. Rückschlagventil nach Anspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, daß die zentrale Bohrung als Stufenbohrung (34) ausgebildet ist, deren Stufenkante (35) als Ventilsitz dient.

15. Rückschlagventil nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite bewegliche Ventil glied (31) durch eine Schraubenfeder (33) belastet ist, die sich an einer Schulter (36) des Ventilge häuses (2) des ersten beweglichen Ventilgliedes (3) abstützt.

16. Rückschlagventil nach einem der vorhergehenden An sprüche, gekennzeichnet durch die Anwendung in einer Kraftstoffeinspritzanlage, insbesondere als Gleichdruckentlastungsventil. (Fig. 8)