DE4445650A1 - Rückschlagventil - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Rückschlagventil mit den gattungsbildenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Derartige Rückschlagventile finden beispielsweise Verwendung als Einlaß- oder Auslaßventile in Kolbenpumpen.

Ein derartiges Rückschlagventil ist bekannt aus der DE 33 29 652 A1. Das bekannte Rückschlagventil weist einen gummielastischen, halbkugelförmigen Ventilschließkörper auf, der von einer Feder gegen einen Ventilsitz gedrückt wird und dadurch eine Fluiddurchlaßbohrung verschließt. Die Feder ist eine aus elastischem Werkstoff bestehende Scheibenfeder, in deren Mitte der Ventilschließkörper angebracht ist. Das bekannte Rückschlagventil hat den Nachteil, daß der Ventilschließkörper und die Scheibenfeder zwei Teile sind, die aus verschiedenen Werkstoffen bestehen und miteinander verbunden werden müssen. Die Herstellung des bekannten Rückschlagventils ist infolgedessen zeit- und kostenaufwendig.

Vorteile der Erfindung

Demgegenüber hat das erfindungsgemäße Rückschlagventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs den Vorteil, daß sein Ventilschließkörper mit der Scheibenfeder einstückig und dadurch schnell und kostengünstig herstellbar ist. Der Ventilschließkörper braucht nicht mit der ihn gegen den Ventilsitz drückenden Ventilfeder verbunden werden. Die Masse des Ventilschließkörpers ist klein, wodurch bereits mit geringen Betätigungskräften sehr kurze Öffnungs- und Schließzeiten des erfindungsgemäßen Rückschlagventils erzielt werden.

Weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Rückschlagventils ist, daß dessen als Scheibenfeder ausgebildete Ventilfeder den mit ihr einstückigen Ventilschließkörper in axialer Richtung beweglich führt. Ein radiales Verschieben des Ventilschließkörpers in Bezug auf den Ventilsitz ist - auch bei geöffnetem Rückschlagventil, d. h. wenn der Ventilschließkörper vom Ventilsitz abgehoben ist - ausgeschlossen. Der Ventilschließkörper gelangt dadurch beim Schließen des erfindungsgemäßen Rückschlagventils genau wie vorgesehen in Anlage an den Ventilsitz, wodurch eine optimale Abdichtung gegen Rückströmen von Fluid gegeben ist. Weiterhin verhindert die Scheibenfeder Schwingungen des Ventilschließkörpers in radialer Richtung, zu welchen ihn bei geöffnetem Rückschlagventil umströmendes Fluid anregen könnte. Das Strömungsgeräusch wird auf diese Weise verringert.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung.

Insbesondere bei kleinem Durchmesser eignet sich gemäß Anspruch 3 ein Ätzverfahren zur Herstellung des Außenumrisses und/oder der Durchbrüche der Scheibenfeder. Die Scheibenfeder besteht in diesem Fall vorzugsweise aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung.

Spiralförmig verlaufende Federstege gemäß Anspruch 7 ergeben einen großen Federweg, wobei mäßig lange Federstege eine gute Führung des Ventilschließkörpers in axialer Richtung gewährleisten.

Gemäß Anspruch 8 ist die mit dem Ventilschließkörper einstückige Scheibenfeder an ihrem Umfang mit einem Ventilsitzkörper verbunden, der in seinem Zentrum den Ventilsitz aufweist. Auf diese Weise ergibt sich ein kompaktes Teil, das beim Einbau in ein Ventilgehäuse gut handhabbar ist. Desweiteren ist eine exakte Ausrichtung des Ventilschließkörpers in Bezug auf den Ventilsitz stets gewährleistet. Montagefehler beim Einsetzen des Ventilschließkörpers in ein Ventilgehäuse, durch welche der Ventilschließkörper eine nicht vorgesehene rage einnimmt, sind ausgeschlossen.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Scheibenfeder mit dem Ventilsitzkörper verschweißt oder verklebt (Anspruch 9). Dies hat gegenüber einem umformenden Verbindungsverfahren wie beispielsweise dem Bördeln den Vorteil, daß beim Verbinden der Scheibenfeder mit dem Ventilschließkörper insbesondere in radialer Richtung keine Kräfte auf die Scheibenfeder einwirken, die diese verformen und dadurch deren Federeigenschaft verändern. Weiterhin können derartige Kräfte in radialer Richtung dazu führen, daß der Ventilschließkörper exzentrisch in Bezug auf den Ventilsitz am Ventilsitzkörper angebracht ist.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen mit einer Scheibenfeder einstückigen Ventilschließkörper gemäß der Erfindung im Schnitt;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Ventilschließkörper in Fig. 1;

Fig. 3 einen Ventilsitzkörper, an dem der in Fig. 1 und 2 dargestellte Ventilschließkörper angebracht ist im Schnitt;

Fig. 4 einen Achsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil;

Fig. 5 eine geöffnete Stellung des erfindungsgemäßen Rückschlagventils; und

Fig. 6 eine Darstellung der Originalgröße der Scheibenfeder des erfindungsgemäßen Rückschlagventils.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1 und 2 zeigen einen mit einer Scheibenfeder 10 einstückigen Ventilschließkörper 12 gemäß der Erfindung. Der Ventilschließkörper 12 befindet sich im Zentrum der aus einem elastischen Metall bestehenden, kreisrunden Scheibenfeder 10, er ist kugelkappenförmig. Von ihm verlaufen zwei Federstege 14 spiralförmig nach außen. Sie sind etwas in Richtung der konkaven Seite des Ventilschließkörpers geneigt. Die Federstege 14 sind achssymmetrisch angeordnet. Begrenzt werden die beiden Federstege 14 von zwei ebenfalls spiralförmigen Durchbrüchen 16 in der Scheibenfeder 10. Ein Umfangsrand 18 der Scheibenfeder 10 ist durchgehend ausgebildet.

Hergestellt ist der mit der Scheibenfeder 10 einstückige Ventilschließkörper 12 aus einer kreisrunden Blechscheibe als Stanz-Tiefziehteil: Es wird zuerst die kreisrunde Scheibenfeder 10 mit den Durchbrüchen 16 ausgestanzt, anschließend wird der kugelkappenförmige Ventilschließ­ körper 12 in ihrer Mitte durch Tiefziehen geformt, wobei zugleich ein mittlerer Umfangsbereich der Scheibenfeder 10, in welchem sich die Federstege 14 befinden, zu einem flachen Konus geformt wird.

Auch der umgekehrte Herstellungsweg ist möglich: Es können zuerst der kugelkappenförmige Ventilschließkörper 12 mit den mit ihm einstückigen Federstegen 14 durch Tiefziehen beispielsweise eines Blechstreifens geformt und anschließend die den Ventilschließkörper 12 aufweisende Scheibenfeder 10 mit den Federstegen 14 durch Stanzen gefertigt werden.

Die Kontur der Scheibenfeder 10 mit den Durchbrüchen 16 läßt sich auch durch Ätzen herstellen. Die Scheibenfeder 10 besteht in diesem Fall beispielsweise aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung.

In Fig. 3 ist der in Fig. 1 und 2 dargestellte, mit der Scheibenfeder 10 einstückige Ventilschließkörper 12 mit einem Ventilsitzkörper 20 verbunden dargestellt. Der Ventilsitzkörper 20 ist ein kreisrundes, scheibenförmiges, flaches Metallteil, das wesentlich dicker als die Scheibenfeder 10 und starr ist. Der Ventilsitzkörper 20 weist eine axiale Durchgangsbohrung 22 als Fluiddurchlaß auf, die an einer Seite des scheibenförmigen Ventilsitz­ körpers 20 mit einer, konischen Ventilsitzfläche 24 (Fig. 5) mündet. Auf seiner den Ventilsitz 24 aufweisenden Seite setzt sich der Ventilsitzkörper 20 an seinem Umfang einstückig in einen hohlzylindrischen, in axialer Richtung abstehenden Kragen 26 fort. An einer freien Stirnfläche 28 des Kragens 26 ist die Scheibenfeder 10 mit ihrem Umfangsrand 18 durch Punktschweißung 30 an mehreren Stellen des Umfangs verschweißt. Die Höhe des Kragens 26 ist so gewählt, daß der Ventilschließkörper 12 unter Vorspannung der Scheibenfeder 10 gegen den Ventilsitz 24 gedrückt wird.

Zum Verschweißen wird die Scheibenfeder 10 in axialer Richtung gegen die Stirnfläche 28 des Kragens 26 des Ventilsitzkörpers 20 gedrückt, wobei der Ventilschließ­ körper 12 am Ventilsitz 24 zur Anlage kommt und sich zusammen mit der Scheibenfeder 10 in Bezug auf den Ventilsitz 24 zentriert. Anschließend erfolgt die Verschweißung.

Fig. 4 zeigt einen Bereich einer Kolbenpumpe 32, in die das erfindungsgemäße Rückschlagventil als Auslaßventil 34 eingebaut ist, ein Zylinder 40 der Kolbenpumpe 32 bildet ein Ventilgehäuse für das erfindungsgemäße Rückschlag­ ventil. Die Kolbenpumpe 32 weist einen Kolben 36 auf, der in einer Zylinderbohrung 38 eines Zylinders 40 in seiner Längsrichtung verschiebbar geführt und zu einer Hubbewegung antreibbar ist (der Kolbenantrieb ist nicht dargestellt).

Der in Fig. 3 dargestellte Ventilsitzkörper 20, mit dem die mit dem Ventilschließkörper 12 einstückige Scheibenfeder 10 verbunden ist, ist in eine zylindrische Ansenkung 42 an einem Stirnende 44 der Zylinderbohrung 38 eingesetzt und durch Verstemmen 46 von Zylindermaterial dort gehalten.

Mit einer Ringschulterfläche 48, an der die Scheibenfeder 10 anliegt, geht die zylindrische Ansenkung 42 in einen zylindrischen Auslaßraum 50 kleineren Durchmessers über, aus dem eine radiale Auslaßbohrung 52 herausführt.

Die Kolbenpumpe 32 mit dem erfindungsgemäßen Rückschlag­ ventil 34 funktioniert in folgender Weise: Vom Pumpenkolben 36 während eines Arbeitshubs verdichtetes Fluid beaufschlagt den Ventilschließkörper 12 durch die Durchgangsbohrung 22 hindurch und hebt diesen aufgrund der Druckdifferenz zwischen der Kolbenseite und der Auslaßraumseite gegen die Kraft der Scheibenfeder 10 vom Ventilsitz 24 ab (Fig. 5). Das Fluid strömt um den Ventilschließkörper 12 herum durch die Durchlässe 16 in der Scheibenfeder 10 in den Auslaßraum 50 und verläßt diesen durch die Auslaßbohrung 52. Baut der Pumpenkolben 36 keine ausreichende Druckdifferenz am Ventilschließkörper 12 auf, so drückt die Scheibenfeder 10 mit den Federstegen 14 den Ventilschließkörper 12 dichtend gegen den Ventilsitz 24 und verhindert dadurch - inbesondere beim Saughub des Pumpenkolbens 36 - ein Rückströmen von Fluid aus dem Auslaßraum 50 in die Zylinderbohrung 38.

Fig. 6 zeigt den Durchmesser der Scheibenfeder 10 in Originalgröße (Durchmesser: 4,4 mm).

Claims (9)

1. Rückschlagventil mit einem Ventilschließkörper, der von einer Scheibenfeder gegen einen Ventilsitz gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (12) mit der Scheibenfeder (10) einstückig ist.

2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenfeder (10) Durchbrüche (16) zum Fluiddurchlaß aufweist.

3. Rückschlagventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenfeder (10) durch Ätzen hergestellt ist.

4. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenfeder (10) in einem mittleren Umfangsbereich eine flache Kegelform aufweist.

5. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Ventilschließkörper (12) bildender Zentrumsbereich der Scheibenfeder (10) konvex ausgebildet ist.

6. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Ventilschließkörper (12) bildender Zentrumsbereich der Scheibenfeder (10) kugelkappenförmig ist.

7. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (16) spiralförmig verlaufende Federstege (14) begrenzen.

8. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (24) an einer Mündung einer axialen Durchgangsbohrung (22) durch einen scheibenförmigen Ventilsitzkörper (20) ausgebildet ist, der einen hohlzylindrischen, in axialer Richtung abstehenden Kragen (26) aufweist, an dessen freier Stirnseite (28) die Scheibenfeder (10) an ihrem Umfangsrand (18) angebracht ist.

9. Rückschlagventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenfeder (10) mit dem Ventilsitzkörper (20) verschweißt oder verklebt ist.