DE10059954B4 - check valve - Google Patents
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Abstract
Rückschlagventil,
insbesondere für eine
Kolbenpumpe, wie z.B. Kraftstoffförderpumpe, mit
– einem
mehrteiligen Ventilgehäuse
(12; 112), das wenigstens einen Deckelteil (14; 114) und einen den
Deckelteil (14; 114) haltenden Ventilmantel (16; 116) umfasst, wobei der
Deckelteil (14; 114) eine Einlassöffnung (18; 118) und einen
Ventilsitz (22; 122) aufweist,
– einem Abdichtelement (30;
130) und
einem Vorspannelement (44; 144), welches das Abdichtelement
(30; 130) derart in eine Schließstellung
(S) vorspannt, in welcher es an dem Ventilsitz (22; 122) derart dicht
anliegt, dass eine Fluidströmung
durch die Einlassöffnung
hindurch unterbrochen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der
Ventilsitz (22; 122) im Wesentlichen eben ist,
wobei der Deckelteil
(14; 114) als planparallele Scheibe ausgebildet ist und das Abdichtelement
(30; 130) eine tellerartige Gestalt mit einer ebenfalls im Wesentlichen
ebenen Dichtfläche
(32; 132) zur Anlage an dem im Wesentlichen ebenen Ventilsitz (22;
122) in der Schließstellung
aufweist.Check valve, in particular for a piston pump, such as fuel pump, with
- a multi-part valve housing (12; 112) comprising at least one cover part (14; 114) and a valve cover (16; 116) holding the cover part (14; 114), the cover part (14; 114) having an inlet opening (18; 118) and a valve seat (22; 122),
A sealing element (30, 130) and
a biasing member (44; 144) biasing the sealing member (30; 130) into a closed position (S) in which it tightly abuts the valve seat (22; 122) such that fluid flow through the inlet opening is interrupted;
characterized in that the valve seat (22; 122) is substantially planar,
wherein the cover part (14; 114) is designed as a plane-parallel disk and the sealing element (30; 130) has a plate-like shape with a likewise substantially flat sealing surface (32; 132) for engaging the substantially flat valve seat (22; 122) in FIG the closed position.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rückschlagventil nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The The present invention relates to a check valve according to the preamble of claim 1.
Ein
gattungsgemäßes Rückschlagventil
ist aus der
Aus
der
Durch diese Verformungsarbeit wird die Geometrie des Sitzringes an die des Abdichtelements angepasst, um so eine möglichst hohe Dichtigkeit des Rückschlagventils zu erreichen.By This deformation work is the geometry of the seat ring to the adapted to the sealing element, so as to the highest possible density of the check valve to reach.
Der
Katalog GESTRA, 1979, zeigt ausschließlich einteilige Ventilgehäuse. Dort
ist in der Abbildung auf Seite 4 zwar eine ebene Ventilsitzfläche gezeigt,
jedoch ist diese ebenfalls, wie schon in der
Die
Im
Folgenden wird zum Hintergrund des Standes der Technik weiter ausgeführt:
Zahlreiche
weitere derartige Rückschlagventile
sind als Kugelventile bekannt, bei denen eine Kugel als Abdichtelement
durch die Vorspannkraft einer Feder gegen einen um die Einlassöffnung herum
verlaufenden kegelförmigen
Ventilsitz gedrückt
wird und diesen verschließt. Übersteigt
die auf die Kugel von der Einlassöffnung her ausgeübte Druckkraft
die Federvorspannkraft, so wird die Kugel vom Ventilsitz weg bewegt,
sodass ein unter Druck stehendes Fluid durch die Einlassöffnung und
das Ventil hindurch strömen
kann.In the following, the background of the prior art is further explained:
Numerous other such check valves are known as ball valves in which a ball is pressed as a sealing member by the biasing force of a spring against a tapered valve seat extending around the inlet opening and closes it. When the pressing force exerted on the ball from the inlet port exceeds the spring biasing force, the ball is moved away from the valve seat so that a pressurized fluid can flow through the inlet port and the valve.
Als Fluid kommt ein Gas oder eine Flüssigkeit, insbesondere Kraftstoff wie Benzin oder Diesel, in Frage.When Fluid comes in a gas or a liquid especially fuel such as gasoline or diesel, in question.
Derartige Rückschlagventile werden beispielsweise bevorzugt an Kraftstoffförderpumpen eingesetzt, und zwar in der Regel sowohl an der Saug- als auch an der Druckseite. Die Kraftstoffförderpumpe, die zur Erzeugung von hohen Kraftstoffdrücken in der Regel als Kolbenpumpe ausgeführt ist, erzeugt durch Absenken des Kolbens in einem durch zwei Rückschlagventile begrenzten Raum einen Unterdruck, welcher an den Kugeln der beiden Ventile zu einem Druckunterschied zwischen Einlassöffnungsseite und Federangriffsseite führt, wobei der Druckunterschied am saugseitigen Rückschlagventil der Federvorspannkraft entgegen und am druckseitigen Rückschlagventil in Richtung der Federvorspannkraft wirkt. Die druckseitige Kugel bewegt sich in Öffnungsrichtung und somit wird das Fluid, im vorliegenden Beispiel Kraftstoff, in den Raum eingesaugt. Beim Anheben des Kolbens tritt der umgekehrte Fall auf und es wird in dem Raum ein Überdruck erzeugt. Die Kugel des saugseitigen Rückschlagventils wird durch den an der Kugel auftretenden Druckunterschied in Schließrichtung an den Ventilsitz angedrückt, während die Kugel des druckseitigen Ventils entgegen der Federvorspannkraft in Öffnungsrichtung bewegt wird. Somit wird das Fluid zur Druckseite hin ausgeschoben.such check valves For example, are preferably used in fuel delivery pumps, and Although usually both on the suction and on the pressure side. The fuel pump, which is used to generate high fuel pressures usually as a piston pump is executed, produced by lowering the piston in one by two check valves limited space a negative pressure, which on the balls of the two valves to a pressure difference between inlet port side and spring attack side leads, wherein the pressure difference at the suction-side check valve of the spring biasing force opposite and on the pressure-side check valve acts in the direction of the spring biasing force. The pressure side ball moves in the opening direction and thus the fluid, in the present example fuel, in sucked in the room. When lifting the piston, the reverse occurs Fall on and it will generate an overpressure in the room. The ball the suction side check valve is due to the pressure difference occurring in the closing direction of the ball pressed against the valve seat, while the ball of the pressure-side valve against the spring biasing force in the opening direction is moved. Thus, the fluid is pushed out to the pressure side.
Die im Stand der Technik bekannten Kugelventile weisen zahlreiche Nachteile auf. Zum einen ist die Fertigung des als Tangentialkegel an die Kugel ausgebildeten Ventilsitzes mit der für eine Dichtigkeit des Rückschlagventils erforderlichen Genauigkeit aufwendig und teuer. Man hat deshalb versucht, für den Ventilsitz im Vergleich zur üblicherweise aus Stahl gefertigten Kugel weichere Materialien einzusetzen und den Ventilsitz durch Einprägen der Gestalt der harten Kugel zu formen. Die Dichtigkeit eines derartigen Rückschlagventils ist zwar verbessert, jedoch nimmt aufgrund der Verwendung des weicheren Materials der Verschleiß des Ventils stark zu. Dies wirkt sich nachteilig auf die Standzeit des Ventils aus.The ball valves known in the prior art have numerous disadvantages. On the one hand, the manufacture of the designed as a tangential cone to the ball valve seat with the accuracy required for a tightness of the check valve complicated and expensive. Attempts have therefore been made to use softer materials for the valve seat in comparison to the ball usually made of steel and to form the valve seat by impressing the shape of the hard ball. Although the tightness of such a check valve is improved, the wear of the valve greatly increases due to the use of the softer material. This adversely affects the service life of the valve.
Darüber hinaus weist die Kugel im Hinblick auf die von ihr abgedichtete Fläche der Enlassöffnung eine verhältnismäßig große Masse auf, was die Eigenfrequenz des Ventils herabsetzt. Somit sind die Kugelventile des Standes der Technik bereits bei verhältnismäßig niedrigen Frequenzen anfällig für Resonanzanregungen. Die niedrige Eigenfrequenz des Kugel-Vorspannfeder-Systems kann durch Verwenden einer härteren Feder angehoben werden. Dadurch werden jedoch auch die zum Öffnen des Ventils benötigten Kräfte erhöht, was zu Wirkungsgradverlusten führt. Die Eigenfrequenz kann auch durch Verwendung einer Kugel mit geringerer Masse, d. h. eine Kugel aus einem Werkstoff mit geringerer Dichte als bspw. Stahl, erhöht werden. Da dieser Werkstoff jedoch eine ausreichende Härte und Verformungsfestigkeit aufweisen muss, um gegenüber der herkömmlichen Stahlkugel nicht an Standzeit einzubüßen, muss die Kugel bspw. aus Keramik gefertigt werden, was die Herstellung der Kugel jedoch deutlich verteuert.Furthermore has the ball with respect to the area sealed by it Enlassöffnung a relatively large mass on, which lowers the natural frequency of the valve. Thus, the ball valves of the prior art, even at relatively low frequencies susceptible to resonance excitations. The low natural frequency of the ball-biasing spring system can by Use a harder one Spring raised. As a result, however, the opening of the Needed valve personnel elevated, which leads to efficiency losses. The natural frequency can also be reduced by using a ball with less Mass, d. H. a ball made of a material with a lower density than eg steel, increased become. However, since this material has sufficient hardness and Must have deformation resistance compared to the conventional Steel ball does not lose to life, the ball must, for example, off Ceramics are manufactured, which makes the production of the ball however clearly expensive.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Rückschlagventil mit erhöhter Eigenfrequenz und niedrigeren Fertigungskosten bei wenigstens gleicher oder besserer Dichtwirkung bereitzustellen, insbesondere für den Einsatz mit Kolbenpumpen, wie z.B. Kraftstoffförderpumpen.It is therefore an object of the invention, an improved over the prior art check valve with elevated Natural frequency and lower production costs at least the same or to provide better sealing effect, especially for use with piston pumps, e.g. Fuel feed pumps.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Rückschlagventil mit allen Merkmalen des Anspruchs 1. Bei einem solchen Rückschlagventil ist der Ventilsitz im Wesentlichen eben ausgebildet ist. Weiterhin weist das Abdichtelement eine tellerartige Gestalt mit einer im Wesentlichen ebenen Dichtfläche zur Anlage am Ventilsitz in der Schließstellung auf.These Task is solved through a check valve with all features of claim 1. In such a check valve is the valve seat is substantially planar. Further points the sealing member is a plate-like shape with a substantially flat sealing surface for contact with the valve seat in the closed position.
Als Einlassöffnung wird dabei die vom Abdichtelement in Schließstellung abgedichtete Öffnung des Ventilgehäuses bezeichnet, durch welche ein Fluid entgegen der Wirkrichtung der Vorspannkraft des Vorspannelements in Richtung auf das Abdichtelement zu strömt.When inlet port is thereby sealed by the sealing element in the closed position opening of the valve housing denoted by which a fluid against the direction of action of the Biasing force of the biasing member towards the sealing member to flows.
Das Ventilgehäuse ist im Regelfall kein geschlossenes Gehäuse, sondern ein durchströmtes Bauteil. Es dient der Aufnahme der Ventilbestandteile: Ventilsitz, Abdichtelement und Vorspannelement. Weiterhin dient es der Strömungsführung durch das Ventil hindurch.The valve housing is usually not a closed housing, but a flowed through component. It serves to accommodate the valve components: valve seat, sealing element and biasing element. Furthermore, it serves to guide the flow through the valve.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Rückschlagventils wird dadurch erleichtert, dass sowohl der Ventilsitz als auch die Dichtfläche am Abdichtelement im Wesentlichen eben sind und somit auf einfache Art und Weise hergestellt werden können. So können Ventilsitz und Dichtfläche durch Plandrehen oder Planfräsen erzeugt werden, zur Erhöhung der Oberflächenqualität vorzugsweise in Hochgeschwindigkeitsbearbeitung. Um besonders gute Dichtwirkung erzielen zu können, können Ventilsitz und Dichtfläche zusätzlich oder alternativ zur vorgenannten Bearbeitung plangeschliffen oder/und plangeläppt werden. Dabei können einfache und günstige ebene Schleif- oder/und Läppscheiben eingesetzt werden.The Production of the check valve according to the invention is facilitated by the fact that both the valve seat and the sealing surface on the sealing element are substantially flat and thus easy on Way can be made. So can valve seat and sealing surface by facing or face milling be generated, to increase the surface quality is preferable in high-speed processing. To have a particularly good sealing effect to be able to achieve can Valve seat and sealing surface additionally or alternatively ground to the above-mentioned processing and / or plaited. It can simple and cheap level grinding and / or lapping discs be used.
Die im Wesentlichen ebene Dichtfläche am Abdichtelement zur Anlage am ebenfalls im Wesentlichen ebenen Ventilsitz erhöht die Dichtungswirkung des Ventils auch dadurch, dass die beiden im Wesentlichen ebenen Flächen in der Regel von einem Fluidfilm benetzt sind, sodass im Schließzustand des Ventils zusätzlich Adhäsionskräfte dichtungserhöhend genutzt werden können.The essentially flat sealing surface on the sealing element to rest on also substantially flat Valve seat increased the sealing effect of the valve also in that the two in the Essentially flat surfaces are usually wetted by a fluid film, so that in the closed state of the valve in addition Adhesion forces used to increase the density can be.
Das erfindungsgemäß tellerartige, flache Abdichtelement weist im Vergleich zu einer Kugel bei gleicher abgedichteter Querschnittsfläche der Einlassöffnung eine wesentlich geringere Masse auf. Somit wird beim erfindungsgemäßen Rückschlagventil bei ebenfalls vorgegebener Federkennlinie oder Federkonstante eine deutlich höhere Eigenfrequenz erreicht. Damit kann das erfindungsgemäße Rückschlagventil im Vergleich zu einem Kugelventil gleicher Eigenfrequenz mit Vorspannelementen geringerer Federkennlinie oder Federkonstante versehen werden. Dies verringert außerdem in vorteilhafter Weise die zum Öffnen des Rückschlagventils nötige Kraft, ohne die Dichtigkeit des Ventils herabzusetzen.The according to the invention plate-like, flat sealing element has in comparison to a ball at the same sealed cross-sectional area the inlet opening a much lower mass. Thus, in the check valve according to the invention at also given spring characteristic or spring constant a significantly higher Natural frequency reached. Thus, the check valve according to the invention compared to a ball valve of the same natural frequency with biasing elements lower spring characteristic or spring constant. This reduces as well advantageously for opening the check valve necessary strength, without lowering the tightness of the valve.
Als Vorspannelement kommen beispielsweise Federelemente, wie z.B. Schrauben- bzw. Spiralfedern oder Biegefedern, in Betracht. Es ist jedoch auch denkbar, Gasdruckfedern oder ähnliche Bauteile einzusetzen.When Biasing element are, for example spring elements, such. screw or coil springs or spiral springs, into consideration. It is, however conceivable, gas springs or similar Use components.
"Tellerartig" bedeutet, dass das Abdichtelement im Wesentlichen flach und eben ausgebildet ist. Darüber hinaus kann das Abdichtelement jedoch auch eine vom ebenen Zustand abweichende Querschnittskontur aufweisen. Ein Vorteil des Abdichtelements des erfindungsgemäßen Rückschlagventils liegt darin, dass nur die Dichtfläche mit hoher Genauigkeit gefertigt zu werden braucht. Das restlichte Abdichtelement kann im Verhältnis dazu mit großen Toleranzen hergestellt werden."Plate-like" means that the sealing element is substantially flat and flat. In addition, however, the sealing element may also have a deviating from the planar state cross-sectional contour. An advantage of the sealing element of the check valve according to the invention is that only the sealing surface needs to be manufactured with high accuracy. The restlichte sealing element can in relation to large To tolerances are produced.
Wie Versuche gezeigt haben, ist das erfindungsgemäße Rückschlagventil auch bei sehr hohen, durch Vibrationen bedingten Beschleunigungen bis zu 60 g dicht. Die Ursache darfür liegt in der geringen Masse des Abdichtelements, da die durch die Vibrationsbeschleunigungen hervorgerufene Massenträgheitskraft, deren Komponente in Öffnungsrichtung der Vorspannkraft des Vorspannelementes entgegenwirkt, zu der Masse des Abdichtelementes proportional ist. Möglicherweise wirkt sich auch eine zwischen den Dichtflächen auftretende Adhäsion dichtungserhöhend aus. Die hohe Dichtigkeit bei Vibrationsbelastung macht das Rückschlagventil besonders geeignet zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, beispielsweise als Rückschlagventil einer Kraftstoffförderpumpe, da hier aufgrund von stets vorhandenen Unwuchten an drehenden Teilen des Kraftfahrzeugs Vibrationen auftreten, die die oben genannten hohen Beschleunigungen hervorrufen können.As Experiments have shown, the check valve according to the invention is also at very high, due to vibrations accelerations up to 60 g tight. The cause may be lies in the low mass of the sealing element, as the by the vibration accelerations induced inertia, their component in the opening direction the biasing force of the biasing member counteracts, to the mass the sealing element is proportional. It may also affect you one between the sealing surfaces occurring adhesion increasing the density. The high tightness with vibration load makes the check valve especially suitable for use in motor vehicles, for example as a check valve a fuel pump, because here due to always existing imbalances on rotating parts of the vehicle vibration occur, the above high accelerations can cause.
Weiterhin ist das erfindungsgemäße Ventilgehäuse mehrteilig ausgeführt, wobei das Ventilgehäuse wenigstens einen Deckelteil umfasst, welcher die Einlassöffnung und den Ventilsitz aufweist, und wobei das Ventilgehäuse einen den Deckelteil haltenden Ventilmantel umfasst.Farther is the valve housing according to the invention in several parts executed the valve housing comprises at least one lid part, which the inlet opening and having the valve seat, and wherein the valve housing holding a lid part Includes valve jacket.
Dies ermöglicht, den Deckelteil konstruktiv so zu gestalten, dass der daran auszubildende Ventilsitz für eine Bearbeitung leicht zugänglich ist. Die Kosten zur Fertigung des Ventils können damit erheblich verringert und gleichzeitig die Qualität des Ventils hinsichtlich Dichtigkeit deutlich erhöht werden.This allows to make the cover part constructive so that the trainees Valve seat for an editing easily accessible is. The cost of manufacturing the valve can thus be significantly reduced and at the same time the quality of the valve are significantly increased in terms of tightness.
Der Deckelteil ist als Scheibe ausgebildet. Ein Ausgangsprodukt für den Deckelteil kann dann einfach und kostengünstig z. B. durch Stanzen aus einem Metallblech oder einem Kunststoffmaterialbogen oder durch Ablängen von einem Stangen-Halbzeug erhalten werden. Genauer ist der Deckelteil als planparallele Scheibe ausgebildet, sodass eine Dichtfläche einfach und schnell durch Einlegen des Deckelteilrohlings zwischen zwei planparallelen Läpp- oder/und Schleifscheiben erzeugt werden kann.Of the Cover part is formed as a disc. A starting product for the cover part can then be easy and inexpensive z. B. by punching from a metal sheet or a plastic sheet or by cutting to length obtained from a bar semi-finished product. More precisely, the cover part designed as a plane-parallel disc, so that a sealing surface easy and quickly by inserting the lid part blank between two plane parallel lapping and / or grinding wheels can be generated.
Die Möglichkeit, den Deckelteil am Ventilmantel falsch anzubringen, kann dadurch verringert oder sogar ausgeschlossen werden, dass der Deckelteil symmetrisch zu einer zur Durchströmungsrichtung des Deckelteils orthogonalen Ebene ausgebildet ist. In diesem Falle weist der Deckelteil an seinen beiden gegenüberliegenden Seiten symmetrisch zueinander liegende Ventilsitze auf, sodass stets ein Ventilsitz derart angeordnet ist, dass eine Anlage des Abdichtelements daran möglich ist.The Possibility, The wrong way to attach the cover part on the valve shell, thereby reduced or even ruled out that the cover part symmetrical with respect to the direction of flow through the cover part orthogonal plane is formed. In this case, the cover part at its two opposite Sides symmetrical to each other valve seats, so always a valve seat is arranged such that an abutment of the sealing element possible is.
Der Deckelteil kann auf unterschiedliche Art und Weise mit dem Ventilmantel verbunden sein. Ist das Ventil leicht zugänglich, so kann der Deckelteil mit einer Überwurfmutter am Ventilmantel gehalten sein. Dadurch kann der Deckelteil im Schadens- oder Wartungsfall ausgetauscht werden. Darüber hinaus wird so auch das Abdicht- und das Federelement für einen Austausch oder eine Überprüfung zugänglich. Es kann aber auch gewünscht sein, den Deckelteil unlösbar mit dem Ventilmantel zu verbinden. Dann kann der Deckelteil beispielsweise am Ventilmantel angebördelt werden. Dazu kann der Ventilmantel mit einem entsprechenden Bördelfalz ausgebildet werden, der nach Anlegen des Deckelteils am Ventilmantel beim Bördeln zum Deckelteil hin gebogen wird und diesen formschlüssig am Ventilmantel hält. Die Dichtigkeit des Ventils kann dabei weiter dadurch sichergestellt werden, dass der Deckelteil an seinem zum Bördelfalz hin weisenden Umfangsrand eine Schräge aufweist, durch welche die vom Bördelfalz auf den Deckelteil ausgeübte Haltekraft eine in Richtung auf den Ventilmantel weisenden Kraftkomponente erhält. Die Schräge kann zur gleichmäßigen Abdichtung vorzugsweise umlaufend ausgebildet sein.Of the Cover part can in different ways with the valve jacket be connected. If the valve is easily accessible, then the cover part with a union nut be held on the valve sleeve. This allows the cover part to be or maintenance case are replaced. Beyond that, so too Sealing and the spring element for a Exchange or review accessible. It but also desired be, the lid part insoluble to connect with the valve jacket. Then, the lid part, for example crimped on the valve jacket become. For this purpose, the valve jacket with a corresponding edging fold be formed, after applying the cover part on the valve jacket when beading is bent towards the lid part and this form-fitting on Valve jacket holds. The tightness of the valve can thereby further ensured be that the lid part at its edge facing the crimping edge a slope through which the from the edging fold on the lid part exercised Holding force in the direction of the valve jacket facing force component receives. The slope can for even sealing preferably be formed circumferentially.
Das Abdichtelement kann im einfachsten Fall als im Wesentlichen ebene Platte ausgebildet sein. In diesem Falle stellt eine Seitenfläche der ebenen Platte die Dichtfläche dar. Der Bearbeitungsaufwand, um am Abdichtelement eine im Wesentlichen ebene Dichtfläche zu erzeugen, kann dadurch verringert werden, dass die im Wesentlichen ebene Dichtfläche an einem am Abdichtelement angeordneten umlaufenden Bund ausgebildet ist.The Sealing element can in the simplest case as a substantially flat Be formed plate. In this case, a side surface represents the flat plate the sealing surface The processing effort to the sealing element is a substantially flat sealing surface can be reduced by the fact that substantially flat sealing surface formed on a sealing collar arranged on the circumferential collar is.
Das Abdichtelement kann weiterhin eine kuppelförmige Wölbung aufweisen, um so die Steifigkeit des Abdichtelements zu erhöhen. Die Dichtfläche kann eine ringförmige Gestalt haben, insbesondere dann, wenn sie an dem umlaufenden Bund ausgebildet ist. Dann kann die kuppelförmige Wölbung vorteilhaft radial innerhalb der Dichtfläche vorgesehen sein, wobei ihre konkave Seite in Schließ- und ihre konvexe Seite in Öffnungsrichtung weist. Die in Öffnungsrichtung weisende konvexe Wölbung kann zusammen mit dem der Dichtfläche, an der in Öffnungsrichtung weisenden Seite des Abdichtelements, entgegengesetzten Bereich auch als Auflager für eine Schraubenfeder als Vorspannelement verwendet werden. Darüber hinaus kann der radial außerhalb der Dichtfläche liegende Abschnitt des Abdichtelements zur Öffnungsseite hin gekrümmt sein, d. h. die konkav gekrümmte Seite weist in Öffnungsrichtung.The Sealing element may further comprise a dome-shaped curvature, so as to To increase the rigidity of the sealing element. The sealing surface can an annular shape have, especially if they trained on the encircling covenant is. Then the dome-shaped Vault advantageous radially inside the sealing surface be provided with their concave side in closing and their convex side in opening direction has. The opening direction pointing convex curvature can together with the sealing surface, at the opening direction facing side of the sealing element, opposite area too as a support for a coil spring can be used as a biasing element. Furthermore can be the radially outside the sealing surface lying portion of the sealing member to the opening side to be curved, d. H. the concave curved Side facing in opening direction.
Auch bei einer ringförmigen Gestalt besitzt die Dichtfläche eine gewisse vorbestimmte radiale Ausdehnung, um eine Ebenheit der Dichtfläche gewährleisten zu können.Also at an annular Shape has the sealing surface a certain predetermined radial extent to a flatness of the sealing surface guarantee to be able to.
Ein Zentrieren des Abdichtelements bezüglich der Einlassöffnung sowie ein Verkippen desselben bezüglich seiner Bewegungsrichtung in Öffnungs- oder Schließrichtung kann erheblich verringert werden, wenn ein Außenumfangsrandbereich des tellerartigen Dichtelements zumindest abschnittsweise einem Bereich der Ventilgehäuseinnenwand gegenüberliegt und parallel zu diesem verläuft.One Centering the sealing member with respect to the inlet opening as well a tilting of the same with respect to its direction of movement in opening or closing direction can be significantly reduced if an outer peripheral edge portion of the plate-like Sealing element at least partially an area of the valve housing inner wall opposite and runs parallel to this.
Zur Zentrierung des Abdichtelements bezüglich der Einlassöffnung ist es in der Regel nötig, den Außenumfangsrandbereich nahe an die ihm zugeordnete Ventilgehäuseinnenwand heranzuführen. Dann bleibt jedoch für das das Ventil durchströmende Fluid lediglich ein Ringspalt mit geringer Querschnittsfläche, was den Strömungswiderstand des Ventils erheblich erhöht. Dies ist beispielsweise bei den Kugelventilen des Standes der Technik der Fall. Zur Verminderung des Strömungswiderstands kann der Außenumfangsrandbereich wenigstens eine Durchflusszone aufweisen, bei der der zumindest ein Abschnitt des Außenumfangsrandbereichs des tellerartigen Abdichtelements von der Ventilgehäuseinnenwand weg versetzt ist. Die wenigstens eine Durchflusszone kann beispielsweise durch Ausnehmungen am Außenumfangsrandbereich des Abdichtelements gebildet sein, welche bis zur Dichtfläche hin reichen können. Es kann stattdessen zur Bildung der wenigstens einen Durchflusszone auch der Außenumfangsrandbereich abschnittsweise allgemein durch plastisches Verformen, z. B. durch Biegen, von der zugeordneten Ventilgehäuseinnenwand weg getrieben sein.to Centering of the sealing member with respect to the inlet opening is it usually needed the outer peripheral edge area close to the valve housing inner wall assigned to it. Then remains however for the fluid flowing through the valve only an annular gap with a small cross-sectional area, which the flow resistance the valve significantly increased. This is for example in the ball valves of the prior art the case. To reduce the flow resistance, the outer peripheral edge region have at least one flow zone in which the at least a portion of the outer peripheral edge portion the dish-like sealing element of the valve housing inner wall is offset away. The at least one flow zone may be, for example through recesses on the outer peripheral edge area be formed of the sealing element, which up to the sealing surface can reach. It may instead be used to form the at least one flow zone also the outer peripheral edge area in sections, generally by plastic deformation, z. B. by Bending, driven away from the associated valve body inner wall be.
Zum Ausgleich von beim Durchströmen des Ventils auftretenden dynamischen Kräften sind bevorzugt mehrere Durchflusszonen in Umfangsrichtung am Abdichtelement vorgesehen, besonders bevorzugt gleichmäßig entlang des Umfangs verteilt.To the Compensation of when flowing through the valve occurring dynamic forces are preferably several Flow zones provided in the circumferential direction on the sealing element, particularly preferably evenly along of the scope distributed.
Das Abdichtelement kann beispielsweise äußerst kostengünstig derart hergestellt werden, dass durch Tiefziehen eines Metallblechs ein Rohling erzeugt wird, an dem lediglich die Dichtfläche nachbearbeitet wird. Das Abdichtelement kann jedoch auch aus Kunststoff, beispielsweise durch Spritzgießen, hergestellt sein. Auch andere Werkstoffe, wie z.B. Keramik, kommen in Frage, wobei bevorzugt Keramikwerkstoffe mit hoher Duktilität eingesetzt werden, um Sprödbrüche zu vermeiden, die durch das Auftreffen des Abdichtelements auf den Ventilsitz induziert werden können. Die genannten Werkstoffe kommen auch zur Herstellung des Deckelteils in Frage.The Sealing element, for example, extremely inexpensive way be prepared by deep drawing a metal sheet Blank is produced on the only reworked the sealing surface becomes. However, the sealing element may also be made of plastic, for example produced by injection molding be. Other materials, such as e.g. Ceramics are suitable preferably used ceramic materials with high ductility be used to avoid brittle fractures, by the impact of the sealing element on the valve seat can be induced. The materials mentioned also come for the production of the cover part in question.
Das Vorspannelement, z. B. eine Schraubenfeder, kann sich an einem Stützlager abstützen, welches durch einen oder mehrere hervorspringende Zapfen oder einen umlaufenden Vorsprung an der Ventilgehäuseinnenwand gebildet ist. Besonders bevorzugt wird jedoch ein Stützlager verwendet, welches zumindest zu einem Montagezeitpunkt des Ventils in Schließrichtung des Ventils bewegbar ist. Dadurch kann das Stützlager beim Montieren des Ventils so lange in Schließrichtung bewegt werden, bis eine auf das Abdichtelement wirkende definierte Vorspannkraft durch das Vorspannelement erreicht ist. Beispielsweise kann das Stützlager durch eine in Schraubeingriff mit dem Ventilgehäuse stehende und in Schließrichtung des Ventils bewegbare Gewindestange gebildet sein. Die Gewindestange kann bspw. eine Madenschraube sein, an deren der Werkzeugeingriffsfläche gegenüberliegenden Fläche das Vorspannelement abgestützt ist. Durch Eindrehen oder Ausdrehen der Gewindestange kann das Vorspannelement auf eine exakte Vorspannung gebracht werden. Die Gewindestange kann vor dem Eindrehen in das Innengewinde im Gewindebereich mit Dichtmasse bestrichen werden, die nach dem Eindrehen in einer vorbestimmten Zeit oder durch eine vorbestimmte Temperaturbehandlung aushärtet. In diesem Falle wäre das Stützlager sogar wieder lösbar. Die Gewindestange kann aber auch nach dem Eindrehen in den Ventilmantel bzw. in das Ventilgehäuse durch Verstemmen am gewünschten Ort festgelegt und abgedichtet werden.The Biasing element, z. B. a coil spring, may be on a support bearing support which by one or more protruding cones or a circumferential one Projection on the valve housing inner wall is formed. However, a support bearing is particularly preferred used, which at least at an assembly time of the valve in the closing direction of the valve is movable. This allows the support bearing when mounting the valve so long in the closing direction are moved until a defined biasing force acting on the sealing member achieved by the biasing element. For example, that can support bearings by a screw in engagement with the valve housing and in the closing direction be formed of the valve movable threaded rod. The threaded rod may be, for example, a grub screw, at the opposite of the tool engagement surface area supported the biasing element is. By screwing or unscrewing the threaded rod, the biasing element be brought to an exact preload. The threaded rod can before screwing into the internal thread in the thread area with sealant be painted after screwing in a predetermined Cures time or by a predetermined temperature treatment. In this case would be the support bearing even detachable The threaded rod can also after screwing in the valve jacket or in the valve housing by caulking at the desired Place to be set and sealed.
Alternativ dazu kann das Stützlager durch einen Formkörper gebildet sein, welcher zumindest zu einem Montagezeitpunkt in einem Durchgang des Ventils, welcher mit der Einlassöffnung in Verbindung steht, in Schließrichtung des Ventils bewegbar ist.alternative this can be the support camp through a shaped body be formed, which at least at an assembly time in one Passage of the valve communicating with the inlet port, in the closing direction of the valve is movable.
Der Formkörper ist häufig, jedoch nicht immer, bezüglich des Durchgangs mit einem gewissen Übermaß behaftet und wird bei der Montage des Ventils in den Durchgang eingetrieben. Auch hierdurch lässt sich eine definierte Vorspannung des Abdichtelements gegen den Ventilsitz erreichen. Um die erreichte Vorspannung aufrecht erhalten zu können, ist vorteilhafterweise der Formkörper am fertigen Ventil in dem Ventilgehäuse ortsunveränderlich festgelegt. Zwar kann durch ein Übermaß des Formkörpers bereits eine gewisse Festlegung desselben erreicht werden. Dies kann mit noch größerer Sicherheit durch Verstemmen oder/und Verbördeln des Formkörpers mit dem Ventilgehäuse geschehen. Der Formkörper kann beispielsweise ein Zylinder sein. Aus fertigungstechnischen Gründen wird jedoch bevorzugt eine Kugel als Formkörper verwendet, da das Einlegen einer Kugel in den Durchgang wesentlich einfacher und schneller vorgenommen werden kann als das Einlegen eines Zylinders, insbesondere wenn der Formkörper wie angesprochen mit einem Übermaß bezüglich des Durchgangs behaftet ist.Of the moldings is common, but not always, re the passage with a certain excess and is in the Assembly of the valve driven into the passage. Also by this let yourself a defined bias of the sealing member against the valve seat to reach. To be able to maintain the achieved bias is Advantageously, the shaped body on the finished valve in the valve housing ortsunveränderlich established. Although it can already by an oversize of the molding a certain determination of the same can be achieved. This can with even greater security by caulking and / or crimping of the molding with the valve body happen. The molded body For example, it can be a cylinder. From production engineering establish However, a ball is preferably used as a shaped body, since the insertion a ball in the passage much easier and faster can be made as the insertion of a cylinder, in particular when the molding as mentioned with an excess regarding the Passage is.
Das Ventil ist bevorzugt rotationssymmetrisch ausgebildet, da dann die an den einzelnen Ventilbestandteilen aufgrund der dynamischen Wirkung der Strömung zu erwartenden Kräfte am geringsten sind bzw. sich zumindest teilweise aufheben.The valve is preferably rotationally symmetrical, since then the forces expected at the individual valve components due to the dynamic effect of the flow are the lowest are or at least partially cancel.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar:in the Below, the present invention with reference to the accompanying Drawings closer explained. It shows:
In
Der
Deckelteil
Die
Schraubenfeder
Gleiche
Bauteile wie in
In
Bei
der in
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