DE102008057393A1

DE102008057393A1 - Rückschlagventil in Patronenbauform

Info

Publication number: DE102008057393A1
Application number: DE200810057393
Authority: DE
Inventors: Rainer Fuhrmann
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2010-05-20
Also published as: WO2010054900A1

Abstract

Rückschlagventil in Patronenbauform mit einem zylinderartigen Gehäuse (1), in dem ein käfigartiger Einsatz (2) mit Auflagerung für eine Druckfeder (4) sowie zur Führung eines topfförmigen Schließkörpers (5) befestigt ist, der bodenseitig mit einem unteren Randbereich (6) des Gehäuses (1) zur Bildung eines Sitzventils zusammenwirkt, wobei zur Abdichtung des Ventilsitzes speziell ausgebildete Elastomerdichtschichten zumindest bodenseitig des Schließkörpers (5) in zumindest teilweise stoffschlüssiger Verbindung aufgebracht sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rückschlagventil in Patronenbauform mit einem zylinderartigen Gehäuse, in dem ein käfigartiger Einsatz mit Auflagerung für eine Druckfeder sowie zur Führung eines topfförmigen Schließkörpers befestigt ist, der bodenseitig mit einem unteren Randbereich des Gehäuses zur Bildung eines Sitzventils zusammenwirkt.
Das Einsatzgebiet des hier interessierenden Rückschlagventils in Patronenbauform ist vornehmlich der Verbrennungsmotorenbau. Hierbei werden beispielsweise im Ölkreislauf derartige Rückschlagventile in Kanäle eines Motorengehäuses eingesetzt, um den Ölfluss zu steuern, insbesondere ein unerwünschtes Rückströmen von Motoröl in einem Kanal zu verhindern.
Nach der allgemein bekannten Funktionsweise lässt ein Rückschlagventil den Fluidstrom in einer Fließrichtung durch und blockiert den selben in der anderen Fließrichtung. In Durchlassrichtung ist zudem ein dem Öffnungsdruck entspre chender Mindestdruck aufzubringen, um die von der Druckfeder auf den Schließkörper aufgebrachte Schließkraft zu überwinden.
Aus der DE 10 2004 033 022 A1 geht ein gattungsgemäßes Rückschlagventil in Patronenbauform hervor. Dieses weist ein zylindrisches Gehäuse auf, welches das Hindurchströmen eines Fluids ermöglicht. Im Gehäuseinneren ist ein käfigartiger Einsatz, häufig nach Art eines Dreibeins ausgeführt, angeordnet, welcher ein Auflager für die Druckfeder bildet. Die Druckfeder ist koaxial im zylindrischen Gehäuse angeordnet und drückt den topfförmigen Schließkörper mit der Bodenseite gegen einen korrespondierenden nach Radialinnen gerichteten Absatz an einem unteren Randbereich des Gehäuses, welcher einen Ventilsitz bildet. Der Ventilsitz bildet gleichzeitig auch die Einlassöffnung des Rückschlagventils; die Auslassöffnung ist dagegen die gegenüberliegende Seite des zylinderförmigen Gehäuses.
Bei hinreichend hohem, an der Einlassöffnung anstehenden Druck wird der Schließkörper gegen die Rückstellkraft der Druckfeder bewegt, so dass sich das Rückschlagventil öffnet. Der Öffnungsgrad ist dabei abhängig vom anliegenden Druck. Entlang des Hubweges ist der topfförmige Schließkörper durch den käfigartigen Einsatz geführt. Die Führungsflächen sind zur Gewährleistung eines hohen Durchflussquerschnitts relativ schmal bemessen, so dass eine gewisse radiale Bewegung möglich ist. Im vollständig geöffneten Zustand liegt der topfförmige Schließkörper mit seinem Randbereich an einem korrespondierenden Absatz des käfigartigen Einsatzes an. Hierbei befindet sich die Druckfeder im fast zusammengedrückten Zustand.
Nachteilhaft bei dem vorstehend beschriebenen Rückschlagventil kann bei bestimmten Einsatzfällen die im Zusammenwirken mit dem flachen Boden des topfförmigen Schließkörpers und dem gehäuseseitigen Ventilsitz realisierte harte Materialpaarung sein. Wegen der speziellen topfförmigen Gestaltung des Schließkörpers und des gehäuseseitigen, nur aus einem dünnen Blechmaterial bestehenden Ventilsitzes sind separate Elastomerdichtungen an dieser Stelle bislang nicht in Erwägung gezogen worden. Denn diese müssten – wie in der Ventiltechnik üblich – in korrespondierende Nuten oder Ausnehmungen formschlüssig gehalten werden, um verliersicher die Dichtfunktion ausüben zu können.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Rückschlagventil in Patronenbauform zu schaffen, welches im Bereich des Sitzventils eine verliersichere elastomere Abdichtung aufweist.
Die Aufgabe wird ausgehend von einem Rückschlagventil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, 3, 5 oder 7 durch die kennzeichnenden Merkmale dieser nebengeordneten Ansprüche gelöst. Die jeweils rückbezogenen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung verwirklicht bei allen Nebenansprüchen denselben Erfindungsgedanken, nach welchem zumindest durch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen einem Elastomermaterial als Dichtung und dem topfförmigen Schließkörper die gewünschte Dichtwirkung erzielt wird. Dabei macht sich die erfindungsgemäße Lösung die Voraussetzung zu Nutze, dass bei hier interessierenden Rückschlagventilen der topfförmige Schließkörper gewöhnlich als Kunststoffspritzgussteil gefertigt wird. Hierauf aufbauend lässt sich im 2-Komponenten-Spritzgießen eine Elastomermaterialschicht in stoffschlüssiger Verbindung anfügen, wobei zwischen den beiden Bauteilen eine zuverlässig feste und unlösbare Verbindung entsteht. Durch die erfindungsgemäße Lösung kann auch einem Rückschlagventil mit plattenförmigem Schließkörper in Verbindung mit dem Ventilsitz eine hohe Dichtheit verliehen werden, welche ansonsten nur durch kugelförmige Schließkörper machbar war. Damit vereint die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil eines aus Kunststoff bestehenden Schließkörpers hinsichtlich geringer Masse mit dem Vorteil eines hohen Dichtungsgrades.
Nach der ersten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zur Abdichtung des Sitzventils der topfförmige Schließkörper außen boden- und wandseitig mit einer Elastomermaterialschicht umspritzt ist, welche in stoff schlüssiger Verbindung eine zum topfförmigen Schließkörper korrespondierende Topfform aufweist. Vorzugsweise ist diese topfförmige Elastomermaterialschicht mit konstanter Dicke ausgeführt. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass durch die Überdeckung des gesamten Außenbereiches des topfförmigen Schließkörpers ein hoher Grad an Verbindungssicherheit erzielt wird.
Nach einer zweiten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass zur Abdichtung des Sitzventils der topfförmige Schließkörper außenbodenseitig eine hieran angespritzte Elastomermaterialschicht aufweist, die in stoffschlüssiger Verbindung eine bodenseitige Dichtscheibe bildet. Diese sollte ebenfalls mit konstanter Dicke ausgeführt sein, um durch die zusätzliche Elastomermaterialschicht keine Schrägstellung des Schließkörpers gegenüber dem käfigartigen Einsatz zu verursachen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass eine zuverlässige Dichtwirkung über die gesamte ringförmige Überschneidungsfläche zwischen Ventilsitz und Boden des Schließkörpers erreicht wird, wobei gegenüber der vorstehend vorgestellten Ausführungsform weniger Elastomermaterial zur Realisierung erforderlich ist.
Gemäß einer dritten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass zur Abdichtung des Ventilsitzes der topfförmige Schließkörper außenbodenseitig eine zentrale Bohrung aufweist, in welche eine den Boden des topfförmigen Schließkörpers zumindest größtenteils überdeckende Elastomermaterialschicht mit einer hieran angeordneten pilzförmigen Einschnappanforderung eingesetzt ist. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt insbesondere darin, dass zwar lediglich der Bodenbereich des Schließkörpers mit Elastomermaterial zu überziehen ist, jedoch ein zusätzlicher formschlüssiger Halt zu der stoffschlüssigen Verbindung dadurch erreicht wird, dass die pilzförmige Einschnappanformung fest mit dem Boden des Schließkörpers verbunden ist. Es wird vorgeschlagen, diese pilzförmige Einschnappanforderung der Elastomermaterialschicht koaxial an dem topfförmigen Schließkörper anzuordnen, da an dieser Stelle an der Innenseite des Bodens innerhalb der Druckfeder der erforderliche Bauraum für das hierin hineinragende Elastomermaterial vorhanden ist.
Gemäß einer vierten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass zur Abdichtung des Sitzventils der topfförmige Schließkörper außenbodenseitig eine koaxiale Ringnut aufweist. Diese Ringnut ist eine ringförmige Elastomermaterialschicht in stoffschlüssiger Verbindung eingespritzt. Damit stellt die koaxiale Ringnut keine allein formschlüssig wirkende Aufnahme für die ebenfalls ringförmige Elastomermaterialschicht dar, sondern sichert diese zusätzlich zu der stoffschlüssigen Verbindung auch formschlüssig. Natürlich muss eine derart eingespritzte Elastomermaterialschicht über den Boden des Schließkörpers überstehen, um gegenüber dem Dichtsitz eine ausreichende Dichtwirkung zu erzielen.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der vier Ausführungsformen der Erfindung anhand jeweiliger Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
1 ein Längsschnitt durch ein Rückschlagventil in Patronenbauform gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 ein Längsschnitt durch ein Rückschlagventil in Patronenbauform gemäß einer zweiten Ausführungsform,
3 ein Längsschnitt durch ein Rückschlagventil in Patronenbauform gemäß einer dritten Ausführungsform, und
4 ein Längsschnitt durch ein Rückschlagventil in Patronenbauform gemäß einer vierten Ausführungsform.
Gemäß 1 besteht das Rückschlagventil aus einem zylinderartigen Gehäuse 1, welches als Tiefziehteil aus Metall ausgeführt ist. Innerhalb des zylinderartigen Gehäuses 1 ist ein käfigartiger Einsatz 2 aus Kunststoff eingesetzt, welcher innerhalb des Gehäuses 1 durch Umbördeln eines oberen Randbereichs 3 des Gehäuses 1 nach radialinnen fixiert ist. Der käfigartige Einsatz 2 ist nach Art eines Dreibeins gestaltet und besitzt an dem dem oberen Randbereich 3 des Gehäuses 1 zugewandten Ende eine Auflage für eine koaxial hierzu integrierte Druckfeder 4. An der dem Auflage des käfigartigen Einsatzes 2 gegenüberliegende Ende kommt die Druckfeder 4 an einem Schließkörper 5 zur Anlage. Der Schließkörper 5 weist eine im Wesentlichen topfförmige Gestalt auf. Bodenseitig wirkt der topfförmige Schließkörper 5 mit einem unteren Randbereich 6 und des zylinderartigen Gehäuses 1 zur Bildung eines Sitzventils zusammen. Zu diesem Zweck ist der untere Randbereich 6 des Gehäuses 1 mit einem nach radialinnen gerichteten Absatz versehen, welcher einen zum Schließkörper 5 korrespondierenden Ventilsitz bildet. Zur Abdichtung des Sitzventils ist bei dieser Ausführungsform der topfförmige Schließkörper 5 seitens des Bodens außen mit einer Ringnut 7 versehen, in welche eine ringförmige Elastomermaterialschicht 8 durch 2-Komponenten-Spritzgießen in stoffschlüssiger Verbindung mit dem Schließkörper 5 durch Anspritzen im Bereich der Ringnut 7 gebracht ist.
Gemäß 2 lehnt sich die hier dargestellte Ausführungsform des Rückschlagventils an dem vorstehend detailliert beschriebenen Konstruktionsprinzip eines Rückschlagventils an, mit dem Unterschied, dass zur Abdichtung des Sitzventils der topfförmige Schließkörper 5 hier bodenseitig eine zentrale Bohrung 9 aufweist, in welche eine den Boden des topfförmigen Schließkörpers 5 überdeckende Elastomermaterialschicht 8' mit einer hieran angeordneten pilzförmigen Einschnappanformung 8a eingesetzt ist.
Bei der in 3 dargestellten dritten Ausführungsform ist zur Abdichtung des Sitzventils der topfförmige Schließkörper 5 außenbodenseitig mit einer hieran angespritzten Elastomermaterialschicht 8'' versehen, welche in stoffschlüssiger Verbindung mit dem Schließkörper 5 eine Dichtscheibe bildet. Diese insoweit scheibenförmig Elastomermaterialschicht 8'' ist mit konstanter Dicke ausgeführt.
Nach der in 4 illustrierten vierten Ausführungsform des Rückschlagventils ist zur Abdichtung des Sitzventils der topfförmige Schließkörper 5 boden- und wandseitig an der Außenfläche mit einer Elastomermaterialschicht 8''' umspritzt. Die Elastomermaterialschicht 8''' weist in stoffschlüssiger Verbindung einen zum topfförmigen Schließkörper 5 korrespondierenden Topfform auf. Die insoweit auch topfförmig Elastomermaterialschicht 8''' ist – wie auch bei der vorstehenden Ausführungsform – mit in etwa konstanter Dicke ausgeführt.

1: Gehäuse
2: Einsatz
3: oberer Randbereich
4: Druckfeder
5: Schließkörper
6: unterer Randbereich
7: Ringnut
8: Elastomermaterialschicht (in verschiedener Ausführung)
9: Bohrung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004033022 A1 [0004]

Claims

Rückschlagventil in Patronenbauform mit einem zylinderartigen Gehäuse (1), in dem ein käfigartiger Einsatz (2) mit Auflagerung für eine Druckfeder (4) sowie zur Führung eines topfförmigen Schließkörpers (5) befestigt ist, der bodenseitig mit einem unteren Randbereich (6) des Gehäuses (1) zur Bildung eines Sitzventils zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdichtung des Sitzventils der topfförmige Schließkörper (5) außen boden- und wandseitig mit einer Elastomermaterialschicht (8''') umspritzt ist, welche in stoffschlüssiger Verbindung eine zum topfförmigen Schließkörpers (5) korrespondierende Topfform aufweist.
Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die topfförmige Elastomermaterialschicht (8''') mit konstanter Dicke ausgeführt ist.
Rückschlagventil in Patronenbauform mit einem zylinderartigen Gehäuse (1), in dem ein käfigartiger Einsatz (2) mit Auflagerung für eine Druckfeder (4) sowie zur Führung eines topfförmigen Schließkörpers (5) befestigt ist, der bodenseitig mit einem unteren Randbereich (6) des Gehäuses (1) zur Bildung eines Sitzventils zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdichtung des Sitzventils der topfförmige Schließkörper (5) außen bodenseitig eine hieran angespritzte Elasto mermaterialschicht (8'') aufweist, die in stoffschlüssiger Verbindung eine Dichtscheibe bildet.
Rückschlagventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die scheibenförmige Elastomermaterialschicht (8'') mit konstanter Dicke ausgeführt ist.
Rückschlagventil in Patronenbauform mit einem zylinderartigen Gehäuse (1), in dem ein käfigartiger Einsatz (2) mit Auflagerung für eine Druckfeder (4) sowie zur Führung eines topfförmigen Schließkörpers (5) befestigt ist, der bodenseitig mit einem unteren Randbereich (6) des Gehäuses (1) zur Bildung eines Sitzventils zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdichtung des Sitzventils der topfförmige Schließkörper (5) außen bodenseitig eine zentrale Bohrung (9) aufweist, in welche eine den Boden des topfförmigen Schließkörpers (5) größtenteils überdeckende Elastomermaterialschicht (8') mit einer hieran angeordneten pilzförmig Einschnappanformung (8a) eingesetzt ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die pilzförmig Einschnappanformung (8a) der Elastomermaterialschicht (8') koaxial an dem topfförmigen Schließkörper (5) angeordnet ist.
Rückschlagventil in Patronenbauform mit einem zylinderartigen Gehäuse (1), in dem ein käfigartiger Einsatz (2) mit Auflagerung für eine Druckfeder (4) sowie zur Führung eines topfförmigen Schließkörpers (2) befestigt ist, der bodenseitig mit einem unteren Randbereich (6) des Gehäuses (1) zur Bildung eines Sitzventils zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdichtung des Sitzventils der topfförmige Schließkörper (5) außen bodenseitig eine koaxiale Ringnut (7) aufweist, in welche eine ringförmige Elastomermaterialschicht (8) in stoffschlüssiger Verbindung eingespritzt ist.
Rückschlagventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der käfigartige Einsatz (2) sowie der topfförmige Schließkörper (5) als ein Kunststoffspritzgussteil ausgeführt sind.
Rückschlagventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung des käfigartigen Einsatzes (2) im zylinderartigen Gehäuse (1) durch Umbördeln eines oberen Randbereichs (3) des aus Metall bestehenden Gehäuses (1) nach radial Innen erfolgt.