DE102018124433A1 - check valve - Google Patents
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Abstract
Ein Rückschlagventil umfasst ein Ventilgehäuse (2), das eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung (7) aufweist, die durch einen Strömungskanal (3) miteinander verbunden sind, wobei der Einlassöffnung (5) ein Ventilsitz (8) zugeordnet, in den Strömungskanal (3) ein durch ein Federelement (10) in Richtung des Ventilsitzes (8) vorgespannter Ventilkörper (9) eingesetzt und dem Ventilgehäuse (2) ein Magnetelement (11) zugeordnet ist. Mindestens ein Magnetelement (11) ist dem Ventilgehäuse (2) im Bereich des Strömungskanals (3) zugeordnet.A check valve comprises a valve housing (2) which has an inlet opening and an outlet opening (7) which are connected to one another by a flow channel (3), the valve port (5) being assigned a valve seat (8) into the flow channel (3) a valve body (9) biased by a spring element (10) in the direction of the valve seat (8) and a magnetic element (11) is assigned to the valve housing (2). At least one magnetic element (11) is assigned to the valve housing (2) in the region of the flow channel (3).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Rückschlagventil mit einem Ventilgehäuse, das eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung aufweist, die durch einen Strömungskanal miteinander verbunden sind, wobei der Einlassöffnung ein Ventilsitz zugeordnet, in den Strömungskanal ein durch ein Federelement in Richtung des Ventilsitzes vorgespannter Ventilkörper eingesetzt und dem Ventilgehäuse ein Magnetelement zugeordnet ist.The invention relates to a check valve with a valve housing which has an inlet opening and an outlet opening which are connected to one another by a flow channel, the inlet opening being assigned a valve seat, a valve body biased by a spring element in the direction of the valve seat and inserted into the flow channel Valve housing is assigned a magnetic element.
Ein vorgenanntes Rückschlagventil, lässt einen Fluidstrom, insbesondere einen Gasstrom, nur in eine Richtung zu.A aforementioned check valve only allows a fluid flow, in particular a gas flow, in one direction.
Es stellt sich als problematisch dar, dass ein Ventilkörper eines derartigen Rückschlagventils aufgrund der in dem Ventilgehäuse eingebauten, ungedämpften Feder im Zusammenspiel mit einem sprunghaft ansteigendem Gasstrom zum Schwingen und Klappern neigt, was zu Lärm, erhöhtem Verschleiß und einem zeitlich nicht konstanten Gasstrom am Ausgang des Rückschlagventils führen kann. Um dieses Schwingen oder Klappern zu vermeiden, gibt es unterschiedliche bekannte Ansätze, die auf Erhöhung der mechanischen Reibung oder Dämpfung durch einen Gasballast basieren. Solche Rückschlagventile sind beispielsweise in der
Im Weiteren ist es bekannt, magnetische Komponenten in Rückschlagventilen vorzusehen, die jedoch nicht dazu dienen, das Schwingen oder Klappern des Rückschlagventils zu reduzieren oder gar zu verhindern. Die Unterschiede sind klar zu erkennen, da in diesen Fällen das Magnetfeld parallel zur axialen Bewegungsrichtung des Ventilkörpers verläuft und der Bereich des stärksten Magnetfeldes nicht im Bereich der Öffnungsstellung des Ventilsitzes ist.Furthermore, it is known to provide magnetic components in check valves, which, however, are not used to reduce or even prevent the check valve from vibrating or rattling. The differences can be clearly seen, since in these cases the magnetic field runs parallel to the axial direction of movement of the valve body and the area of the strongest magnetic field is not in the area of the open position of the valve seat.
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rückschlagventil der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Ventilkörper bei einem geöffneten Strömungskanal aufgrund des durchströmenden Fluids nicht zum Schwingen und Klappern neigt, so dass eine konstante Strömung möglich ist.The invention has for its object to provide a check valve of the type mentioned, the valve body does not tend to vibrate and rattle when the flow channel is open due to the flowing fluid, so that a constant flow is possible.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass mindestens ein Magnetelement dem Ventilgehäuse im Bereich des Strömungskanals zugeordnet ist.According to the invention, the object is achieved in that at least one magnetic element is assigned to the valve housing in the region of the flow channel.
Das durch den Magnet erzeugte Magnetfeld bewirkt eine Dämpfung des Ventilkörpers in dem Fluidstrom im geöffneten Zustand des Rückschlagventils, wodurch das durch die Strömung hervorgerufene Schwingen und Klappern des Ventilkörpers reduziert ist. Da das Schwingen des Ventilkörpers im Gasstrom durch das Magnetfeld quasi unterdrückt ist, ist ein zeitlich konstanter Fluidstrom, insbesondere Gasstrom, möglich. In diesem Zusammenhang ist festzustellen, dass sich die Problematik des Schwingens des Ventilkörpers stärker in einem Fluid mit niedriger Viskosität auswirkt und vermehrt auftritt, im Vergleich mit Fluiden mit hoher Viskosität, die die durch die Strömung verursachten Schwingungen des Ventilkörpers dämpfen.The magnetic field generated by the magnet causes a damping of the valve body in the fluid flow when the check valve is open, as a result of which the oscillation and rattling of the valve body caused by the flow is reduced. Since the oscillation of the valve body in the gas flow is quasi suppressed by the magnetic field, a fluid flow that is constant over time, in particular gas flow, is possible. In this context, it should be noted that the problem of the valve body vibrating has a greater impact and occurs more in a fluid with a low viscosity, compared to fluids with a high viscosity, which dampen the vibrations of the valve body caused by the flow.
Nach einer Weiterbildung ist das mindestens eine Magnetelement derart angeordnet und ausgerichtet, dass das Magnetfeld senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ventilkörpers und der Bereich des stärksten Magnetfeldes im Bereich der Öffnungsstellung ausgerichtet ist. Sonach ist das mindestens eine Magnetelement so angeordnet, dass die magnetischen Feldlinien weitgehend senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ventilkörpers, der auch als Ventilglied oder Ventilelement zu bezeichnen ist, verlaufen. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Rückschlagventils macht sich die Induktion von Wirbelströmen zunutze, die in Wechselwirkung mit dem Magnetfeld die beabsichtigte Dämpfungswirkung entfalten. Dies führt zu einem kontinuierlichen, pulsationsfreien Gasstrom durch das Rückschlagventil.According to a further development, the at least one magnetic element is arranged and aligned in such a way that the magnetic field is oriented perpendicular to the direction of movement of the valve body and the area of the strongest magnetic field in the area of the open position. The at least one magnetic element is then arranged in such a way that the magnetic field lines run largely perpendicular to the direction of movement of the valve body, which can also be referred to as a valve member or valve element. The inventive design of the check valve takes advantage of the induction of eddy currents which, in interaction with the magnetic field, develop the intended damping effect. This leads to a continuous, pulsation-free gas flow through the check valve.
Der Ventilkörper kann zylindrisch, kugelförmig, kegelförmig oder dergleichen gestaltet sein. Es ist auch möglich, dass der Ventilkörper die Form eines Hohlzylinders oder eines Napfs oder dergleichen aufweist, wobei eine Stirnfläche des Ventilkörpers geschlossen ist und derart ausgeformt ist, um das Rückschlagventil am Ventilsitz abgedichtet zu verschließen.The valve body can be cylindrical, spherical, conical or the like. It is also possible for the valve body to be in the form of a hollow cylinder or a cup or the like, an end face of the valve body being closed and shaped in such a way as to seal the check valve on the valve seat in a sealed manner.
Das mindestens eine Magnetelement kann in einer Kavität des Ventilgehäuses derart angeordnet werden, dass es sich nicht auf den Strömungskanal auswirkt, also insbesondere die Materialeigenschaften des Ventilgehäuses und die Geometrie des Strömungskanals nicht beeinflusst.The at least one magnetic element can be arranged in a cavity of the valve housing in such a way that it does not affect the flow channel, that is to say in particular does not influence the material properties of the valve housing and the geometry of the flow channel.
Zweckmäßigerweise ist das mindestens eine Magnetelement ringförmig bzw. hohlzylinder- oder rohrförmig ausgebildet. Das Magnetelement kann den Ventilkörper umschließen und eine Magnetisierung aufweisen, die nicht axial ist, wobei das Magnetelement vorzugsweise die Form eines radial offenen Hohlzylinders oder Rings hat, also längsseitig geschlitzt ist. The at least one magnetic element is expediently designed in the form of a ring or a hollow cylinder or tube. The magnetic element can enclose the valve body and have a magnetization that is not axial, the magnetic element preferably having the shape of a radially open hollow cylinder or ring, that is to say slotted on the longitudinal side.
Es ist möglich, beispielsweise quaderförmige Magnetelemente, die alle an dem Ventilkörper anliegen, beliebig symmetrisch oder asymmetrisch über den Umfang des Ventilkörpers zu verteilen. Beispielsweise können zwei Magnetelemente gegenüberliegend oder rechtwinklig zueinander versetzt oder beliebig zueinander oder drei Magnetelemente beispielsweise sternförmig oder beliebig zueinander ausgerichtet oder vier oder mehr Magnetelemente in beliebiger symmetrischer oder asymmetrischer Ausrichtung angeordnet werden. Bevorzugt sind mehrere Magnetelemente kreuzförmig zueinander ausgerichtet angeordnet.It is possible, for example, to distribute cuboid magnetic elements, which are all in contact with the valve body, in any desired symmetrical or asymmetrical manner over the circumference of the valve body. For example, two magnetic elements can be arranged opposite one another or at right angles to one another or can be aligned as desired with one another or three magnetic elements can be aligned for example in a star shape or with each other as desired or four or more magnetic elements can be arranged in any symmetrical or asymmetrical alignment. A plurality of magnetic elements are preferably arranged in a cross shape with respect to one another.
Zweckmäßigerweise ist das Magnetelement innerhalb des Strömungskanals angeordnet. Hierbei kann es sich um ein zusätzliches Magnetelement handeln, das die Wirkung der peripher angeordneten Magnetelemente unterstützt. Das Magnetelement ist in geeigneter Weise angeordnet und befestigt, so dass seine Magnetisierung senkrecht zur Ventilachse, also der Bewegungsrichtung des Ventilkörpers, verläuft. Ist das Magnetelement im Inneren des Ventilkörpers angeordnet oder kommt mit seiner Oberfläche in Kontakt mit dem Fluid, dann ist beispielsweise seine Oberfläche mit Polytetrafluoräthylen (PTFE) oder Gold oder einem sonstigen Metall oder einer Keramik beschichtet, um insbesondere Korrosion oder eine sonstige unerwünschte chemische Reaktion zu vermeiden.The magnetic element is expediently arranged within the flow channel. This can be an additional magnetic element that supports the effect of the peripherally arranged magnetic elements. The magnetic element is arranged and fastened in a suitable manner so that its magnetization runs perpendicular to the valve axis, that is to say the direction of movement of the valve body. If the magnetic element is arranged in the interior of the valve body or if its surface comes into contact with the fluid, then for example its surface is coated with polytetrafluoroethylene (PTFE) or gold or another metal or a ceramic, in order in particular to cause corrosion or another undesirable chemical reaction avoid.
In Ausgestaltung ist das mindestens eine Magnetelement mit einer schalenförmigen Halterung an dem Ventilgehäuse befestigt. Die Halterung mit dem Magnetelement kann an dem Ventilgehäuse eines vorhandenen Rückschlagventils, beispielsweise nach Art einer Rohrschelle oder dergleichen klemmend, befestigt werden, wonach die Nachrüstung vorhandener Rückschlagventile mit einem geringen Aufwand möglich ist.In an embodiment, the at least one magnetic element is fastened to the valve housing with a shell-shaped holder. The holder with the magnetic element can be attached to the valve housing of an existing check valve, for example in the manner of a pipe clamp or the like, by clamping, after which retrofitting existing check valves is possible with little effort.
Vorzugsweise ist das mindestens eine Magnetelement aus einer Neodym-Eisen-Bor-Legierung (z.B. Nd2Fe14B) oder einer Samarium-Cobalt-Legierung (SMCO) gefertigt. Der Fachmann wählt den Werkstoff des Magnetelementes beispielsweise in Abhängigkeit von den Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit oder den Anwendungstemperaturen.The at least one magnetic element is preferably made of a neodymium-iron-boron alloy (e.g. Nd2Fe14B) or a samarium-cobalt alloy (SMCO). The person skilled in the art chooses the material of the magnetic element, for example depending on the requirements for corrosion resistance or the application temperatures.
In weiterer Ausgestaltung ist eine Spule mit Spannungsanschlüssen dem Ventilgehäuse im Bereich des Strömungskanals zugeordnet. Die Spule kann axial angeordnet werden. Mit Hilfe der Spule lassen sich Änderungen der Ventilstellung, also der Stellung des Ventilkörpers in dem Strömungskanal durch eine induzierte Spannung detektieren. Die Anordnung der Spule ist bevorzugt senkrecht zur Ventilachse, also der Bewegungsrichtung des Ventilkörpers, ausgerichtet.In a further embodiment, a coil with voltage connections is assigned to the valve housing in the region of the flow channel. The coil can be arranged axially. With the aid of the coil, changes in the valve position, that is to say the position of the valve body in the flow channel, can be detected by an induced voltage. The arrangement of the coil is preferably oriented perpendicular to the valve axis, that is, the direction of movement of the valve body.
Zweckmäßigerweise weist der Ventilkörper die Form einer Kugel, eines Zylinders oder eines Hohlzylinder auf. Die Geometrie des Ventilkörpers ist nicht auf die angegebenen Formen beschränkt, vielmehr ist jede Geometrie, die gegen einen Ventilsitz, beispielsweise auch unter Verwendung eines Dichtungselementes, abdichtet für den Ventilkörper verwendbar. Der Fachmann wählt eine für den Anwendungszweckgeeigneten Ventilkörper aus. Bevorzugt kommen strömungstechnisch günstige Geometrien zum Einsatz.The valve body expediently has the shape of a ball, a cylinder or a hollow cylinder. The geometry of the valve body is not limited to the specified shapes, rather any geometry that seals against a valve seat, for example also using a sealing element, can be used for the valve body. The person skilled in the art selects a valve body suitable for the application. Flow-favorable geometries are preferably used.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.It goes without saying that the features mentioned above and still to be explained below can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations. The scope of the invention is defined only by the claims.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of several exemplary embodiments with reference to the associated drawing.
Es zeigt:
-
1 eine schematische Schnittdarstellung eines Rückschlagventils nach der Erfindung in einer ersten Ausgestaltung, -
2 eine schematische Schnittdarstellung des Rückschlagventils nach1 in einer ersten alternativen Ausgestaltung, -
3 eine Vorderansicht des Rückschlagventils nach1 in einer zweiten alternativen Ausgestaltung, -
4 eine Schnittdarstellung gemäß der LinieIV-IV nach3 , -
5 eine Vorderansicht des Rückschlagventils nach1 in einer dritten alternativen Ausgestaltung, -
6 eine Schnittdarstellung gemäß der LinieVI-VI nach5 , -
7 eine alternative Darstellung der Vorderansicht des Rückschlagventils nach5 , -
8 eine Vorderansicht des Rückschlagventils nach2 in einer weiteren alternativen Ausgestaltung und -
9 eine Schnittdarstellung gemäß der LinieIX-IX nach8 .
-
1 1 shows a schematic sectional illustration of a check valve according to the invention in a first embodiment, -
2nd is a schematic sectional view of thecheck valve 1 in a first alternative embodiment, -
3rd a front view of the check valve after1 in a second alternative embodiment, -
4th a sectional view along the lineIV-IV after3rd , -
5 a front view of the check valve after1 in a third alternative embodiment, -
6 a sectional view along the lineVI-VI after5 , -
7 an alternative representation of the front view of the check valve after5 , -
8th a front view of the check valve after2nd in a further alternative embodiment and -
9 a sectional view along the lineIX-IX after8th .
Das Rückschlagventil
Um in der geöffneten Stellung des Rückschlagventils
Das Magnetelement
Bei dem Rückschlagventil nach den
Nach den
Es ist möglich, zwei oder vier Kavitäten zur Aufnahme jeweils eines Magnetelementes
Die Halterung
Die Halterung
Die Halterung
BezugszeichenlisteReference list
- 1.1.
- Rückschlagventilcheck valve
- 2.2nd
- VentilgehäuseValve body
- 3.3rd
- StrömungskanalFlow channel
- 4.4th
- EingangsstutzenInlet connector
- 5.5.
- EinlassöffnungInlet opening
- 6.6.
- AusgangsstutzenOutlet connection
- 7.7.
- AuslassöffnungOutlet opening
- 8.8th.
- VentilsitzValve seat
- 9.9.
- VentilkörperValve body
- 10.10th
- FederelementSpring element
- 11.11.
- MagnetelementMagnetic element
- 12.12th
- SpuleKitchen sink
- 13.13.
- Halterungbracket
- 14.14.
- Scheibedisc
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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