DE102018124433B4 - check valve - Google Patents
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Abstract
Rückschlagventil mit einem 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, wobei mindestens ein Magnetelement (11) dem Ventilgehäuse (2) im Bereich des Strömungskanals (3) zugeordnet ist,dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Magnetelement (11) derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass das Magnetfeld senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ventilkörpers (9) und der Bereich des stärksten Magnetfeldes im Bereich der Öffnungsstellung ausgerichtet ist, sodass eine Dämpfung mit Wirbelströmen in Wechselwirkung mit dem Magnetfeld vorliegt.Check valve with 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), with the inlet opening (5) being assigned a valve seat (8) into the flow channel (3). a valve body (9) prestressed in the direction of the valve seat (8) by a spring element (10) and a magnetic element (11) assigned to the valve housing (2), at least one magnetic element (11) being attached to the valve housing (2) in the region of the flow channel ( 3) is assigned, characterized in that the at least one magnetic element (11) is arranged and aligned in such a way that the magnetic field is aligned perpendicular to the direction of movement of the valve body (9) and the area of the strongest magnetic field is in the area of the open position, so that damping with Eddy currents interacting with the magnetic field.
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, wobei mindestens ein Magnetelement dem Ventilgehäuse im Bereich des Strömungskanals 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 prestressed in the direction of the valve seat by a spring element being inserted into the flow channel and the Valve housing is associated with a magnetic element, wherein at least one magnetic element is associated with the valve housing in the region of the flow channel.
Ein vorgenanntes Rückschlagventil, lässt einen Fluidstrom, insbesondere einen Gasstrom, nur in eine Richtung zu und ist beispielsweise aus der
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, do not serve to reduce or even prevent the oscillation or rattling of the check valve. The differences are clearly visible, 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
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 object of the invention is to provide a check valve of the type mentioned at the outset, the valve body of which does not tend to vibrate and rattle when the flow channel is open due to the fluid flowing through, so that a constant flow is possible.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das mindestens eine Magnetelement derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass das Magnetfeld senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ventilkörpers und der Bereich des stärksten Magnetfeldes im Bereich der Öffnungsstellung ausgerichtet ist, sodass eine Dämpfung mit Wirbelströmen in Wechselwirkung mit dem Magnetfeld vorliegt.According to the invention, the object is achieved in that the at least one magnetic element is arranged and aligned in such a way that the magnetic field is aligned perpendicular to the direction of movement of the valve body and the area of the strongest magnetic field is in the area of the open position, so that there is damping with eddy currents interacting with the magnetic field .
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. Das mindestens eine Magnetelement ist 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.The magnetic field generated by the magnet causes the valve body to be damped in the fluid flow when the check valve is in the open state, as a result of which the vibration and rattling of the valve body caused by the flow is reduced. Since the oscillation of the valve body in the gas flow is virtually suppressed by the magnetic field, a fluid flow, in particular a gas flow, that is constant over time is possible. In this context, it should be noted that the problem of the valve body oscillating has a stronger effect and occurs more frequently in a fluid with a low viscosity compared to fluids with a high viscosity, which dampen the oscillations of the valve body caused by the flow. The at least one magnetic element is arranged in such a way that the magnetic field lines run largely perpendicularly to the direction of movement of the valve body, which can also be referred to as a valve member or valve element. The configuration of the check valve according to the invention makes use of the induction of eddy currents, which develop the intended damping effect in interaction with the magnetic field. This results in a continuous, pulsation-free flow of gas 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 designed cylindrical, spherical, conical or the like. It is also possible that the valve body is in the form of a hollow cylinder or a cup or the like, with an end face of the valve body being closed and shaped in such a way as to seal the check valve at the valve seat.
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, ie in particular does not affect 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 magnet element is expediently designed in the form of a ring or a hollow cylinder or a 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, ie it is 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, all of which are in contact with the valve body, symmetrically or asymmetrically 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 arbitrarily relative to one another, or three magnetic elements can be arranged in a star shape or arbitrarily relative to one another, or four or more magnetic elements can be arranged in any symmetrical or asymmetrical orientation. A plurality of magnetic elements are preferably arranged in a cross-shaped manner aligned with 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 perpendicularly to the valve axis, ie the direction of movement of the valve body. If the magnetic element is arranged inside the valve body or its surface comes into contact with the fluid, then its surface is coated with polytetrafluoroethylene (PTFE) or gold or another metal or ceramic, in particular to prevent corrosion or any other 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 one refinement, 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 clamped to the valve housing of an existing check valve, for example in the manner of a pipe clamp or the like, after which existing check valves can be retrofitted 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 selects 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 area of the flow channel. The coil can be arranged axially. With the help 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 aligned perpendicular to the valve axis, ie 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 sphere, a cylinder or a hollow cylinder. The geometry of the valve body is not limited to the forms specified, rather any geometry that seals against a valve seat, for example using a sealing element, can be used for the valve body. The person skilled in the art selects a valve body that is suitable for the application. Geometrically 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 combination specified in each case, 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 using 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 Linie IV-IV nach3 , -
5 eine Vorderansicht des Rückschlagventils nach1 in einer dritten alternativen Ausgestaltung, -
6 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie VI-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 Linie IX-IX nach8 .
-
1 a schematic sectional view of a check valve according to the invention in a first embodiment, -
2 a schematic sectional view of thecheck valve 1 in a first alternative embodiment, -
3 a front view of thecheck valve 1 in a second alternative embodiment, -
4 a sectional view according to the line IV-IV3 , -
5 a front view of thecheck valve 1 in a third alternative embodiment, -
6 a sectional view according to line VI-VI5 , -
7 an alternative illustration of the front view of thecheck valve 5 , -
8th a front view of thecheck valve 2 in a further alternative embodiment and -
9 a sectional view according to the line IX-IX8th .
Das Rückschlagventil 1 umfasst ein Ventilgehäuse 2, in dem ein Strömungskanal 3 mit einer in einen Eingangsstutzen 4 mündenden Einlassöffnung 5 und einer in einen Ausgangsstutzen 6 mündenden Auslassöffnung 7 für ein Fluid ausgebildet ist. In dem Ventilgehäuse 2 ist im Bereich der Einlassöffnung 5 ein Ventilsitz 8 ausgebildet, der mit einem Ventilkörper 9 zu verschließen ist. Der vorliegend kugelförmige Ventilkörper 9 ist durch ein sich einerseits im Bereich der Auslassöffnung 7 und andererseits an dem Ventilkörper 9 abstützenden Federelement 10 in einer Schließstellung gehalten, in der der Ventilkörper 9 in dem Ventilsitz 8 abdichtend einliegt, um die Einlassöffnung 5 zu verschließen. In üblicherweise wird der Ventilkörper 9 bei Erreichen eines die Federkraft übersteigenden Fluiddrucks in dem Strömungskanal 3 verlagert und das Fluid kann das Rückschlagventil 1 durchströmen. Zur Verhinderung eines Rückflusses des Fluids verschließt der Ventilkörper 9 die Einlassöffnung 5 bei einem auf der Einlassseite anliegenden Fluiddruck unterhalb der durch das Federelement 10 aufgebrachten Kraft.The
Um in der geöffneten Stellung des Rückschlagventils 1 ein Schwingen und ein damit verbundenes Klappern, das durch einen unsteten Fluidstrom, insbesondere Gasstrom, verursacht wird, zu vermeiden, ist dem Ventilgehäuse 2 und dem Ventilkörper 9 mindestens ein Magnetelement 11 im Bereich des Strömungskanals 3 zugeordnet. Das mindestens eine Magnetelement 11 ist derart angeordnet und ausgerichtet, dass das Magnetfeld senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ventilkörpers 9 und der Bereich des stärksten Magnetfeldes im Bereich der Öffnungsstellung ausgerichtet ist. Durch das erzeugte Magnetfeld werden auftretende Schwingungen des Ventilgkörpers 9 im geöffneten Zustand des Rückschlagventils 1 durch induzierte Wirbelströme gedämpft und unterbunden.In order to avoid swinging and the associated rattling in the open position of the
Das Magnetelement 11 kann, wie den
Bei dem Rückschlagventil nach den
Nach den
Es ist möglich, zwei oder vier Kavitäten zur Aufnahme jeweils eines Magnetelementes 11 in die Halterung 13 einzulassen, wobei für den Fachmann ersichtlich ist, dass die gegenüberliegende bzw. kreuzförmige Ausrichtung der Magnetelemente 11 nicht zwingend erforderlich ist.It is possible to incorporate two or four cavities for receiving a
Die Halterung 13 kann beispielsweise klemmend an einem Ventilgehäuse 2 eines Rückschlagventils 1 angeordnet werden. Gleichermaßen ist es möglich, in dem Ventilgehäuse 2 Durchbrüche oder Materialverjüngungen im Bereich des Strömungskanals 3 vorzusehen, um so den Einfluss des Materials des Ventilgehäuses 2 auf das Magnetfeld zu reduzieren.The
Die Halterung 13 nach den
Die Halterung 13 umfasst im Wesentlichen zwei aneinander anliegende Scheiben 14, wobei in einer oder in beiden Scheiben 14 die Kavitäten für die Magnetelemente 11 und/oder die Spule 12 vorgesehen sind.The
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Rückschlagventilcheck valve
- 22
- Ventilgehäusevalve body
- 33
- Strömungskanalflow channel
- 44
- Eingangsstutzeninlet port
- 55
- Einlassöffnungintake port
- 66
- Ausgangsstutzenoutlet nozzle
- 77
- Auslassöffnungexhaust port
- 88th
- Ventilsitzvalve seat
- 99
- Ventilkörpervalve body
- 1010
- Federelementspring element
- 1111
- Magnetelementmagnetic element
- 1212
- SpuleKitchen sink
- 1313
- Halterungbracket
- 1414
- Scheibedisc
Claims (12)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |