DE19729553A1 - Koaxialventil mit Rückschlagventil - Google Patents
Koaxialventil mit RückschlagventilInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Koaxialventil mit einem in axialer
Richtung beweglich gelagerten Ventilstellglied, wobei eine
elektrische Spule das Ventilstellglied mittels ihres
Magnetfeldes verstellt oder das Ventilstellglied pneumatisch
oder mechanisch verstellt wird.
Koaxialventile werden überall dort eingesetzt, wo hohe Drücke
herrschen, und wo eine direkt Steuerung des Ventils gefordert
ist. Durch das koaxial in einer Zylinderspule einliegende
Ventilstellglied, ist eine direkte Steuerung über die Strom
stärke der Zylinderspule möglich. Das Ventilstellglied ist
meist ein Rohr, welches als Anker in der Zylinderspule
teilweise einliegt, wobei beim Anlegen einer Spannung an die
Spule ein Magnetfeld derart aufgebaut wird, daß der Anker in
die Spule hineingezogen wird, wodurch das Innenrohr des
Ventilstellgliedes, durch das das gesonderte Medium strömt,
gegen einen koaxial angeordneten Ventilsitz mit seiner
Stirnseite gedrückt wird, wodurch ein Durchfluß zwischen der
Stirnseite des Innenrohres und dem Ventilsitz nicht mehr
möglich ist. Das Ventil sperrt. Es ist jedoch auch möglich,
daß das Koaxialventil im stromlosen Zustand sperrt, wobei dann
eine Feder das Ventilstellglied gegen den Ventilsitz
abdichtend drückt. Das Magnetfeld der Spule dient in diesem
Fall zur Öffnung des Ventils. Problematisch bei Koaxial
ventilen ist, daß durch einen plötzlich aufgebauten Gegendruck
an der Koaxialventilauslaßseite, das heißt hinter dem
Ventilsitz, das Koaxialventil versehentlich geöffnet werden
kann. Zur Vermeidung diese Problems ist es möglich, die Feder
oder das Magnetfeld und damit die verwendete Spule zu
vergrößern, was jedoch größere Außenabmessungen und einen
aufwendigeren Aufbau des Ventils und zudem höhere
Materialkosten bedingt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, bestehende Koaxialventile
dahingehend zu verbessern, daß ein versehentliches Öffnen des
Ventils bei einem zu hohen Gegendruck auf der Ventilauslaß
seite verhindert wird.
Die Aufgabe wird erfinderisch dadurch gelöst, daß hinter oder
in der Auslaßseite des Koaxialventils ein Rückschlagventil
angeordnet ist, welches in Richtung des Koaxialventils sperrt.
Hierdurch wird vorteilhaft verhindert, daß bei einem
aufgebauten Gegendruck dieser nicht das Ventilstellglied
entgegen der Durchlaßrichtung aufdrücken kann, da vorher das
Rückschlagventil sperrt, so daß sich zwischen dem
Rückschlagventil und dem Ventilsitz des Koaxialventils kein
hoher Druck aufbauen kann. Ein versehentliches Öffnen des
Koaxialventils ist somit ausgeschlossen. Bei der
erfinderischen Lösung wird zudem vorteilhaft keine größere
Spule oder Feder zur Verhinderung des Öffnens bei einem
Auftretenden Gegendruck benötigt.
Die erfindungsgemäße Lösung kann vorteilhaft bei allen
bestehenden Koaxialventilarten und -bauformen eingesetzt
werden. Auch kann jedes beliebige Rückschlagventil, welches
für die entsprechenden Drücke und Medien ausgelegt ist,
eingesetzt werden.
Es hat sich gezeigt, daß es bei hohen Betriebsdrücken
besonders vorteilhaft ist, wenn im Rückschlagventil das
Ventilstellglied mittels einer Feder entgegen der Durchfluß
richtung in Richtung der Koaxialventilauslaßseite druck
beaufschlagt wird. Hierdurch ist stets gewährleistet, daß auch
bei einem Druckgleichgewicht zwischen der Einlaß- und Auslaß
seite des Rückschlagventils das Rückschlagventil sperrt. Der
aufgebaute Gegendruck kann sich dann nicht weiter in Richtung
des Koaxialventils fortpflanzen.
Vorteilhaft besitzt das Rückschlagventil einen Ventilsitz, der
eine zylinderförmige Hülse ist, durch die das gesamte Medium
strömt, und gegen deren eine Stirnseite das insbesondere
scheibenförmige Verstellglied des Rückschlagventils im
Sperrzustand bzw. geschlossenem Zustand abdichtend anliegt.
Die zylinderförmige Hülse wird dabei vorteilhaft außen von
einem topfförmigen Teil umfaßt, wobei das scheibenförmige
Verstellglied und die das Ventilstellglied druckbeauf
schlagende Feder im topfförmigen Teil angeordnet sind, wobei
sich die Feder mit ihrer einen Seite gegen den Topfboden
abstützt und mit ihrer anderen Seite am Ventilstellglied
anliegt. Damit das Medium, welches von dem Koaxialventil in
die zylinderförmige Buchse strömt, zum Auslaß des Rückschlag
ventils gelangen kann, hat das topfförmige Teil an seinen
zylinderischen Seitenwänden insbesondere schlitzförmige
Öffnungen. Baut sich bei sperrendem Koaxialventil ein
Gegendruck auf, so strömt das Medium von der Auslaßseite des
Rückschlagventils an der Außenwand des topfförmigen Teils
entlang und dringt durch die Öffnungen der zylindrischen Wand
des Topfes zur Einlaßseite des Rückschlagventils. Gleichzeitig
gelangt durch eine Öffnung im Topfboden das Medium in den Topf
selbst und drückt das Ventilstellglied zusammen mit der
Federkraft der im Topf einliegenden Druckfeder gegen den
buchsenförmigen Ventilsitz, so daß das Rückschlagventil
sperrt.
Das Rückschlagventil kann vorteilhaft in einem Stutzen
angeordnet sein, der beliebig an dem Auslaßstutzen des
Koaxialventils befestigbar ist. Es kann jedoch auch im
Koaxialventilgehäuse selbst angeordnet sein.
Nachfolgend wird eine erfindungsgemäße Ausführungsform der
Erfindung anhand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Koaxialventil gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2 ein Rückschlagventil gemäß der Erfindung;
Fig. 3 das Rückschlagventil in geöffneter Stellung;
Fig. 4 das Rückschlagventil im Sperrzustand.
Die Fig. 1 zeigt ein Koaxialventil gemäß dem Stand der
Technik. Das Koaxialventil 1 hat einen Einlaß- 2 und einen
Auslaßstutzen 3, welche mit Rohren verschraubbar sind. In dem
Koaxialventil 1 ist das Stellglied 4 in axialer Richtung
verschiebbar gelagert und liegt teilweise in der Zylinderspule
7 ein. Zwischen dem Einlaß- 2 und Auslaßstutzen 3 ist das
Magnetgehäuse 6 sowie der seitliche Polkern 8 und der Magnet
deckel 9 angeordnet. Die Zylinderspule 7 ist mittels des
Innenrohres 5 von dem Stellglied 4 getrennt. Die Durchfluß
richtung ist durch den Pfeil PB gekennzeichnet. Die Spule 7 ist
über das Anschlußgehäuse 19 und dem Stecker 21 mit der
elektrischen Steuer- bzw. Regeleinheit in Verbindung. Das
Anschlußgehäuse 19 ist mittels Befestigungsschrauben 20 an
einem Sockel 18 am Koaxialventilgehäuse befestigt. Die Fig. 1
zeigt das Koaxialventil 1 in geöffneter Stellung, so daß das
Medium entlang der eingezeichneten Pfeile durch das Stellglied
4, welches innen als Rohr ausgebildet ist, strömen kann. Der
Ventilsitz 10, 11 ist koaxial angeordnet und wird von dem
Medium, welches aus dem Stellglied 4 austritt, umströmt. Im
nicht dargestellten Sperrzustand des Koaxialventils 1 wird
durch das Magnetfeld der Zylinderspule 7 das Stellglied 4 nach
rechts in Richtung des Ventilsitzes 10 entgegen dem Federdruck
der Druckfeder 17 verstellt. Hierdurch liegt die Stirnseite
gegen das Dichtungselement 11 des Ventilsitzes 10 abdichtend
an, so daß das Medium nicht mehr vom Einlaßstutzen 2 zum
Auslaßstutzen 3 gelangen kann.
Am Auslaßstutzen 3 des Koaxialventils 1 ist das in Fig. 2
dargestellte Rückschlagventil 30 mittels nicht dargestellter
Befestigungsschrauben oder über Schraubgewinde befestigbar, so
daß das Medium direkt vom Auslaßstutzen 3 des Koaxialventils 1
in die Einlaßöffnung 34 des Einlaßstutzens 31 des Rückschlag
ventils 30 gelangt. Das Rückschlagventil 30 besteht aus einem
Gehäuse 33, an das seitlich der Einlaßstutzen 31 und der
Auslaßstutzen 32 angeformt ist. Im Gehäuse 33 ist eine Hülse
36 eingeschraubt, welche wiederum ein topfförmiges Teil 38
hält. Im topfförmigen Teil 38 liegt das Stellglied 37 des
Rückschlagventils 30 ein und ist in axialer Richtung
verschiebbar gelagert.
Eine Druckfeder 39 druckbeaufschlagt das Stellglied 37 in
Richtung des Einlaßstutzens 31. Dies hat zur Folge, daß bei
einem Druckgleichgewicht zwischen dem Einlaß- 31 und dem
Auslaßstutzen 32 das Rückschlagventil 30 schließt. Sollte sich
in diesem Zustand der Gegendruck im Auslaßstutzen 32 erhöhen,
kann er sich nicht in Richtung des Einlaßstutzens 31
fortpflanzen.
Die Fig. 2 zeigt das Rückschlagventil 30 in geschlossener
Stellung. Das topfförmige Teil 38 ist mit seinen zylindrischen
Seitenwänden 38a auf die Hülse 36 aufgeschraubt und wird von
dieser in Position gehalten. Im zylindrischen Teil des Topfes
38 gleitet das Stellglied 37 in axialer Richtung an den
Innenwänden des Topfes 38 entlang. Die Druckfeder 39 stützt
sich mit ihrer einen Seite am Topfboden 38b und mit ihrer
anderen Seite am Stellglied 37 ab. Die Druckfeder 39 umfaßt
dabei einen Vorsprung 40, welcher auch als Führungssockel
bezeichnet werden kann. Durch den Führungssockel ist
gewährleistet, daß das Stellglied 37 im Topf 38 nicht
verkanten kann.
Die zylindrischen Wände 38a des topfförmigen Teils 38 haben
seitliche Öffnungen 41, durch die das Medium bei geöffneter
Ventilstellung von der Einlaßöffnung 34 hin zur Auslaßöffnung
35 gelangen kann.
Die Fig. 3 zeigt das Rückschlagventil 30 in geöffneter
Stellung. Die Federkraft der Druckfeder 39 ist so zu
dimensionieren, daß bei einem normalen Betriebsdruck PB das
Medium das Stellglied 37 entgegen der Federkraft in die
geöffnete Position wegdrückt.
Das Stellglied 37 hat, wie aus Fig. 3 ersichtlich, an seiner
der Einlaßöffnung 34 zugewandten Seite eine Wölbung, welche
entweder kugelförmig oder konvex gestaltet sein kann. Durch
diese Form wird das durch die Hülse 36 strömende Medium in
radiale Richtung abgelenkt, so daß es durch die Öffnungen 41
der zylindrischen Wände 38a des topfförmigen Teils 38 treten
kann, ohne daß Turbulenzen auftreten.
Die Fig. 4 zeigt das Rückschlagventil in gesperrtem Zustand.
Hierbei ist zu beachten, daß das nicht dargestellte Koaxial
ventil 1 ebenfalls geschlossen ist. Sollte der Gegendruck PG
Null sein, so wird in jedem Fall durch die Federkraft der
Druckfeder 39 das Rückschlagventil 30 schließen, da durch das
Ventil ein Druckausgleich zwischen der Einlaßöffnung 34 und
der Auslaßöffnung 35 des Rückschlagventils erfolgt. Bei
Druckausgleich zwischen den beiden Öffnungen 34, 35 ist jedoch
bedingt durch die Federkraft das Rückschlagventil 30 stets
geschlossen. Sollte sich aufgrund unvorhergesehener Einflüsse
ein hoher Gegendruck aufbauen, wobei das Rückschlagventil 30
eventuell noch nicht geschlossen hat, so wird ein sofortiges
Schließen des Rückschlagventils durch die Öffnung 44 im
Topfboden 38b des topfförmigen Teils 38 ermöglicht, da durch
die Öffnung 44 das Medium in den Topf 38 strömen kann und das
Stellglied 37 gegen den Ventilsitz 36 drückt, welcher durch
die Stirnseite der Hülse 36 gebildet wird.
Es versteht sich von selbst, daß die erfindungsgemäße Lösung
ebenso für sämtliche fremdgesteuerten Koaxialventile zu
verwenden ist. Das Rückschlagventil 30 gemäß der Fig. 2 läßt
sich zudem ohne weiteres in den Auslaßstutzen des
Koaxialventils integrieren. Hierbei ist lediglich das Gehäuse
33 des Rückschlagventils zu entfernen und die Hülse 36 und das
topfförmige Teil 38 samt Ventilsstellglied 37 und Feder 39 in
den Auslaßstutzen zu integrieren.
1
Koaxialventil
2
Einlaßstutzen
3
Auslaßstutzen
4
Stellglied (Steuerrohr)
5
Innenrohr
6
Magnetgehäuse
7
Zylinderspule (Solenoid)
8
Polkern
9
Magnetdeckel
10
Ventilsitz
11
Dichtungselement
12
Dichtungsscheibe
13
Dichtungsscheibe
14
Deckel
15
Ener-Seal Manschette
16
Schraub-Mutter-Befestigung
17
Druckfeder
18
Sockel
19
Anschlußgehäuse
20
Befestigungsschraube für Anschlußgehäuse
21
PG-Verschraubung
30
Rückschlagventil
31
Einlaßstutzen
32
Auslaßstutzen
33
Gehäuse
34
Einlaßöffnung
35
Auslaßöffnung
36
Hülse
36
a Konisch zusammenlaufende Innenwand der Hülse
37
Stellglied
38
Topf
38
a Zylinderwand des Topfes
38
b Topfboden
39
Druckfeder
40
Vorsprung (Führungssockel)
41
Öffnungen in der Zylinderwand des Topfes
42
Konischer Einlaß
43
Konvexer Vorsprung des Stellglieds
44
Öffnung im Topfboden
45
Gleit- und Dichtring
PB
PB
Betriebsdruck (Durchflußrichtung des Mediums)
PG
PG
Gegendruck (Sperrichtung)
Claims (13)
1. Koaxialventil (1) mit einem in axialer Richtung
beweglich gelagerten Ventilstellglied (4), wobei eine
elektrische Spule (7) das Ventilstellglied (4) mittels ihres
Magnetfeldes verstellt oder das Ventilstellglied (4)
pneumatisch oder mechanisch verstellt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß hinter oder in der
Auslaßseite (3) des Koaxialventils (1) ein Rückschlagventil
(30) angeordnet ist, welches in Richtung (PG) des
Koaxialventils (1) sperrt.
2. Koaxialventil (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spule (7) eine
Zylinderspule ist, und das Ventilstellglied (4) als Anker
ausgebildet ist und in der Zylinderspule (7) zumindest
teilweise einliegt.
3. Koaxialventil (1) nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ventilstellglied (4)
ein Rohr hat, durch das das Medium im Koaxialventil (1)
strömt, wobei in der Ventilstellung "Geschlossen" das Rohr mit
seiner einen Stirnseite gegen einen Ventilsitz (10, 11)
gedrückt ist, derart, daß das Medium nicht mehr zur
Ventilauslaßseite (3) gelangen kann.
4. Koaxialventil (1) nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß bei stromloser Spule (7)
das Koaxialventil (1) geöffnet ist, wobei eine Feder (17) das
Ventilstellglied (4) von dem Ventilsitz (10, 11) wegdrückt,
und bei stromführender Spule (7) bei Erreichen einer
bestimmten Stromstärke in der Spule (7) das Ventilstellglied
(4) entgegen der Federkraft abdichtend gegen den Ventilsitz
(10, 11) drückt.
5. Koaxialventil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Rückschlagventil (30) ein scheibenförmiges Ventilsstellglied
(37) hat, das mittels einer Feder (39) entgegen der
Durchflußrichtung (PB) in Richtung der Koaxialventilauslaßseite
(3) druckbeaufschlagt wird.
6. Koaxialventil (1) nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ventilsitz des
Rückschlagventils (30) eine zylinderförmige Hülse (36) ist,
durch die das gesamte Medium strömt, und gegen deren eine
Stirnseite das scheibenförmige Ventilstellglied (37) des
Rückschlagventils (30) im Sperrzustand bzw. geschlossenen
Zustand abdichtend anliegt.
7. Koaxialventil (1) nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die zylinderförmige Hülse
(36) außen von einem topfförmigen Teil (38, 38a) umfaßt ist,
wobei das scheibenförmige Ventilstellglied (37) und die das
Ventilstellglied (37) druckbeaufschlagende Feder (39) im
topfförmigen Teil (38, 38a) angeordnet sind, wobei sich die
Feder (39) mit ihrer einen Seite gegen den Topfboden (38b)
abstützt und mit ihrer anderen Seite am Ventilstellglied (37)
anliegt.
8. Koaxialventil (1) nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das topfförmige Teil (38)
an seinen zylindrischen Seitenwänden (38a) insbesondere
schlitzförmige Öffnungen (41) hat, durch die das Medium von
der zylinderförmigen Hülse (36) hin zum Rückschlagventilauslaß
(32, 35) gelangt.
9. Koaxialventil (1) nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das
scheibenförmige Ventilstellglied (37) an seiner der Hülse (36)
zugewandten Seite (43) abgerundet insbesondere kugelförmig
oder konvex ist, um das Medium seitlich zu den Öffnungen (41)
des topfförmigen Teils (38) zu leiten.
10. Koaxialventil (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Ventilstellglied (37) an seiner der Feder (39) zugewandten
Seite einen Vorsprung (40) hat, der von der zylinderförmigen
Feder (39) umfaßt wird.
11. Koaxialventil (1) nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Feder (39) das
Ventilstellglied (37) in axialer Richtung im topfförmigen Teil
(38) führt und das Ventilstellglied (37) mit seiner schmalen
Seite an der zylindrischen Innenwand des topfförmigen Teils
(38) entlanggleitet.
12. Koaxialventil (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß im Topfboden (38b)
mindestens eine Öffnung (44) ist, die die Rückschlagventil
auslaßseite (32, 35) mit dem Ventilstellglied (37) verbindet.
13. Koaxialventil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Rückschlagventil (30) in einem Gehäuse (33) mit Stutzen (31)
angeordnet ist, wobei der Stutzen (31) an dem Auslaßstutzen
des Koaxialventils befestigbar ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |