DE2255282A1

DE2255282A1 - Drossel-, insbesondere drosselrueckschlagventil

Info

Publication number: DE2255282A1
Application number: DE19722255282
Authority: DE
Inventors: Rudolf Heller; Helmut Dipl Ing Michalka
Original assignee: KNORR BREMSE GmbH; Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Priority date: 1972-11-11
Filing date: 1972-11-11
Publication date: 1974-05-22
Also published as: ATA944773A; FR2206461B1; FR2206461A1; CH562416A5; DE2255282C2; AT333090B

Description

München, den 25.10.1972 TPi-kl -1075- -

1OTORK-BBEMSe GmbH., 8 München 4-0, Moosacher Str«, 80

"Drossel-, insbesondere Drosselrückschlagventil"

Die Erfindung betrifft ein Drossel-, insbesondere Drosselrückschlagventil mit einem Ventilkörper, einem, darin einstellbaren, im wesentlichen zylindrischen Ventilstößel mit' wenigstens einer sich vom Stößelende weg verjüngenden Nut, und mit einem den Stößel im wesentlichen im ITutbereich umgreifenden, ringförmigen, in einem Dichtungssitz angeordneten Dichtungselement. ' .

Ein wesentliches Problem bei Drosselventilen, insbesondere bei kleinem Durchflußbereich, ist das genaue Einstellen. Bei Drosselventilen üblicher Ausbildung mit' konischen Drosselnadeln in einer Bohrung, also einem ringförmigen Durchlaß, besteht bei kleinen Abmessungen Verschmutzungsgefahr des Eingspaltes. Ferner müssen Drosselnadeln und Bohrung genau zentrisch zueinander angeordnet sein, d.h. die Drosselnadel auch zentrisch zur Bohrung geführt werden. -.'■-.,

Bei einem bekannten Drosselrückschlagventil (DT-Gbm 1 920 878) ist der Ventilstößel in einem weiten Bewegungsbereich außen zylindrisch und mit einer sich von seinem Ende weg verjüngenden Kerbe versehen. Die Kerbe weist im Querschnitt eine bo-

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genförmig verlaufende Wandung auf. Das Ende des Ventilstössels verjüngt sich in zwei unterschiedlich geneigten konischen Flächen. Der die Kerbe enthaltende Bereich des Ventilstößels durchsetzt eine zylindrische Bohrung eines Ventiltellers für ein Rückschlagventil, wobei die dem Stößelende
abgekehrte Oberfläche des Ventiltellers vollständig mit einem Dichtungsbelag versehen ist, der um die Bohrung einen
Wulst bildet. Der Dichtungsbelag greift um die äußere Ringfläche des Ventiltellers herum und überdeckt an der dem Stöcselende zugewandten Fläche des Ventiltellers wenigstens den Bereich, der auf dem Ventilsitz für den Teller aufliegt. Bei diesem, dem Gattungsbegriff entsprechenden, bekannten Drosse!rückschlagventil sind die vorstehend geschilderten liachteile eines Drosselventils mit einer konischen Drosselnadel wenigstens im engeren Durchflußbereich vermieden. In diesem engeren Bereich steht bei dem bekannten Drosselrückschlagventil nur die Kerbe zur Verfugung. Hur bei zum Ventilteller
stark angehobenem Ventilstößel steht der dem Stößelende nahe^ große Kerbenquerschnitt und der Ringspalt um ein oder beide konische Abschnitte zur Verfugung. Allerdings bewegt sieb
auch dieser Durchflußquerschnitt noch im Bereich der als
klein anzusprechenden Drosselquerschnitte. Die Nachteile eines kleinen Ringspaltes, insbesondere leichte Verschmutzungsgefahr, sind also immer noch gegeben. Ein vreiterer Nachteil des bekannten Ventils besteht darin, daß das Dichtungselement, um s ich/Anzuliegen und damit eine einwandfreie Dichtung zu

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gewährleisten, aus einem relativ elastischen Material bestehen muß. Dies hat jedoch den IT acht eil', daß derartiges Mate-

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rial sich in die ausgerundete^"2erbe wenigstens teilweise eindrücken kann und zwar in einer nicht genau erfaßbaren.Größenordnung. Diese Größenordnung kann sich außerdem je nach dex* Größe des jeweils eingestellten Kerbenquerschnittes verändern. Weiterhin besteht die Gefahr, daß beim Verstellen'des Stößels das anliegende Dichtungselement sich et\?as mitbewegt. Damit liandert die Kante, der gegenüber die Höheneinstellung des Stößels einen bestimmten Durchflußquerschnitt bestimmen soll, möglicherweise auf- bzw. abwärts und verhindert auf diese Weise ein genaues Einstellen. Begünstigt wird dies bei dem bekannten Drosselrückschlagventil noch dadurch, daß das Dichtungselement an der Oberfläche des Ventiltellers angeordnet und der- Wulst um die Bohrung dadurch radial relativ frei beweglich ist. Ein weiterer Ifachteil des bekannten Ventiles besteht darin, daß das Dichtungsmaterial mit den notwendigen elastischen Eigenschaften abriebgefährdet ist, also nicht nur beim Verstellen des Stößels, sondern auch bei jeder Rüekschlagbewegung des Veiitiltellers abgenutzt wird. Auch dies verringert die Genaiiigkeit der Durchflußeinstellung. _;

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventil der eingangs beschriebenen Art mit einfachen Mitteln so auszubilden, daß auch in kleinstem Drosselbereich ein genaues Einstellen des Durchflußquerschnittes und ein einwandfreies Funktionieren

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gewährleistet ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Dichtungselement in einem Dichtungssitz angeordnet ist und einen inneren, eine zylindrische Bohrung aufweisenden Teil aus verschleißfestem, beschränkt elastischem Material, insbesondere Polytetrafluoräthylen, und einen den inneren Teil ringförmig umspannenden, äußeren Teil aus Material hoher Elastizität, insbesondere Gummi, aufweist, der eine Radialspannung auf den inneren Teil ausübt.

Die Zweiteilung des Dichtungselementes bringt erhebliche Vorteile mit sich. Unmittelbar am Ventilstößel liegt der innere Teil an, der zwar elastisch genug ist, um unter der Radialbelastung durch den äußeren Teil am Ventilstößel/anzüliegen, andererseits jedoch nicht so elastisch ist, daß er sich in die Nut hineinverwölbt und damit eine Querschnittsverringerung hervorruft. Aus dem gleichen Grund ist es nicht möglich, daß sich sein Rand bei einer Stößelbewegung mitbewegt. Durch das verschleißsichere Material verändert sich auch die Dichtwirkung nicht. Der äußere Teil übernimmt den Ausgleich von Maßtoleranzen und die Zentrierung zum Ventilstößel. Da er nicht unmittelbar mit dem Stößel in Berührung kommt, also keiner mechanischen Abnützung unterliegt und keine Mitnahmegefahr besteht, kann seine Elastizität sehr hoch sein. Daß das Dichtungselement in einem Dichtungssitz angeordnet ist,

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gewährleistet für seine beiden Teile die notwendigen Abstütz— flächen und vereinfacht die Herstellung.

Der innere Teil kann vorteilhaft einen außen kegelförmigen Abschnitt aufweisen, der von dem ringförmigen äußeren Teil umgebenist und mit seiner breiteren Basisfläche auf dem Boden des Dichtungssitzes aufruht, und an dessen Basisfläche sich ein zylindrischer Stutzansatz mit kleinerem Durchmesser- anschließt, der sich in einer in Durchmesser und Höhe entsprechenden Ausnehmung im Boden des Dichtungssitzes abstützt. Die geneigte Wandfläche des kegelförmigen Abschnittes bewirkt, daß die Badialkräfte aus dem äußeren Teil auf den Boden des Dichtungssitzes gerichtete Komponenten ergeben. Diese nach unten wirkenden Kräfte sichern den Sitz des inneren Teiles bei den Eelativbewegungen zwischen dem Stößel und dem Dichtungselement. Dies ist besonders von Vorteil, wenn es sich um ein Drosselrückschlagventil handelt, bei dem der Dichtungssitz und das Dichtungselement sich am Ventilteller befinden, also häufige ' und große Relativbewegungen zwischen der Dichtung und dem Stößel stattfinden. Bei einem einfachen Drosselventil kann der Stößel genau eingestellt werden. Auch bei einer Bewegung des Stößels in Sichtung auf den Boden des -Dichtungssitzes zu besteht keine Mitnahmegefahr für den inneren Teil, da er sich · sowohl mit seinem Stutzansatz am Boden des Dichtungselementes abstüti als auch mit dem überstehenden Eingteil seiner breiteren Basisfläche auf den entsprechenden Bereich des Bodens. Eine Komprimierung in dieser Eichtung ist, abgesehen von den

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geringen elastischen Eigenschaften, schon deshalb nicht zu befürchten, weil diese durch die Vorspannung vom äußeren Teil her· bereits vorweggenommen wurde. Mit' sehr einfachen Mitteln ist somit ein sehr sicherer und damit ein genaues Einstellen ermöglichender Sitz des Dichtungselementes erzielt.

Auf vorteilhaft einfache Weise läßt sich die erwünschte elastische Radialbelastung durch den äußeren Teil dadurch erreichen, daß dieser an einer oder beiden in Achsrichtung blickenden Flächen Vorsprünge aufweist, die axial mittels des Ventilkörpers zusammengedrückt sind. Die Vorspränge erlauben es, die Ringmaße des äußeren Teiles so zur wählen, daß er einfach ohne besonderen Druck in den Dichtungssitz eingelegt werden kann und trotzdem nach dem Zusammenbau auch bei ungünstigen Maßtoleranzen genügend Volumen zur Verfügung steht, um die erwünschte radiale Spannung aufzubringen.

Der äußere Teil kann als Vorsprünge vorteilhaft kreisförmig umlaufende Wulste aufweisen. Diese sind bei der Herstellung einfach anzubringen und gewährleisten eine gleichmäßige radiale Belastung.

Um keine engen Fertigungstoleranzen einhalten zu müssen, kann der Ventilteller federnd an einem Anschlag des Gehäuses anliegen. Hierdurch kann trotz grober Herstellungstoleranzen der Ventilteller stets sicher in seiner Lage gehalten werden.

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Die Spannung des äußeren Teiles kann auf einfache Weise dadurch erreicht werden, daß"dem Ventilteller eine Abdeckscheibe mit einer Bohrung, die den Durchmesser der Dichtungsbohrung übertrifft, sowie eine zwischen dem Ventilkörper und der Abdeckscheibe angeordnete Feder zugeordnet ist. Dies ermöglicht eine einfache Montage, da nach dem Einsetzen des' äußeren Teiles auf die vorstehenden Vorsprünge oder Wülste lediglich die Abdeckscheibe und die Feder aufzubringen sind. Nach dem Aufsetzen des Ventilkörpers wirkt über die Feder und die Abdeckscheibe ein die Vorsprünge öder Wülste in den äußeren ü'eil preßender Druck. Dabei ist keine eigene Feder für das Dichtungselement erforderlich, sondern diese Funktion kann von der für den Ventilteller des Rückschlagventils ohnehin erforderlichen Feder mitübernommen werden. Es ergibt· siGh daraus ein sehr einfacher Aufbau mit solcher Montage oder gegebenenfalls Demontage«

Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Drosselventils weist die Nut im Ventilstößel einen länglichschmalen Recht eck querschnitt mit radial zum Stößel . verlaufender Längsrichtung auf., Diese Nutform hat den Vorteil, daß die enge Öffnung an der Stößelaußenfläche mit Sicherheit verhindert, daß sich das Dichtungselement in die Nut hineinverformen kann, insbesondere bei der geringen Elastizität des inneren Teiles. Dies ist eine zusätzliche Sicherung dafür, daß der jeweils eingestellte Durchfluß querschnitt auch genau eingehalten wird.

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Der Ventilstößel kann wenigstens zwei Nuten mit unterschiedlichen Verjüngungswinkeln land Längen aufweisen. Mit diesen
in verschiedenen Abständen vom Ende des Ventilstößels endenden Nuten wird der gleiche Effekt erreicht, der beidem eingangs geschilderten bekannten Drosselriickschlagventil durch die konischen Endflächen des Ventilstößels erreicht wird. Die erfinduhgsgemäße Ausbildung hat jedoch den Vorteil, daß auch in diesem Bereich der Durchfluß durch Nuten und nicht durch einen Ringspalt erfolgt, d.h. mit geringerer Verschmutzungsgefahr. .Ferner ist die Sicherheit gegeben, daß das Dichtungselement auch in diesem Bereich den Durchflußquerschnitt nicht verändert.

Ein Atisführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Drosselrückschlagventil in Schnittdarstellung,

Fig. 2 ein vergrößertes Detail, und
Fig. 3 ein weiteres vergrößertes Detail.

Das dargestellte Drosselriickschlagventil weist ein Ventilgehäuse 1 mit einer ersten Ventilkammer 2 und einer zweiten
Ventilkammer 3 auf. Ein Ventilkörper 4 schließt, abgedichtet

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durch Dichtungen 5» einen Innenraum 6 des Ventilgehäuses ab, in den er hineinragt. In einer teilweise mit einem Gewinde versehenen Bohrung,7·eines Ventilkörpers 4 ist ein als ganzes mit 8 "bezeichneter Ventilstößel angeordnet. Durch das Gewinde ist er höhenverstellbar. Seine Einstellung wird durch eine Mutter 8¹ gesichert. Im Innenraum des Gehäuses 1 ist ein als ganzes mit 9 bezeichneter, ortsfest gehaltener Ventilteller angeordnet. Er weist einen Dichtungssitz 10 für ein Dichtungselement 11 auf, das den Ventilstößel 8 in dessen Endbereich umgreift. Das Gehäuse 1 weist für den Ventilteller 9 einen Anschlag 12 auf. Mit als Rückschlagklappen wirkenden Dichtungsorganen 13 deckt der Ventilteller 9 in Schließstellung Bohrungen 14 ab, die mit der Ventilkammer 3 in Verbindung stehen, und dichtet zugleich die Anlage am Anschlag 12 ab. ·

Der Ventilstößel 8 ist in seinem Endbereich mit zwei Nuten 15a und 15b versehen. Fig. 3 zeigt diesen Bä?eich vom Stößelende her gesehen in vergrößerter Darstellung. Beide Nuten weisen einen länglich-rechteckigen Querschnitt auf und sind mit hren Längsseiten annähernd radial auf die Stößelachse zu gerichtet.· Sie verjüngen sich in Richtung von dem Stößelende weg. Die Hut 15a weist am Ende des Stößels einen kleineren Querschnitt als die Nut 15b auf. Die Nut 15a verjüngt sich jedoch unter einem kleineren Winkel und endet in einer größeren Entfernung vom Ende des Ventilstößels als die Nut 15b (Fig. 1).' ' .. ' ■ ■

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Das Dichtungselement 11 ist in Pig. 2 abgebrochen in vergrösserter Darstellung ohne den Dichtungssitz gezeigt. Das Dichtungselement 11 ist zweiteilig ausgebildet mit einem inneren Teil 11a, der eine zylindrische Bohung 16 aufweist, und einem äußeren Teil 11b. Der innere Teil 11a besteht einstückig aus Polytetrafluoräthylen und weist einen außen kegelförmigen Abschnitt 17 und einen Stützansatz 18 auf, der sich mit kleinerem Durchmesser an die breitere Basisfläche des kegelförmigen Abschnittes anschließt. Der äußere Teil 11b besteht aus Gummi großer Elastizität. Er weist Kin^örm auf und umschließt den kegelförmigen Abschnitt 17.An seinen beiden in Achsrichtung blickenden Oberflächen weist er umlaufend vor-r stehende Wulstringe 19 auf. Diese Wulstringe sind in Fig. 2 erkennbar. In der montierten Stellung, die Fig. 1 zeigt, werden diese V/ulstringe 19 durch eine über das Dichtungselement 11 gelegte Abdeckscheibe 20 an den Dichtungssitz 10 gedrückt, da die Abdeckscheibe 20 durch einen Federring 21 und dieser durch den Ventilkörper 4 belastet ist. Der Federring 21 hält zugleich den Ventilteller 9 ortsfest gegen den Anschlag 12 gedruckt.

Die Wirkungsweise des abgebildeten Drosselrückschlagventils ist folgende: In der in Fig. 1 dargestellten Drosselstellung herrscht in der Ventilkammer 2 ein höherer Druck als in der Ventilkammer 3· Das Medium fließt gedrosselt aus der Ventilkammer 2 durch den Innenraum 6 und die Nut 15a ia die Ventil-

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kammer 3. Ber Durchfluß querschnitt an der Mut 15a wird, durch die Oberkante des inneren Teils 11a des Dichtungselementes 11 "begrenzt. Ein Auf- bzw. 'Abwärtsbewegen des Ventilkörpers ändert diesen Querschnitt. Bei einer Aufwärtsbewegung kann auch noch die Hut 15b für den Durchfluß zur Verfügung stehen. Entsteht in der Yentilkammer 3 ein höherer Druck als in der Yentilkanimer 2, so hebt sich das Dichtungsorgan 13 vom Ende der Bohrungen 14 ab und das Medium kann ungedros- ■ seit von der Ventilkaminer 3 in die Ventilkammer 2 strömen. Bei sämtlichen Hubbewegungen des Stößels 8 sorgt die vom äußeren Teil 11b des Dichtungselementes auf den inneren Teil 11a ausgeübte Badialkraft, aus der sich eine gegen den Bo-. den des DichtungsSitzes gerichtete Komponente ergibt, für den sicheren Sitz des inneren Teils.

Als AusführungsVeispiel ist ein Drosselrückschlagventil gewählt. Das Dichtungselement kann jedoch in einem einfachen Drosselventil genauso verwendet werden«,

Der Ventilstößel kann anstelle von zwei Nuten auch eine oder drei und mehr aufweisen. Der äußere Teil des Dichtungselementes kann anstelle von Wulsten einzelne, in gleichmäßigen Abständen verteilte Erhöhungen aufweisen, gegebenenfalls auch nur auf einer Seite. 3?orm und Anordnung der Feder für den ' Ventilteller kann in weitem Bahmen variieren. Die Feder sorgt in Verbindung mit den Wulsten des äußeren Teils des Dichtungselementes für einen sicheren, ortsfesten Sitz des inneren

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Teils des Dichtungselementes, ohne daß enge und damit teuere Fertigungstoleranzen eingehalten werden müssen. Zugleich gewährleistet das elastische, äußere Teil des Dichtungselementes durch radial nach innen gerichteten Druck auf sein inneres Teil dessen gleichbleibend dichte Anlage am Außenurafang des Ventilstößels.

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Claims

Patentansprüche

⁷I'!) Drossel-, insbesondere Drosselrückschlagventil mit einem Ventilkörper, einem darin einstellbaren, im wesentlichen zylindrischen Ventilstößel mit wenigstens einer sich vom ßtößelende weg verjüngenden Mut, und mit einem den Stößel im wesentlichen im Hutbereich umgreifenden, ringförmigen, in einem Dichtungssitz angeordneten Dichtungselement, dadurch gekennezeichnet, daß das Dichtungselement in einem Dichtungssitz (10) angeordnet ist und einen inneren, eine zylindrische Bohrung.(16) aufweisenden Teil (TIa) aus verschleißfestem, beschränkt elastischem Material, insbesondere Polytetrafluoräthylen, und einen den inneren Teil (11a) ringförmig umspannenden, äiißeren Teil (11b) aus Material hoher Elastizität, insbesondere. Gummi, aufweist, der eine Radialspannung auf den inneren Teil ausübt.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Teil (11a) einen außen kegelförmigen Abschnitt (17) aufweist, der von"dem ringförmigen äußeren Teil (11b) umgeben ist und mit seiner breiteren Basisfläche auf dem Boden des Dichtungssitzes (10) aufruht, und an dessen Basisfläche sich ein zylindrischer Stützansatz (18) mit kleinerem Durchmesser anschließt, der sich in einer in Durchmes-' ser und Höhe entsprechenden Ausnehmung im Boden des Dichtungssitzes (10) abstützt. .

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3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Teil (11b) an einer oder beiden in Achsrichtung
blickenden Flächen Vorsprünge (1.9) aufweist, die axial
mittels des Ventilkörpers (4) zusammengedrückt sind.
4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Teil (11b) als Vorsprünge kreisförmig umlaufende Wülste (19) aufweist.
5. Ventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, das als Drosselrückschlagventil ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (9) federnd an einem Anschlag (12) des Gehäuses (1) anliegt.
6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventilteller (9) eine Abdeckscheibe (20) mit einer Bohrung, die den Durchmesser der Dichtungsbohrung (16) übertrifft, sowie eine zwischen dem Ventilkörper (4) und der Abdeckscheibe (20) angeordnete Feder (21) zugeordnet ist.
7. Ventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (15) in Ventilstößel

(8) einen länglich-schmalen Rechteckquerschnitt mit radial zum Stößel verlaufender Längsrichtung aufweist.
8. Ventil nach Anspruch 7j dadurch gekennzeichnet, daß der

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stößel (8) wenigstens zwei Nuten (15a, 15to) mit unterschiedlichen Yerjüngungswinfeeln und Längen aufweist.

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