DE2255282C2 - Drossel-, insbesondere Drosselrückschlagventil - Google Patents

Description

2. Drosselventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche zwischen dem inneren und dem äußeren Ringteil (11a und Wb) kegelmantelartig mit der Basisringfläche zugewandter Kegelbasis geformt ist.

3. Drosselventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungssitz (10) an einem das Dichtungselement (11) aufnehmenden Ventilteller (9) angeordnet ist, und daß die Abdeckscheibe (20) auf dem Ventiltellei (9) aufliegt und eine Bohrung aufweist, deren Durchmesser den Durchmesser der Bohrung(16) des inneren Ringteiles (Wa) übertrifft.

Dk- I riindung bezieht sich auf ein Drosselventil, insbesondere Drosselrückschlagventil, mit den im Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

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

Bei einem bekannten, dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 entsprechenden Drosselrückschlagventil nach der DE-GM 19 20 878 oder der FR-PS 14 83 432 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 keilförmige Gestalt 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 Stößelende zugewandten Fläche des Ventiltellers wenigstens den Bereich, der auf dem Ventilsitz für den Teller aufliegt. Bei diesem Drosselrückschlagventil sind die vorstehend geschilderten Nachteile eines Drosselventils mit einer konischen Drosselnadel vermieden. Ein Mangel des bekannten Ventils besteht jedoch darin, daß das Dichtungselement, um sicher am Ventilstößel anzuliegen und damit eine einwandfreie Dichtung zu gewährleisten, aus einem relativ elastischen Material bestehen muß. Dies hat jedoch den Nachteil, daß derartiges Material sich in die Kerbe wenigstens teilweise eindrücken kann und zwar in einer nicht genau erfaßbaren Größenordnung. Diese Größenordnung kann sich außerdem je nach der Größe des jeweils eingestellten Kerbenquerschnittes verändern. Weiterhin besteht die Gefahr, daß beim Verstellen des Stößels das anliegende Dichtungselement sich etwas mitbewegt. Damit kann die Kante, der gegenüber die Höheneinstellung des Stößels einen bestimmten Durchflußquerschnitt bestimmen soll, auf- bzw. abwärtswandern und auf diese Weise ein genaues Einstellen verhindern. 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 Nachteil 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 Rückschlagbewegung des Ventiltellers abgenutzt wird. Auch dies verringert die Genauigkeit der Durchflußeinstellung.

Gemäß der DE-AS 10 08 980 ist es zum Vermeiden von Verformungen von Düsen oder Ventilsitzen aus Plastikmateria! bekannt, einen Flanschansatz der ringförmigen Düse bzw. des Ventilsitzes unter Zwischenlage eines axial verspannbaren Gummiringes in einem Gehäuse einzusDannen. Durch die Einspannpres-

sung bedingte, plastische Verformungen des Plastikmaterials werden hierbei durch die Elastizität des Gummiringes ohne Beeinträchtigung der Einspannung ausgeglichen.

Die DE-OS 17 50 961 zeigt ein Drosielklappenventil, dessen in einem Gehäuse drehbar gelagerte, kreisförmige Drosselklappe im Schließzustand mit ihrem Rand an einem ringförmigen Gehäuseabschnitt anliegt, dessen dünnwandige Kunststoffauskleidung eine Dichtfläche bildet. Die dünnwandige Kunststoff auskleidung ist <o mittels eines Gummiringes elastisch hinterlegt und vermag sich somit etwas elastisch zu verformen.

Die GB-PS 12 59 244 offenbart ein ähnliches Drosselklappenventil, wobei sich außen an den Gummiring noch eine feste, ringartige Abstützung anschließt.

Schließlich ist es gemäß der FR-PS 11 30 976 bekannt, Dichtringe für Hähne mit einer relativ harten und zähen Dichtungszone zu verwenden, wobei die Dichtungszone von einer gummiartigen, weichen Materialzone unterlegt ist.

Aus der CH-PS 4 57 066 ist ein vorzugsweise für Absperrhähne mit Kugelküken bestimmter Sitzring mit einer aus elastisch verformbarem, nichtmetallischem Material bestehender Oberflächenzone im Anlagebereich am Küken bekannt. Bei einer Ausführungsform weist ein flanschartig auskragender Ringabschnitt des Sitzringes axial beidseitig je eine ringartige, vorstehende und beim Einspanen verformbare Rippe zum Verbessern der Dichtheit an der Einspannstelle des Sitzringes auf. Eine andere Ausführungsform zeigt einen 3u in einer fassungsartigen Nut des Sitzringes gehaltenen, aus Kunststoff bestehenden Ringkörper, der an einem unverstärkten Grundkörper die Oberflächenzone trägt, welche mit inertem Füllmaterial verstärkt ausgebildet ist. ^

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Drosselventil der eingangs erwähnten Art mit einfachen Mitteln so auszubilden, daß ein genaues, wiederholbares und sich nicht ungewollt änderndes Einstellen eines Durchflußquerschnittes möglich und ein einwandfreies Funktionieren über lange Betriebszeiten gewährleistet ist.

Insbesondere soll beim zu schaffenden Drosselventil über lange Betriebszeiten eine dichte, aber leicht verschiebliche Anlage des Dichtungselementes am Ventilstößel gegeben sein und es soll keine Mitnahme des Dichtungselementes bei Axialverstellungen des Ventilstößels und kein Eindrücken des Dichtungselementes in die Axialnut des Ventilstößels auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäö durch die Kombination der teilweise an sich bekannten Merkmale a) bis e) gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.

Die an sich bekannte Zweiteilung des Dichtungselementes bringt in der speziellen Ausführur.g erhebliche Vorteile mit sich. Unmittelbar am Ventilstößel liegt der innere Ringteil an, der zwar elastisch genug ist, um unter der Radialbelastung durch den äußeren Ringteil am Ventilstößel dicht anzuliegen, 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 aus der durch seine große Basisfläche sicher gegebenen Sollage mitbewegt. Auch bei einer Bewegung des Ventilstößels in Richtung auf den Boden des Dichtungssitzes zu besteht keine « Mitnahmegefahr für den inneren Ringteil, da er sich sowohl mit seinem Stützansatz am Boden des Dichtungselementes abstützt als auch mit dem überstehenden Ringteil seiner breiteren Basisfläche auf dem entsprechenden Bereich des Bodens. Eine Komprimierung in dieser Richtung ist, abgesehen von den geringen elastischen Eigenschaften, schon deshalb nicht zu befürchten, weil diese durch die Vorspannung vom äußeren Ringteil her bereits vorweggenommen wurde.

Durch das verschleißsichere Material verändert sich auch die Dichtwirkung nicht. Der äußere Ringteil übernimmt den Ausgleich von Maßtoleranzen und die Zentrierung zum Ventilstößel, wobei der umlaufende Wulst der dichten Anlage des Dichtungselementes an seiner Halterung dient. Da das äußere Ringteil nicht unmittelbar mit dem Ventilstößel 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, gewährleistet für seine beiden Teile die notwendigen Abstützflächen und vereinfacht die Herstellung.

Die Anlagefläche zwischen dem inneren und dem äußeren Ringteil kann vorteilhaft kegelmantelartig mit der Basisringfläche zugewandter Kegelbasis geformt sein. Die geneigte Wandfläche des kegelförmigen Abschnittes bewirkt, daß die Radialkräfte aus dem äußeren Ringteil auf den Boden des Dichtungssitzes gerichtete Komponenten ergeben. Diese nach unten wirkenden Kräfte sichern den Sitz des inneren Teiles bei den Relaiivbewegungen zwischen dem Ventilstößel 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 dem Dichtungselement und dem Ventilstößel stattfinden.

Zur einfachen Montage kann das Drosselventil nach den Merkmalen des Unteranspruches 3 ausgebildet sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Drosselrückschlagventii in Schnittdarstellung,

F i g. 2 ein vergrößertes Detail, und

F i g. 3 ein weiteres vergrößertes Detail.

Das dargestellte Drosselrückschlagventil weist ein Ventilgehäuse 1 mit einer ersten Ventilkammer 2 und einer zweiten Ventilkammer 3 auf. Ein Ventilkörper 4 schließt, abgedichtet durch Dichtungen 5, einen Innenraum 6 des Ventilgehäuses ab, in den er hineinragt. In einer teilweisen 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 8' 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 wirkender. 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 15Zj versehen. F i g. 3 zeigt diesen Bereich vom Stößelende her gesehen in vergrößerter Darstellung. Beide Nuten weisen einen länglich-rechteckigen Querschnitt auf und sind mit ihren Längsseiten annähernd radial auf die Stößelachse zu gerichtet. Sie

verjüngen sich in Richtung von dem Stößelende weg. Die Nut 15a weist am Ende des Stößels einen kleineren Querschnitt als die Nut 15£> auf. Die Nut 15a verjüngt sich jedoch unter einem kleineren Winkel und endet in einer größeren Entfernung vom Ende des Ventilstößels als die Nut 156(F ig. 1).

Das Dichtungselement 11 ist in F i g. 2 abgebrochen in vergrößerter Darstellung ohne den Dichtungssiiz gezeigt. Das Dichtungselement 11 ist zweiteilig ausgebildet mit einem inneren Teil 11a, der eine zylindrische Bohrung 16 aufweist, und einem äußeren Teil 116. Der innere Teil 11a besteht einstückig aus Polytetrafluorethylen 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 116 besteht aus Gummi großer Elastizität. Er weist Ringform auf und umschließt den kegelförmigen Abschnitt 17. An seinen beiden in Achsrichtung blickenden Oberflächen weist er umlaufend vorstehende Wulstringe 19 auf. Diese Wulstringe sind in F i g. 2 erkennbar. In der montierten Stellung, die F i g. 1 zeigt, werden diese Wulstringe 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 in die Ventilkammer 3. Der Durchflußquerschnitt an der Nut 15a wird durch die Oberkante des inneren Teils 11a des Dichtungselcmenles 11 begrenzt. Ein Auf- bzw. Abwärtsbewegen des Ventilkörpers ändert diesen Querschnitt. Bei einer Aufwärtsbewegung kann auch noch die Nut 15i>fürden Ί Durchfluß zur Verfügung stehen. Entsteht in der Ventilkammer 3 ein höherer Druck als in der Ventilkamnier 2, so hebt sich das Dichtungsorgan 13 vom Ende der Bohrungen 14 ab und das Medium kann ungedrosselt von der Ventilkammer 3 in die Ventilkam-

Hi mer 2 strömen. Bei sämtlichen Hubbewegungen des Stößels 8 sorgt die vom äußeren Teil üb des Dichtungselementes auf den inneren Teil 11 a ausgeübte Radialkraft, aus der sich eine gegen den Boden des Dichtungssitzes gerichtete Komponente ergibt, für den

is sicheren Sitz des inneren Teils.

Als Ausführungsbeispiel 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.

Form und Anordnung der Feder für den Ventilteller kann in weitem Rahmen variieren. Die Feder sorgt in Verbindung mit den Wulsten des äußeren Teils des Dichtungselementes für einen sicheren, ortsfesten Sitz des inneren Teils des Dichtungselementes, ohne daß

jo enge und damit teuere Fertigungstoleranzen eiiigehalten 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 Außenumfang des Ventilstößels.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. I. Drosselventil, insbesondere Drussclrückschlugventil, mit einem Ventilkörper, einem in diesem axial "· einstellbar geführten Ventilstößel, der in einem zylindrischen Endbereich mit wenigstens einer sich vom Stößelende weg verjüngenden Axialnut versehen ist, und mit einem den Stößel im zylindrischen Endbereich umfassenden, ringförmigen, an der zylindrischen Wandung des Endbereiches dicht und axial verschiebüch anliegenden Dichtungselement, welches ein an einem Dichtungssitz gehaltenes Ringteil aus einem ersten Werkstoff und ein mit diesem verbundenes, am Endbereich des Ventilstößeis anliegendes, weiteres Ringteil aus einem zweiten Werkstoff aufweist, wobei ein Werkstoff eine hohe, gummiähnliche und der andere Werkstoff .demgegenüber eine niedrige Elastizität, aber eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist, g e k e η η zeichnet durch die Kombination der teilweise an sich bekannten Merkmale, daß

   a) das äußere, am Dichtungssitz (10) gehalterte Ringteil (Wb) aus dem Werkstoff hoher Elastizität, das innere, am Endbereich des Ventilstößels (8) anliegende Ringteil (Wa) aus dem Werkstoff niedriger Elastizität und hoher Verschleißfestigkeit besteht;

   b) das aus dem Werkstoff hoher Elastizität J0 bestehende, äußere Ringteil (Wb) das andere, innere Ringteil (Wa) ringförmig umspannt und auf dieses eine nach radial innen gerichtete Vorspannung ausübt;

   c) das innere Ringteil (Wa)eine radiale, ringförmige Basisfläche aufweist, mit welcher es auf dem Boden des Dichtungssitzes (10) aufruht;

   d) das innere Ringteil (Wa) radial innerhalb der Basisringfläche einen axial gegenüber dieser vorspringenden, zylindrischen Stützansatz (18) *o aufweist, der in eine ihm in Durchmesser und Tiefe angepaßte Ausnehmung im Boden des Dichtungssitzes (10) eingreift;

   e) das äußere Ringteil (Wb) an wenigstens einer seiner beiden gegenüberliegenden, radial ge- ⁴S richteten Ringflächen einen kreisförmig umlaufenden, vorspringenden Wulst aufweist, mittels welchem es unterdessen axialer, elastischer Verformung zwischen dem Dichtungsstiz (10) und, gegebenenfalls unter Zwischenordnen einer Abdeckscheibe (20) und einer Feder (21), dem Ventilkörper (4) axial eingespannt ist.