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Hintergrund
der Erfindung
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1. Anwendungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Rückschlagventil, um das Rückfließen eines
Fluids zu verhindern, und insbesondere ein Rückschlagventil, das öffnet, wenn
ein Solldruck eines Fluids überschritten wird,
so dass ein Fluid in Richtung zur Auslassseite fließen kann.
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2. Beschreibung des diesbezüglichen
Standes der Technik
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Geräte, bei
denen ein Fluid verwendet wird, sind mit einem Rückschlagventil versehen, um
das Rückfließen des
Fluids zu verhindern. Beispielsweise sind viele der Speisewasserleitungen,
die bei Wasserleitungssystemen, wie z.B. Boiler, verwendet werden,
mit einem Rückschlagventil
ausgestattet, um ein Rückfließen des
Speisewassers oder Boilerwassers zu verhindern. Boilerwasser besitzt
einen hohen Druck und eine hohe Temperatur, so dass es im Hinblick
auf die Sicherheit und die Hitzebeständigkeitstemperatur der Vorbehandlungsgeräte erforderlich ist,
alle erdenklichen Gegenmaßnahmen
gegen das Zurückfließen des
Boilerwassers zu unternehmen. Zu diesem Zweck müssen sämtliche möglichen Maßnahmen ergriffen werden, um
eine Undichtigkeit im Rückschlagventil
(die im Folgenden auch als "Rückschlagventilleckage" bezeichnet wird),
d.h. das Rückfließen von
Boilerwasser zu verhindern. Als eine Maßnahme, um derartige Rückschlagventilleckagen zu
verhindern, werden verschiedene Materialien für einen Ventilkörper verwendet,
der mit einem Ventilsitz zum Anliegen kommt, um eine vollständige Abdichtung
zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilkörper zu erreichen.
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Beispiele üblicherweise
verwendeter Ventilkörper
umfassen einen elastischen Ventilkörper, der aus einem elastischen
Material, wie z.B. Gummi, besteht, und einen nicht-elastischen Ventilkörper, der aus
einem nicht-elastischen Material, wie z.B. Metall, besteht, wobei
letzterer allgemein als Metalldichtung bezeichnet wird. Ein Rückschlagventil,
das lediglich auf der elastischen Dichtung basiert, die durch einen elastischen
Ventilkörper
erfolgt, schafft eine gute Abdichtung, hat jedoch eine geringe Druckfestigkeit
und eine geringe Lebensdauer. Obwohl ein Rückschlagventil, das nur auf
der Metallabdichtung basiert, die durch einen nichtelastischen Ventilkörper erfolgt, eine
hervorragende Druckfestigkeit und Lebensdauer aufweist, können bereits
geringe Spuren von Verunreinigungen, die sich zwischen dem Ventilsitz
und dem Ventilkörper
festsetzen, sog. Schmutzablagerungen hervorrufen, welche die Dichtigkeit
beeinträchtigen
und ein Rückfließen des
Fluids zur Folge haben können.
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Um
die zuvor genannten Probleme bezüglich eines
Rückschlagventils
zu lösen,
schlägt
der Anmelder der vorliegenden Erfindung ein Rückschlagventil vor, mit einer
Ventilkammer, die zwischen einem Fluideinlass und einem Fluidauslass
in einem Ventilgehäuse
gebildet ist, einem Ventilsitz, der eine Ventilöffnung aufweist und auf der
Seite des Fluideinlasses der Ventilkammer gebildet ist, und einem
Ventilkörper,
der in der Ventilkammer so angeordnet ist, dass er in der Richtung,
in der ein Fluid strömt,
verschiebbar ist, wobei der Ventilkörper an dem Ventilsitz von der
Seite des Fluidauslasses her zum Anliegen kommen kann, wobei: der
Ventilkörper
aus einem elastischen Ventilkörperteil,
das aus einem elastischen Material gebildet ist, und aus einem nicht-elastischen Ventilkörperteil,
das aus einem nicht-elastischen Material gebildet ist und das von
der Fläche
auf der Fluideinlassseite des elastischen Ventilkörperteils überlappt
wird und einen kleineren Durchmesser als das elastische Ventilkörperteil
hat, besteht; der Ventilsitz aus einem ersten Ventilsitzteil besteht,
an dem das elastische Ventilkörperteil
anliegt, und aus einem zweiten Ventilsitzteil besteht, an dem das
nicht-elastische Ventilkörperteil
anliegt, nachdem das elastische Ventilkörperteil an dem ersten Ventilsitzteil
zum Anliegen kommt; der Ventilkörper
an einer Ventilstange befestigt ist, die sich durch eine Mitte des
Ventilkörpers
erstreckt und an ihren beiden Endabschnitten durch Stangenlagerelemente,
die jeweils auf der Fluideinlassseite und auf der Fluidauslassseite
des Ventilgehäuses
vorgesehen sind, so abgestützt
ist, dass sie axial verschiebbar ist; und wobei eine Feder, um den
Ventilkörper
mit dem Ventilsitz auf Anschlag zu drücken, zwischen dem Ventilkörper und
dem Lagerelement, das sich auf der Fluidauslassseite befindet, angeordnet
ist (wie z.B. in der JP 2001-349454 A zu sehen ist).
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Bei
diesem Aufbau wird mittels des elastischen Ventilkörperteils,
das den Ventilkörper
bildet, eine gute Dichtigkeit erreicht, während mittels des nichtelastischen
Ventilkörperteils
eine hohe Druckfestigkeit und Lebensdauer erreicht werden, so dass es
möglich
ist, ein Rückschlagventil
zu schaffen, bei dem im Vergleich zu dem zuvor genannten Rückschlagventil,
d.h. das Rückschlagventil,
das nur auf der elastischen Dichtung basiert, die durch den elastischen
Ventilkörper
erfolgt, oder das Rückschlagventil,
das nur auf der Metalldichtung basiert, die durch den nicht-elastischen
Ventilkörper
erfolgt, ein Rückfließen eines
Fluids wirksam verhindert werden kann.
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Bei
dem zuvor genannten, in der JP 2001-349454 A offenbarten Rückschlagventil
besteht jedoch die Gefahr, dass der Außenumfangsabschnitt des elastischen
Ventilkörperteils,
das am ersten Ventilsitzteil des Ventilsitzes anliegt, Biegeverformungen unterliegen
kann, da dieser durch den Fluiddruck des Fluids, das in die Fluideinlassseite
des Ventilgehäuses
fließt,
in Richtung der Fluidauslassseite gedrückt wird, bevor der Fluiddruck
einen Solldruck übersteigt, d.h.
bevor der Fluiddruck die elastische Kraft der Feder, die zwischen
dem Ventilkörper
und dem an der Fluidauslassseite befindlichen Lagerelement angeordnet
ist, überwindet,
so dass sich der Außenumfangsabschnitt
von dem ersten Ventilsitzteil entfernt und das Fluid in Richtung
zur Auslassseite strömt. Des
Weiteren erhält
der Außenumfangsabschnitt
des elastischen Ventilkörperteils
den Fluiddruck des Fluids, das nach dem Öffnen des Ventils in die Ventilkammer
fließt
und folglich Biegeverformungen unterliegt, die eine Krümmung bewirken
können,
was wiederum zu einer bleibenden Verformung führt. Dadurch kann die Dichtigkeit
zwischen dem ersten Ventilsitzteil des Ventilsitzes und dem Außenumfangsabschnitt
des elastischen Ventilkörperteils
zum Zeitpunkt des Anhaltens des Rückfließens beeinträchtigt werden,
was zu einer Rückschlagventilleckage,
d.h. zu einem Rückfließen des
Fluids führt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rückschlagventil
zu schaffen, dessen Ventilkörper
eine zufriedenstellende Dichtigkeit aufweist.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Rückschlagventil
zu schaffen, bei dem ein Soll-Fluiddruck, bei dem ein Fluid zu strömen beginnt,
in einfacher Weise verändert
werden kann.
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Um
die zuvor genannten Aufgaben zu lösen, ist gemäß eines
ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ein Rückschlagventil vorgesehen,
umfassend: eine Ventilkammer, die zwischen einem Fluideinlass und
einem Fluidauslass in einem Ventilgehäuse gebildet ist; einen Ventilsitz,
der eine Ventilöffnung
aufweist und der auf der Seite des Fluideinlasses der Ventilkammer
gebildet ist; einen Ventilkörper, der
sich an dem Ventilsitz von der Seite des Ventilauslasses her anlegen
kann und der in der Ventilkammer so angeordnet ist, dass er in einer
Richtung, in der ein Fluid strömt,
verschiebbar ist, wobei der Ventilkörper ein elastisches Ventilkörperteil
aufweist, das aus einem elastischen Material besteht, und ein nicht-elastisches
Ventilkörperteil
aufweist, das einem nicht-elastischen Material besteht, wobei das nicht-elastische
Ventilkörperteil
von einer Fläche
des elastischen Ventilkörperteils
auf der Seite des Fluideinlasses überlappt wird und einen kleineren
Durchmesser als das elastische Ventilkörperteil hat, wobei der Ventilsitz
einen ersten Ventilsitzteil aufweist, an dem das elastische Ventilkörperteil
anliegt, und einen zweiten Ventilsitzteil aufweist, an dem das nichtelastische
Ventilkörperteil
anliegt, nachdem das elastische Ventilkörperteil an dem ersten Ventilsitzteil
zum Anliegen kommt, und wobei der Ventilkörper an einer Ventilstange
befestigt ist während
dessen Mitte von der Ventilstange durchdrungen wird, wobei die Ventilstange
an beiden ihrer Endabschnitte durch Stangenlagerelemente, die jeweils
auf der Seite des Fluideinlasses und des Fluidauslasses des Ventilgehäuses vorgesehen
sind, so abgestützt
ist, dass sie axial verschiebbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass
das Rückschlagventil
eine Ventilkörper-Anliegeplatte,
die auf der Seite des Fluidauslasses des elastischen Ventilkörperteils
des Ventilkörpers
angeordnet ist und am elastischen Ventilkörperteil anliegen kann, wobei die
Ventilkörper-Anliegeplatte
durch die Ventilstange so abgestützt
ist, dass sie axial verschiebbar ist während deren Mitte von der Ventilstange
durchdrungen wird, wobei die Ventilkörper-Anliegeplatte ein Elastikventilkörperteil-Druckelement
aufweist, das in einem Außenumfang
der Ventilkörper-Anliegeplatte
vorgesehen ist, um gegen einen Außenumfangsabschnitt des elastischen
Ventilkörperteils
zu drücken,
und eine Rückströmfluiddruckbeaufschlagungsöffnung aufweist,
um zu veranlassen, dass der Fluiddruck des Fluids von der Seite
des Fluidauslasses auf das elastische Ventilkörperteil aufgebracht wird,
und eine Feder, um den Ventilkörper
durch die Ventilkörper-Anliegeplatte
mit dem Ventilsitz in Anlage zu drücken, wobei die Feder zwischen
der Ventilkörper-Anliegeplatte
und dem Stangenlagerelement, das auf der Seite des Fluidauslasses
vorgesehen ist, angeordnet ist, umfasst.
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Bei
dem zuvor beschriebenen Aufbau wird der Elastikventilkörperteil-Druckabschnitt, der
im Außenumfang
der Ventilkörper-Anliegeplatte
vorgesehen ist, durch die Federn mit dem Außenumfangsabschnitt des elastischen
Ventilkörperteils
des Ventilkörpers,
das am ersten Ventilsitzteil des Ventilsitzes an der Fluidauslassseite
anliegt, in Anlage gedrückt, so
dass die elastische Kraft der Federn durch die Intermediation des
Elastikventilkörperteil-Druckabschnitts
auf den Außenumfangsabschnitt,
der am ersten Ventilsitzteil des elastischen Ventilkörperteils anliegt,
wirkt. Durch diese Wirkung kann eine Situation vermieden werden,
bei der der Außenumfangsabschnitt
des elastischen Ventilkörperteils,
der am ersten Ventilsitzteil des Ventilsitzes anliegt, Biegeverformungen
unterliegt, da er durch die Fluiddruckkraft des Fluids, das in die
Fluideinlassseite des Ventilgehäuses
fließt,
in Richtung zur Fuidauslassseite gedrückt wird, bevor die zuvor genannte
Fluiddruckkraft des Fluids die elastische Kraft der Federn übersteigt oder überwindet.
Folglich kann zuverlässig
eine Situation vermeiden werden, bei der sich das elastische Ventilkörperteil
vom ersten Ventilsitzteil entfernt, so dass das Fluid in Richtung
zur Fluidauslassseite strömt.
Anschließend,
wenn die Fluiddruckkraft des Fluids, das in die Fluideinlassseite
des Ventilgehäuses
strömt,
die elastische Kraft der Federn übersteigt oder überwindet,
entfernt sich der Ventilkörper
vom Ventilsitz, so dass das Fluid in Richtung zur Fluidauslassseite
strömt.
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Darüber hinaus
erhält
nach dem Öffnen
des Ventils das elastische Ventilkörperteil einen Fluiddruck des
Fluids, das in die Fluidkammer strömt; zu diesem Zeitpunkt kann,
da der Außenumfangsabschnitt
des elastischen Ventilkörperteils
von dem Elastikventilkörperteil-Druckabschnitt
im Außenumfang
der Ventilkörper-Anliegeplatte angedrückt wird, verhindert
werden, dass sich der Außenumfangsabschnitt
des elastischen Ventilkörperteils
infolge des Fluiddrucks verformt, und es besteht keine Gefahr, dass
die Dichtigkeit zwischen dem ersten Ventilsitzteil und dem Ventilsitz
und dem Außenumfangsabschnitt
des elastischen Ventilkörperteils
beeinträchtigt
wird. Des Weiteren drückt,
auch wenn eine Verformung aufgrund des Fluiddrucks des Fluids eine Krümmung bewirkt,
zum Zeitpunkt des Anhaltens des Rückfließens der Elastikventilkörperteil-Druckabschnitt der
Ventilkörper-Anliegeplatte
nach dem Erhalten der elastischen Kraft der Federn oder des Fluiddrucks
des Rückflussfluids
gegen den Außenumfangsabschnitt
des elastischen Ventilkörperteils,
der am ersten Ventilsitzteil des Ventilsitzes anliegt, so dass ein
Zustand erreicht wird, bei dem der Außenumfangsabschnitt des elastischen
Ventilkörperteils zwischen
dem ersten Ventilsitzteil und dem Elastikventilkörperteil-Druckabschnitt angeordnet
und gehalten wird. Folglich besteht keine Gefahr, dass die Dichtigkeit
beeinträchtigt
wird, wodurch eine Rückschlagventilleckage,
d.h. ein Rückströmen eines
Fluids zuverlässig
verhindert werden kann.
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Darüber hinaus
ist die Ventilkörper-Anliegeplatte
an der Ventilstange so gelagert, dass sie axial verschiebbar ist,
und die Rückströmfluiddruckbeaufschlagungsöffnungen,
um den Fluiddruck von der Fluidauslassseite auf das elastische Ventilkörperteil aufzubringen,
sind in der Ventilkörper-Anliegeplatte vorgesehen.
Folglich bewegt sich zum Zeitpunkt des Anhaltens des Rückfließens, wenn
die Ventilkörper-Anliegeplatte
mit dem elastischen Ventilkörperteil,
das an dem ersten Ventilsitzteil anliegt, zum Anliegen kommt, um
dadurch eine weitere Verschiebung zu verhindern, der Ventilkörper nach
dem Erhalten des Fluiddrucks eines Rückströmfluids, das durch die Rückströmfluiddruckbeaufschlagungsöffnungen,
die in der Ventilkörper-Anliegeplatte vorgesehen
sind, strömt,
in Richtung zur Ventilsitzseite, so dass das nicht-elastische Ventilkörperteil
des Ventilkörpers
zuverlässig
mit dem zweiten Ventilsitzteil des Ventilsitzes in Anlage gebracht
werden kann.
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Gemäß eines
weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung sind bei dem ersten
Aspekt der Erfindung mehrere Federn parallel angeordnet.
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Bei
diesem Aufbau kann der erforderliche Fluiddruck, um ein Öffnen des
Ventils zu bewirken, d.h. die elastische Kraft der Federn, die den
Ventilkörper
mit dem Ventilsitz in Anlage bringen, in einfacher Weise über einen
weiten Bereich verändert
werden. Des Weiteren sind mehrere Federn parallel angeordnet, so
dass sie in einem kleinen begrenzten Raum untergebracht werden können und
somit eine Verringerung der Gesamtabmessungen möglich ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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In
den beigefügten
Zeichnungen ist:
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1:
eine Ansicht im Längsschnitt,
die ein Rückschlagventil
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2:
eine Ansicht von rechts in 1;
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3:
eine Ansicht von links in 1;
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4:
eine Rückansicht
einer Ventilkörper-Anliegeplatte,
die bei der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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5:
eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie A-A in 4;
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6:
eine schematische Ansicht, die einen Anschlagabschnitt eines Ventilsitzes,
einen Ventilkörper
und die Ventilkörper-Anliegeplatte
gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7:
eine Rückansicht
einer Ventilkörper-Halteplatte,
die bei einem zweiten Rückschlagventil
verwendet wird, das mit dem Rückschlagventil gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in Reihe angeschlossen ist; und
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8:
eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie B-B in 7.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Die 1 bis 8 zeigen
ein Rückschlagventil
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Bezugnehmend auf die Figuren ist bei einem
Rückschlagventil 1 dieser
Ausführungsform eine
Ventilkammer 5 zwischen einem Fluideinlass 3 und
einem Fluidauslass 4 in einem Ventilgehäuse 2 gebildet, und
ein Ventilsitz 7 mit einer Ventilöffnung 6 ist auf der
Seite des Fluideinlasses 3 der Ventilkammer 5 gebildet.
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Das
Ventilgehäuse 2 besteht
aus einem rohrförmigen
Einströmkanalteil 8,
das den Fluideinlass 3 hat und als ein Rohrverbindungsteil
auf der Einströmseite
fungiert, und einem rohrförmigen
Ausströmkanalteil 9,
das den Fluidauslass 4 hat und als ein Rohrverbindungsteil
auf der Seite des Ausströmkanals fungiert.
Das rohrförmige
Einströmkanalteil 8 ist durch
ein Gewinde mit dem rohrförmigen
Ausströmkanalteil 9 verbunden,
wobei die Ventilkammer 5 zwischen dem Fluideinlass 3 des
rohrförmigen
Einströmkanalteils 8 und
dem Fluidauslass 4 des rohrförmigen Ausströmkanalteils 9 gebildet
ist. Ein Dichtungselement 10 ist zwischen dem rohrförmigen Einströmkanalteil 8 und
dem rohrförmigen
Ausströmkanalteil 9 angebracht.
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Der
Ventilsitz 7 mit der Ventilöffnung 6 ist in dem
rohrförmigen
Einströmkanalteil 8 geformt,
das die Seite des Fluideinlasses 3 der Ventilkammer 5 bildet,
und ein Ventilkörper 11,
der an dem Ventilsitz 7 von der Seite des Fluidauslasses 4 zum
Anliegen kommen kann, um ein Schließen des Ventils zu bewirken,
ist in der Ventilkammer 5 so angeordnet, dass er in der
Richtung des Fluidstroms frei verschiebbar ist.
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Der
Ventilkörper 11 besteht
aus einem elastischen Ventilkörperteil 12,
das aus einem elastischen Material, wie z.B. Gummi, gebildet ist,
und aus einem nichtelastischen Ventilkörperteil 13, das aus
einem nicht-elastischen Material, wie z.B. Metall, gebildet ist,
wobei das nicht-elastische Ventilkörperteil 13 an der
Fläche
auf der Seite des Fluideinlasses 3 von dem elastischen
Ventilkörperteil 12 überlappt
wird und einen kleineren Durchmesser als das elastische Ventilkörperteil 12 hat.
Darüber
hinaus besteht der Ventilsitz 7 aus einem ersten Ventilsitzteil 14,
an dem das elastische Ventilteil 12 anliegt, und einem
zweiten Ventilsitzteil 15, an dem der nicht-elastische
Ventilkörperteil 13 anliegt,
nachdem das elastische Ventilkörperteil 12 mit
dem ersten Ventilkörpersitzteil 14 zum
Anliegen gekommen ist. Weiterhin ist der Ventilkörper 11 an einer Ventilstange 18 befestigt,
die sich durch die Mitte des Ventilkörpers 11 erstreckt,
wobei die Ventilstange 18 mit ihren beiden Endabschnitten durch
Stangenlagerelemente 16 und 17, die jeweils auf
der Seite des Fluideinlasses 3 und auf der Seite des Fluiauslasses 4 des
Ventilgehäuses 2 vorgesehen
sind, so abgestützt
ist, dass sie axial verschiebbar ist. Der Ventilkörper 11 bewegt
sich zusammen mit der Ventilstange 18 in oder außer Kontakt
mit dem Ventilsitz 7.
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Die
Stangenlagerelemente 16 und 17 weisen Stangeneinsetzöffnungen 16a und 17a auf,
durch welche die Ventilstange 18 eingesetzt wird, und Öffnungen 19 und 20,
durch welche jeweils ein Fluid strömen kann. Des Weiteren ist
in dem Stangenlagerelement 17, das sich auf der Seite des
Fluidauslasses 4 befindet, ein Federsitz 21 zur
Aufnahme eines Endes einer jeden der im Folgenden näher beschriebenen
Federn gebildet.
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Weiterhin
ist eine Ventilkörper-Anliegeplatte 22 an
der Ventilstange 18 so gelagert, dass sie axial verschiebbar
ist, während
deren Mitte von der Ventilstange 18 durchdrungen wird,
wobei die Ventilkörper-Anliegeplatte 22 auf
der Seite des Fluidauslasses 4 des elastischen Ventilkörperteils 12 des
Ventilkörpers 11 angeordnet
ist und mit dem elastischen Ventilkörperteil 12 zum Anliegen
kommen kann. Die Ventilkörper-Anliegeplatte 22 hat
einen Außendurchmesser,
der gleich oder etwas größer als
der des elastischen Ventilkörperteils 12 des
Ventilkörpers 11 ist.
Ein Elastikventilkörperteil-Druckabschnitt 23 ist
in dem Außenumfangsabschnitt
der Ventilkörper-Anliegeplatte 22 gebildet,
um gegen die hintere Seite des Außenumfangsabschnitts, d.h.
gegen die Fläche
auf der Seite des Fluidauslasses 4 des elastischen Ventilkörperteils 12 zu
drücken.
In der Plattenoberfläche der
Ventilkörper-Anliegeplatte 22 sind
Rückströmfluiddruckbeaufschlagungsöffnungen 25 um
eine Durchgangsöffnung 24,
durch welche sich die Ventilstange 18 erstreckt, vorgesehen,
um zu veranlassen, dass der Fluidddruck von der Seite des Fluidauslasses 4 auf
den elastischen Ventilkörperteil 12 aufgebracht
wird, und es ist darüber
hinaus eine Feder-Aufnahmeausnehmung 26 vorgesehen, um
das andere Ende einer jeden im Folgenden näher beschriebenen Feder aufzunehmen.
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In
Anliegeabschnitten zwischen dem ersten Ventilsitzteil 14 des
Ventilsitzes 7 und dem elastischen Ventilkörperteil 12 und
zwischen dem elastischen Ventilkörperteil 12 und
dem Elastikventilkörperteil-Druckabschnitt 23 sind
eine Anliegefläche 14a des
ersten Ventilsitzteils 14, eine Anliegefläche 12a des
elastischen Ventilkörperteils 12,
der am Ventilsitzteil 14 anliegt, und eine Anliegefläche 23a in
dem Elastikventilkörperteil-Druckabschnitt 23 der
Ventilkörper-Anliegeplatte 22,
die am elastischen Ventilkörperteil 12 anliegt,
alle als kegelstumpfförmige
Flächen
derart gebildet, dass eine Beziehung θ1 > θ2
erfüllt
ist, wobei θ1
einen Winkel repräsentiert,
der zwischen der Anliegefläche 14a des
ersten Ventilsitzteils und der Anliegefläche 12a des elastischen
Ventilkörperteils 12 gebildet
wird, und θ2
einen Winkel repräsentiert,
der zwischen der hinteren Fläche
des elastischen Ventilkörperteils 12 und
der Anliegefläche 23a des
Elastikventilkörperteil-Druckabschnitts 23 gebildet
wird.
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Des
Weiteren sind zwischen der Ventilkörper-Anliegeplatte 22 und
dem Stangenlagerelement 17, das sich auf der Seite des
Fluidauslasses 4 befindet, mehrere Federn 27 angeordnet,
um den Ventilkörper 11 durch
die Ventilkörper-Anliegeplatte 22 mit dem
Ventilsitz 7 in Anlage zu drücken. Ein Ende jeder Feder 27 ist
in dem Ventilsitz 21, der in dem Stangenlagerelement 17 gebildet
ist, aufgenommen, und das andere Ende davon ist in der Feder-Aufnahmeausnehmung 26,
die in der Ventilkörper-Anliegeplatte 22 gebildet
ist, aufgenommen. Diese mehreren Federn 27 sind parallel
angeordnet. Bei dieser Ausführungsform
sind zwei spiralförmige
Federn mit unterschiedlichen elastischen Kräften vorgesehen.
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Darüber hinaus
ist die Ventilstange 18 mit einem Anschlag 28 zur
Steuerung der Verschiebelänge
versehen, um welche sich der Ventilkörper 11 nach dem Erhalten
des Fluiddrucks von der Seite des Fluideinlasses 3 zur
Seite des Fluidauslasses 4 verschiebt, wodurch eine Strömungsbahn
in der Ventilkammer 5 sichergestellt wird. Wenn sich der
Ventilkörper 11 verschiebt
und eine vorgegebene Position erreicht, kommt der Anschlag 28 mit
dem Stangenlagerelement 17, das auf der Seite des Fluidauslasses 4 vorgesehen
ist und die Ventilstange 18 abstützt, zum Anliegen, so dass
eine weitere Verschiebung verhindert wird.
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Bei
dem Rückschlagventil 1 der
vorliegenden Ausführungsform,
das wie zuvor beschrieben aufgebaut ist, wird der Elastikventilkörperteil-Druckabaschnitt 23,
der im Außenumfang
der Ventilkörper-Anliegeplatte 22 vorgesehen
ist, die denselben oder einen etwas größeren Durchmesser als das elastische
Ventilkörperteil 12 hat,
durch die Federn 27 von der Seite des Fluidauslasses 4 mit
dem elastischen Ventilkörperabschnitt 12 des
Ventilkörpers 11,
dessen Außenumfangsabschnitt
am ersten Ventilsitzteil 14 des Ventilsitzes 7 anliegt,
in Anlage gedrückt.
Folglich wirkt die elastische Kraft der Federn 27 durch
die Intermediation des Elastikventilkörperteil-Druckabschnitts 23 auf
den Außenumfangsabschnitt
des elastischen Ventilkörperteils 12,
das am ersten Ventilsitzteil anliegt. Aufgrund dieser Wirkung wird
eine Situation vermieden, bei der der Außenumfangsabschnitt des elastischen
Ventilkörperteils 12, der
an dem ersten Ventilsitzteil 14 des Ventilsitzes 7 anliegt,
einer Biegeverformung unterzogen wird, wenn er durch die Fluiddruckkraft
eines Fluids, das in die Seite des Fluideinlasses 3 des
Ventilgehäuses 2 strömt, in Richtung
zur Seite des Fluidauslasses 4 gedrückt wird, bevor die zuvor genannte
Fluiddruckkraft des Fluids die elastische Kraft der Federn 27 übersteigt
oder überwindet.
Folglich kann zuverlässig eine
Situation verhindert werden, bei der das Fluid in Richtung zur Seite
des Fluidauslasses 4 strömt, wenn sich das elastische
Ventilkörperteil
von dem ersten Ventilsitzteil 14 entfernt.
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Wenn
die Fluiddruckkraft des Fluids, welches in die Seite des Fluideinlasses 3 des
Ventilgehäuses 2 strömt, die
elastische Kraft der Federn 27 übersteigt oder überwindet,
entfernt sich der Ventilkörper 11 von
dem Ventilsitz 7, so dass das Fluid in Richtung zur Seite
des Fluidauslasses 4 strömt. Wenn zu diesem Zeitpunkt
die Fluiddruckraft des Fluids, das in die Seite des Fluideinlasses 3 des
Ventilgehäuses 2 strömt, die
elastische Kraft der Federn 27 weit übersteigt, verschiebt sich
der Ventilkörper 11 nach
dem Erhalten des hohen Fluiddrucks von der Seite des Fluideinlasses 3 entgegen
der elastischen Kraft der Federn 27 in Richtung zur Seite
des Fluidauslasses 4; wenn der somit in Bewegung versetzte Ventilkörper 11 eine
vorgegebene Position erreicht, kommt der Anschlag 28, der
an der Ventilstange 18 vorgesehen ist, mit dem Stangenlagerelement 17, das
auf der Seite des Fluidauslasses 4 vorgesehen ist, zum
Anliegen, so dass eine weitere Verschiebung verhindert und folglich
eine Strömungsbahn
in der Ventilkammer 5 sichergestellt wird.
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Bei
dieser Ausführungsform
sind die mehreren Federn 27 parallel angeordnet, wobei
sie zwischen der Ventilkörper-Anliegeplatte 22 und
dem Stangenlagerelement 17, das auf der Seite des Fluidauslasses 4 vorgesehen
ist, angeordnet sind. Folglich kann der erforderliche Fluiddruck,
um das Öffnen des
Ventils zu bewirken, d.h. die elastische Kraft der Federn 27,
die den Ventilkörper 11 mit
dem Ventilsitz 7 in Anlage drücken, in einfacher Weise über einen weiten
Bereich verändert
werden. Darüber
hinaus hat die parallele Anordnung der mehreren Federn 27 zur
Folge, dass diese auf einem kleinen begrenzten Raum angeordnet werden
können,
wodurch die Gesamtabmessungen reduziert werden können.
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Weiterhin
erhält
nach dem Öffnen
des Ventils der elastische Ventilkörperteil 12 einen
Fluiddruck des Fluids, das in die Ventilkammer 5 strömt; in diesem
Zeitpunkt kann, da der Außenumfangsabschnitt des
elastischen Ventilkörperteils 12 durch
den Elastikventilkörperteil-Druckabschnitt 23,
der im Außenumfang
der Ventilkörper-Anliegeplatte 22 vorgesehen
ist, verhindert werden, dass sich der Außenumfangsabschnitt des elastischen
Ventilkörperteils 12 aufgrund
des Fluiddrucks verformt, und es besteht keine Gefahr, dass die
Dichtigkeit zwischen dem ersten Ventilsitzteil 14 des Ventilsitzes 7 und
dem Außenumfangsabschnitt
des elastischen Ventilkörperteils 12 beeinträchtigt wird.
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Auch
wenn sich der Außenumfangsabschnitt des
elastischen Ventilkörperteils 12 aufgrund
des Fluiddrucks des Fluids verformt und eine Krümmung bildet, drückt der
Elastikventilkörperteil-Druckabschnitt 23 der
Ventilkörper-Anliegeplatte 22 zum
Zeitpunkt des Anhaltens des Rückfließens nach
dem Erhalten der Kraft der Federn 27 oder des Fluiddrucks des
rückströmenden Fluids
gegen den Anliegeabschnitt des elastischen Ventilkörperteils 12,
das an dem ersten Ventilsitzteil 14 des Ventilsitzes 7 anliegt, so
dass ein Zustand erreicht wird, bei dem sich der Außenumfangsabschnitt
des elastischen Ventilkörperteil 12 zwischen
dem ersten Ventilsitzteil 14 und dem Elastikventilkörperteil-Druckabschnitt 23 befindet
und gehalten wird. Folglich besteht keine Gefahr, dass die Dichtigkeit
beeinträchtigt
wird, so dass eine Leckage durch das Rückschlagventil 1,
d.h. das Rückströmen des
Fluids zuverlässig
verhindert werden kann.
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Bei
dieser Ausführungsform
sind die Anliegefläche 14a des
ersten Ventilsitzteils 14, die Anliegefläche 12a des
elastischen Ventilkörperteils 12,
der an dem ersten Ventilsitzteil 14 anliegt, sowie die
Anliegefläche 23a in
dem Elastikventilkörperteil-Druckabschnitt 23 der
Ventilkörper-Anliegeplatte 22,
die an dem elastischen Ventilkörperteil 12 anliegt, alle
als kegelstumpfförmige
Flächen
gebildet, so dass die Beziehung θ1 > θ2 erfüllt ist, wobei θ1 den Winkel
repräsentiert,
der zwischen der Anliegefläche 14a des
ersten Ventilsitzteils 14 und der Anliegefläche 12a des
elastischen Ventilkörperteils 12,
der an dem ersten Ventilsitzteil 14 anliegt, gebildet wird,
und θ2
den Winkel repräsentiert,
der zwischen der hinteren Fläche
des elastischen Ventilkörperteils 12 und der
Anliegefläche 23a des
Elastikventilkörperteil-Druckabschnitts 23 in
der Ventilkörper-Anliegeplatte 22 gebildet
wird. Folglich besitzt der elastische Ventilkörperteil 12 eine hohe
Komprimierbarkeit, wenn dessen Außenumfangsabschnitt zwischen dem
ersten Ventilsitzteil 14 und dem Elastikventilkörperteil-Druckabschnitt 23 angeordnet
ist und gehalten wird, so dass eine hohe Dichtigkeit erreicht wird.
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Zusätzlich ist
die Ventilkörper-Anliegeplatte 22 an
der Ventilstange 18 so gelagert, dass sie axial verschiebbar
ist, wobei die Rückströmfluiddruckbeaufschlagungsöffnungen 25 in
der Ventilkörper-Anliegeplatte 22 vorgesehen
sind, um den Fluiddruck von der Seite des Fluidauslasses 4 auf
das elastische Ventilkörperteil 12 aufzubringen.
Folglich kommt zum Zeitpunkt des Anhaltens des Rückströmens die Ventilkörper-Anliegeplatte 22 mit
dem elastischen Ventilkörperteil 12,
der wiederum an dem ersten Ventilsitzteil 14 anliegt, zum
Anliegen, so dass eine weitere Verschiebung der Ventilkörper-Anliegeplatte 22 verhindert
wird; andererseits bewegt sich der Ventilkörper 11 zur Seite
des Ventilsitzes 7, wenn er den Fluiddruck des Rückströmfluids
erhält,
das durch die Rückströmfluiddruckbeaufschlagungsöffnungen 25, die
in der Ventilkörper-Anliegeplatte 22 vorgesehen sind,
strömt,
so dass der nicht-elastische Ventilkörperteil 13 des Ventilkörpers 11 zuverlässig mit
dem zweiten Ventilsitzteil 15 des Ventilsitzes 7 in
Anlage gebracht werden kann.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass bei dieser Ausführungsform weiterhin ein zweites
Rückschlagventil 29 mit
dem Ventilgehäuse 2 in
Reihe geschalten ist. Das zweite Rückschlagventil 29 ist
wie folgt aufgebaut.
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Das
rohrförmige
Einströmkanalteil 8,
welches das Ventilgehäuse 2 bildet,
besteht aus zwei Teilen: einem Rohrverbindungsteil 30 mit
dem Fluideinlass 3 und einem rohrförmigen Teil 31. Das
Stangenlagerelement 16, das die Ventilstange 18 auf der Seite
des Fluideinlasses 3 des Rückschlagventils 1 abstützt, ist
am rohrförmigen
Teil 31 vorgesehen, wobei die Seite des Stangenlagerelements 16 die
Seite des Fluidauslasses 4a des zweiten Rückschlagventils 29 bildet.
Eine zweite Ventilkammer 32 ist zwischen dem Fluideinlass 3,
der in dem Rohrverbindungsteil 30 vorgesehen ist, und dem
Stangenlagerelement 16 gebildet.
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Darüber hinaus
ist ein zweiter Ventilsitz 34 mit einer zweiten Ventilöffnung 33 in
dem Rohrverbindungsteil 30 gebildet, und ein zweiter Ventilkörper 35, der
mit dem zweiten Ventilsitz 34 von der Seite des Fluidauslasses 4 zum
Anliegen kommen kann, um ein Schließen des Ventils zu bewirken,
in der zweiten Ventilkammer 32 derart angeordnet, dass
er in Richtung der Fluidströmung
verschiebbar ist.
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Der
zweite Ventilkörper 35 besteht
aus einem zweiten elastischen Ventilkörperteil 36, das aus einem
elastischen Material gebildet ist, einem zweiten nichtelastischen
Ventilkörperteil 37,
das aus einem nicht-elastischen Material gebildet ist, einen kleineren
Durchmesser als das zweite elastische Ventilkörperteil 36 hat, und
von der Fläche
auf der Seite des Fluideinlasses 3 des zweiten elastischen Ventilkörperteils 36 überlappt
wird, und einer Ventilkörper-Halteplatte 38,
die von der Fläche
auf der Seite des Fluidauslasses 4a des zweiten elastischen Ventilkörperteils 36 überlappt
wird. Darüber
hinaus besteht der zweite Ventilsitz 34 aus einem dritten Ventilsitzteil 39,
an dem das zweite elastische Ventilkörperteil 36 anliegt,
und einem vierten Ventilsitzteil 40, an dem das zweite
nicht-elastische Ventilkörperteil 37 anliegt,
nachdem das zweite elastische Ventilkörperteil 36 mit dem
dritten Ventilsitzteil 39 zum Anliegen gekommen ist.
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Der
zweite Ventilkörper 35 ist
mit seinem einen Ende durch ein Stangenlagerelement 41,
das im Rohrverbindungsteil 30 vorgesehen ist, verschiebbar gelagert,
und ist mit seinem anderen Ende mit der zweiten Ventilstange 42,
die sich durch dessen Mitte erstreckt, verbunden, wobei die zweite
Ventilstange 42 mit der Ventilstange 18 gleitend
verbunden ist. In dem Stangenlagerelement 41 ist eine Stangeneinsetzöffnung 41a gebildet,
in welche die zweite Ventilstange 42 eingesetzt ist. Insbesondere
ist an dem anderen Ende der zweiten Ventilstange 42 ein
Rohrabschnitt 43 gebildet, wobei die Ventilstange 18 in
den Rohrabschnitt 43 gleitbeweglich eingesetzt ist.
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Die
Ventilkörper-Halteplatte 38 hat
einen Außendurchmesser,
der gleich oder etwas größer als der
Außendurchmesser
des zweiten elastischen Ventilkörperteils 36 ist,
und kann das zweite elastische Ventilkörperteil 36 an der
hinteren Seite abstützen,
um dadurch eine Verformung des zweiten elastischen Ventilkörperteils 36 zu
verhindern. Darüber hinaus
ist der Außenumfangsabschnitt
der Ventilkörper-Halteplatte 38 zu
einer schrägen
Fläche 44 geformt,
die so geneigt ist, dass sie von dem Außenumfangsabschnitt des zweiten
elastischen Ventilkörperteils 36 geringfügig beabstandet
ist. Dadurch wird eine geringfügige
Verschiebung des zweiten elastischen Ventilkörperteils 36 in Richtung
zur Seite des Fluideinlasses 3 bei einer Druckverformung
ermöglicht,
die für
das zweite nicht-elastische Ventilkörperteil 37 erforderlich
ist, um am vierten Ventilsitzteil 40 anliegen zu können, nachdem
das zweite elastische Ventilkörperteil 36 mit
dem dritten Ventilsitzteil 39 zum Anliegen gekommen ist.
Darüber
hinaus sind in der Ventilkörper-Halteplatte 38 Rückströmfluiddruckbeaufschlagungsöffnungen 45 vorgesehen,
um den Fluiddruck von der Seite des Fluidauslasses 4a auf das
zweite elastische Ventilkörperteil 36 aufzubringen.
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Weiterhin
ist zwischen dem zweiten Ventilkörper 35 und
dem Stangenlagerelement 16, das in dem rohrförmigen Element 31 vorgesehen
ist, eine zweite Feder 46 vorgesehen, um den zweiten Ventilkörper 35 mit
dem zweiten Ventilsitz 34 in Anlage zu drücken.
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Des
Weiteren ist in der zweiten Ventilstange 42 ein Anschlag 47 vorgesehen,
um die Verschiebelänge,
um die sich der zweite Ventilkörper 35 nach dem
Erhalten des Fluiddrucks von der Seite des Fluideinlasses 3 zur
Seite des Fluidauslasses 4a verschiebt, zu steuern, so
dass eine Strömungsbahn
in der zweiten Ventilkammer 32 sichergestellt wird. Das Bodenteil
des Rohrabschnitts 43, der an dem anderen Ende der zweiten
Ventilstange 42 gebildet ist, fungiert als der Anschlag 47.
Wenn sich der zweite Ventilkörper 35 verschiebt
und eine vorbestimmte Position erreicht, kommt das vordere Ende
der Ventilstange 18 mit dem Bodenteil des Rohrabschnitts 43,
das als der Anschlag 47 dient, zum Anliegen, so dass eine
weitere Verschiebung verhindert wird.
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Bei
dem zweiten Rückschlagventil 29,
das wie zuvor beschrieben aufgebaut ist, entfernt sich, wenn die
Fluiddruckkraft des Fluids, das in die Seite des Fluideinlasses 3 des
Ventilgehäuses 2 strömt, die
elastische Kraft der zweiten Feder 46 übersteigt oder überwindet,
der zweite Ventilkörper 35 von
dem zweiten Ventilsitz 34, so dass das Fluid durch die Öffnung 19,
die in dem Stangenlagerelement 16 in dem rohrförmigen Teil 31 gebildet
ist, in Richtung zur Ventilkammer 5 strömt, so dass der Fluiddruck
auf den Ventilkörper 11 aufgebracht
wird. Während
zu diesem Zeitpunkt das zweite elastische Ventilkörperteil 36 den
Fluiddruck des Fluids, das in die zweite Ventilkammer 32 strömt, erhält, wird
das zweite elastische Ventilkörperteil 36 an
seiner Rückseite
durch die Ventilkörper-Halteplatte 38 gehalten,
wodurch eine Verformung dieser aufgrund des Fluiddrucks verhindert
wird.
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Darüber hinaus
bewegt sich, wenn die Fluiddruckkraft des Fluids, das in die Seite
des Fluideinlasses 3 des Ventilgehäuses 2 strömt, die
elastische Kraft der zweiten Feder 46 weit übersteigt,
der zweite Ventilkörper 35 gegen
die elastische Kraft der zweiten Feder 46 in Richtung zur
Seite des Fluidauslasses 4a nach dem Erhalten der hohen
Fluiddruckkraft von der Seite des Fluideinlasses 3; hat
der zweite Ventilkörper 35 somit
einmal eine vorbestimmte Position erreicht, so wird eine weitere
Verschiebung durch den Anschlag 47, der in der zweiten
Ventilstange 42 vorgesehen ist, verhindert, so dass eine
Strömungsbahn
in der zweiten Ventilkammer 32 gebildet wird. Andererseits
kommt zum Zeitpunkt des Anhaltens des Rückströmens der zweite Ventilkörper 35 mit dem
zweiten Ventilsitz 34 nach dem Erhalten der elastischen
Kraft der zweiten Feder 46 oder des Fluiddrucks eines rückströmenden Fluids
zum Anliegen, so dass das Rückströmen eines
Fluids verhindert wird.
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Wenn,
wie zuvor beschrieben, das Rückschlagventil 1 und
das zweite Rückschlagventil 29 innerhalb
des Ventilgehäuses 2 in
Reihe geschalten sind, ist es möglich,
noch zuverlässiger
das Öffnen des
Ventils zu verhindern, bevor der Fluiddruck eines Fluids, das in
die Seite des Fluideinlasses 3 des Ventilgehäuses 2 strömt, einen
Soll-Fluiddruck übersteigt,
oder ein Rückströmen des
Fluids zum Zeitpunkt des Anhaltens des Rückströmens zu verhindern. Des Weiteren
bringt, wenn die elastische Kraft der Federn 27 des Rückschlagventils 1 größer eingestellt
ist als die der zweiten Feder 46 des zweiten Rückschlagventils 29,
die elastische Kraft der Federn 27 den Ventilkörper 11 mit
dem Ventilsitz 7 zum Anliegen, um dadurch die Ventilöffnung 6 unmittelbar nach
dem Anhalten des Rückströmens zu
schließen, so
dass das Rückströmen eines
Fluids noch zuverlässiger
verhindert werden kann.
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Wie
zuvor beschrieben, kann mit dem Rückschlagventil der vorliegenden
Erfindung eine Situation vermieden werden, bei der der Außenumfangsabschnitt
des elastischen Ventilkörperteils,
das an dem ersten Ventilsitzteil des Ventilsitzes anliegt, einer
Biegeverformung ausgesetzt wird, wenn dieser durch die Fluiddruckkraft
eines Fluids, das in die Seite des Fluideinlasses des Ventilgehäuses in
Richtung zur Seite des Fluidauslasses strömt, gedrückt wird, bevor die zuvor erwähnte Fluiddruckkraft
des Fluids die elastische Kraft der Federn übersteigt oder überwindet.
Daher ist es möglich,
zuverlässig
eine Situation zu vermeiden, bei der sich das elastische Ventilkörperteil
von dem ersten Ventilsitzteil entfernt, so dass das Fluid in Richtung
zur Fluidauslassseite strömt. Darüber hinaus
kann verhindert werden, dass sich der Außenumfangsabschnitt des elastischen
Ventilkörperteils
aufgrund des Fluiddrucks eines Fluids, das nach dem Öffnen des
Ventils in die Ventilkammer strömt,
verformt, und keine Gefahr einer Beeinträchtigung der Dichtigkeit zwischen
dem ersten Ventilsitzteil des Ventilsitzes und dem Außenumfangsabschnitts
des elastischen Ventilkörperteils
besteht. Darüber
hinaus drückt,
selbst wenn eine Verformung aufgrund des Fluiddrucks des Fluids
eine Krümmung bewirkt,
zum Zeitpunkt des Anhaltens des Rückströmens der Elastikventilkörperteil-Druckabschnitt der Ventilkörper-Anliegeplatte
nach dem Erhalten der Kraft der Federn oder des Fluiddrucks des
rückströmenden Fluids
gegen den Außenumfangsabschnitt des
elastischen Ventilkörperteils,
das an dem ersten Ventilsitzteil des Ventilsitzes anliegt, so dass
ein Zustand erreicht wird, bei dem sich der Außenumfangsabschnitt des elastischen
Ventilkörperteils
zwischen dem ersten Ventilsitzteil und dem Elastikventilkörperteil-Druckabschnitt
befindet und gehalten wird. Folglich besteht keine Gefahr einer
Beeinträchtigung
der Dichtigkeit, so dass eine Rückschlagventilleckage, d.h.
ein Rückströmen eines
Fluids zuverlässig
verhindert werden kann.
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Darüber hinaus
ist die Ventilkörper-Anliegeplatte
an der Ventilstange so gelagert, dass sie axial verschiebbar ist,
und die Rückströmfluiddruckbeaufschlagungsöffnungen,
um den Fluiddruck von der Fluidauslassseite auf den elastischen
Ventilkörperteil aufzubringen,
sind in der Ventilkörper-Anliegeplatte vorgesehen.
Folglich bewegt sich zum Zeitpunkt des Anhaltens des Rückströmens, während die
Ventilkörper-Anliegeplatte
mit dem elastischen Ventilkörperteil,
der am ersten Ventilsitzteil anliegt, um eine weitere Verschiebung
zu verhindern, zur Anlage kommt, der Ventilkörper nach dem Erhalten des
Fluiddruckes eines rückfließenden Fluids,
das durch die Rückströmfluiddruckbeaufschlagungsöffnungen strömt, die
in der Ventilkörper-Anliegeplatte vorgesehen
sind, in Richtung zur Ventilsitzseite, so dass das nichtelastische
Ventilkörperteil
des Ventilkörpers
zuverlässig
mit dem zweiten Ventilsitzteil des Ventilsitzes in Anlage gebracht
werden kann.