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Rückschlagventil, insbesondere für feste Fremdkörper enthaltende Gase
Die Erfindung bezieht sich auf ein Rückschlagventil, insbesondere für feste Fremdkörper
enthaltende Gase, mit einem rotationssymmetrischen Gehäuse, einem in dessen Innerem
koaxial angeordneten, mit der Gehäuseinnenwand einen Ringkanal bildenden stromlinienförmigen
Leitkörper und einem im Leitkörper mittels Wälzlager axial verschieblich gelagerten
Ventilverschlußstück.
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Bei diesem bekannten Ventil ist zur Rückstellung des Ventilverschlusses
in die Schließstellung eine Schraubenfeder vorgesehen, die verhindern soll, daß
sich das Ventilverschlußstück nicht schnell genug oder gar nicht in die gewünschte
Stellung bewegt. Der Druck des Strömungsmittels allein als Rückstellkraft ist oft
zu gering, zumal die Gefahr der Ablagerung von im Strömungsmittel enthaltenen festen
Fremdkörpern im Gebiet der Wälzlager und die Gefahr der Verschmutzung derselben
besteht, weil viele Wälzkörper innerhalb einer axial langen, einen Führungsteil
des Ventilverschlußstückes umgebenden Kugellaufhülse auf axial langer Strecke axial
dicht aneinanderliegend und die Kegellaufhülse und den Führungsteil berührend untergebracht
sind.
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Bei einem anderen bekannten Rückschlagventil, das kein Wälzlager,
aber ebenfalls eine Schraubenfeder als Schließfeder aufweist, ist das Ventilverschlußstück
zur Erzielung leichter axialer Beweglichkeit aus leichtem Werkstoff, wie Kunstharzpreßstoff
oder Leichtmetall, gefestigt. Dieses Mittel ist aber bei heißen Gasen nicht anwendbar.
Außerdem muß im Hinblick auf schlagartiges Schließen dieses Rückschlagventils das
aus einem solchen Werkstoff bestehende Ventilverschlußstück oft doch auf seiner
dem Ventilsitz axial gegenüberliegenden Seite zur Erzielung einer härteren Dichtfläche
mit Metall bzw. härterem Metall als Leichtmetall bewehrt werden. Weiterhin dient
bei diesem Ventil die Schraubenfeder als alleinige Axialführung für das Ventilverschlußstück.
Dies kann aber Verkanten und Verklemmen desselben bringen.
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Bei einem weiteren bekannten Ventil ist sowohl auf seiner Einlaßseite
als auch auf seiner Auslaßseite je ein domartig und dünnwandig ausgebildetes Ventilverschlußstück
vorgesehen, die zum Öffnen und Schließen des Ventils über je einen Hydraulikkolben
mit relativ hohen Verstellkräften hydraulisch steuerbar sind.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Rückschlagventil
der vorgenannten Art zu schaffen, bei dem das Ventilverschlußstück möglichst leicht
axial beweglich ist und das vor allem auch bei nur sehr geringen Rückstellkräften
durch das Strömungsmittel möglichst rasch geschlossen wird und das ferner praktisch
unempfindlich gegen Ablagerung von im Strömungsmittel enthaltenen festen Teilchen
ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der im
Inneren des Leitkörpers geführte Teil des Ventilverschlußstückes als dünnwandiges
Rohr ausgeführt ist, dessen Außendurchmesser zur Bildung eines Zwischenraumes kleiner
ist als der Innendurchmesser des Leitkörpers, und daß die Wälzlager aus einzelnen
über den Umfang des Ventilverschlußstückes gleichmäßig verteilten, mit je einem
Gehäuse in die Wand des Leitkörpers eingesetzten Wälzkörpern bestehen.
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Das Ventilverschlußstück hat somit wenig Masse und ist daher leicht
und äußerst schnell axial beweglich. Eine Schraubenfeder als Schließfeder kann entfallen.
Da die Wälzkörpergehäuse in die Wand des Leitkörpers eingesetzt sind, kann der geführte
Teil des Ventilverschlußstückes sehr dünnwandig ausgeführt werden. Fremdkörper,
die etwa in den Zwischenraum eindringen, können die Wälzlager praktisch nicht verschmutzen,
da jeder Wälzkörper sein eigenes Gehäuse hat, die Wälzkörper nicht aneinanderliegen
und die Teilchen bei Axialbewegung des Ventilverschlußstückes in die neben den Wälzkörpern
be$udlichen freien Teile des Zwischenraumes gedrückt werden.
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Die Fremdkörper gelangen bei voll geöffnetem Ventil, wobei die Gefahr
von Ablagerung am größten ist, erst gar nicht in den Zwischenraum, wenn in weiterer
Ausgestaltung des Ventils an der dem Ventilsitz im Ventilgehäuse entgegengesetzten
Seite der Dichtscheibe des Ventilverschlußstückes in an sich bekannter Weise eine
weitere ringförmige Dichtfläche vorgesehen ist, die mit einer entsprechenden ringförmigen
Sitzfläche
an der Stirnseite des Leitkörpers abdichtend zusammenwirkt. Das Ventil, von dem
her dieses Merkmal bekannt ist, weist keine Wälzkörperlagerung, ja sogar überhaupt
keine Lagerung und Führung des Ventilverschlußstückes auf. Die weitere ringförmige
Dichtfläche und die ringförmige Sitzfläche werden insbesondere durch den unter anderem
auf das Ventilverschlußstück wirkenden Druck des im Ventileintrittsbereich strömenden
Mittels aufeinandergepreßt.
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Insbesondere um in der Zeit, in der Strömungsmittel durch das Ventil
strömt, die Axialbeweglichkeit des Ventilverschlußstückes prüfen und/oder um eventuelle
Ablagerungen aus dem Bereich der Wälzkörper und des Rohrteiles des Ventilverschlußstückes
entfernen zu können, ist es sehr von Vorteil, wenn in weiterer Ausgestaltung des
Ventils eine an sich bekannte zusätzliche Betätigungsvorrichtung zur willkürlichen
Betätigung des Ventilverschlußstückes vorgesehen ist. Insbesondere besteht die zusätzliche
Betätigungsvorrichtung in an sich bekannter Weise aus einer an der der Dichtscheibe
entgegengesetzten Seite des Ventilverschlußstückes angreifenden, in Achsrichtung
des Ventils verschiebbaren Stange und aus einem am anderen Ende der Stange angreifenden,
in einem Zylinder dichtgleitenden Kolben. Insbesondere berührt die Stange das Ventüverschlußstück
lediglich, und dieses ist somit durch die Stange nur in einer axialen Richtung verschiebbar,
oder die Stange ist mit dem Ventilverschlußstück in an sich bekannter Weise fest
verbunden, wodurch es durch die Stange in beiden axialen Richtungen verschiebbar
ist. Im letzten Falle besteht die Möglichkeit, die Schließbewegung zu dämpfen, indem
ein auf den Kolben wirkendes Dämpfungsmittel vorgesehen wird. Die Stange kann mit
dem Ventilverschlußstück gelenkig verbunden sein, z. B. über ein Kugelgelenk.
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Das Rückschlagventil gemäß der Erfindung wird insbesondere für Verdichter
oder Verdichteranlagen verwendet.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel ein Rückschlagventil
gemäß der Erfindung für Gasverdichter in einem Längsschnitt in voll geöffnetem Zustand
dargestellt.
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In einem Gehäuse 17 ist ein stromlinienförmiger, im Querschnitt
kreisrunder Leitkörper 11 vorgesehen. Er ist mit dem Gehäuse 17 über
Rippen 18 fest verbunden. Die Rippen 18 verlaufen in Strömungsrichtung
19 des Gases. Diese Richtung 19 ist die normale Strömungsrichtung
des Gases. Das Gas strömt in dieser Richtung 19 in einem Ringkanal
20, der vom Gehäuse 17 und vom Leitkörper 11 begrenzt wird.
Im Leitkörper 11 ist ein ventilaxial, d. h. etwa in Strömungsrichtung
19 verlaufendes zylindrisches Sackloch vorgesehen. In diesem Sackloch ist
ein als sehr dünnwandiges Rohr 13 ausgeführter Teil eines Ventilverschlußstückes
10 mittels Wälzlager axial geführt. Das Ventilverschlußstück 10 ist
in Richtung 33 und entgegengesetzt in Richtung 34 axial bewegbar. Der andere
Teil des Ventilverschlußstückes 10 ist eine Dichtscheibe 22. Das Rohr
13 und der Leitkörper 11
bilden einen Zwischenraum 21.
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Zur Lagerung des Rohres 13 und somit des Ventilverschlußstückes
10 sind im Leitkörper 11 vier über den Umfang des Rohres 13 gleichmäßig verteilte
Wälzlager vorgesehen. Jedes Wälzlager besteht aus einem Gehäuse 23, das fest
in die Wand des Leitkörpers 11 eingesetzt ist, und einer in diesem Gehäuse
23 gelagerten zylinderförmigen Rolle 12. Bei Axialbewegung des Ventilverschlußstückes
10 tritt zwischen der zylinderförmigen Außenoberfläche des Rohres
13
und den Rollenoberflächen nur rollende Reibung auf. Durch die Punktberührung
können Ablagerungen beiseite gedrückt werden.
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Die Dichtscheibe 22 weist eine ringförmige Dichtfläche
24 auf, und der Leitkörper 11 weist eine zugehörige ringförmige Sitzfläche
25 auf. Durch den unter anderem auf das Ventilverschlußstück 10 wirkenden
Druck des im Ventileintrittsbereich strömenden Gases wird die Dichtfläche
24 gegen die Sitzfläche 25 gepreßt. Somit gelangen keine Fremdteilchen in
den Zwischenraum 21. Um ein öffnen gegen Druck zu verhindern, ist ein Verbindungskanal
26 vorgesehen.
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In den Leitkörper 11 ist ein Zylinder 14 eingesetzt, in dem ein axial
bewegbarer Kolben 15 vorgesehen ist. Dieser Kolben 15 ist mit einer
sich axial erstreckenden zentralen Stange 16 verbunden, die in einer Zylinderstirnwand
27 und im Leitkörper 11 geführt ist. Der Kolben 15 ist über
einen Druckmittelkanal 28 beaufschlagbar, z. B. mit Öl. Ein Kanal
29
dient der Abführung des an der Kolbenführung entlang in den Zylinderraum
30 gedrungenen Leckdruckmittels. Wird der Kolben 15, während das Gas
durch das Ventil strömt, zu dem obengenannten Zweck beaufschlagt, stößt die Stange
16 durch Berührung des Rohrbodens 31 das Ventilverschlußstück 10 in Richtung auf
den Ventilsitz 32. Wird der Beaufschlagungsdruck weggenommen, dann wird durch
den Druck des einströmenden Gases das Ventilverschlußstück 10
wieder in die
Offenstellung zurückbewegt. Der Kanal 29 kann. auch der Beaufschlagung des Kolbens
15 zum Zweck dieser Zurückbewegung dienen, soweit die Stange 16 mit dem Ventilverschlußstück
10 fest verbunden ist. Der Pfeil 35 gibt die Strömungsrichtung bzw. den Verlauf
der Druckwelle im Falle des Rückschlages an.
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Die Stangen-Kolben-Einrichtung und der sie umgebende feststehende
Teil des Ventils können mit einer Anzugsvorrichtung versehen sein, die bei Axialbewegung
der Stange 16 den Weg zwischen ihr und diesem feststehenden Teil elektrisch anzeigt.
Der Zweck einer solchen Vorrichtung ist der, daß beim Prüfen der Gängigkeit des
Ventilverschlußstückes 10
- das Ventil darf dabei nur teilweise geschlossen
werden, da der Gasstrom nicht unterbrochen werden soll -, aber auch beim Überprüfen
einer erfolgten Schließbewegung des Ventilverschlußstückes 10 der Axialweg
des Ventilverschlußstückes 10 gemessen werden kann. Im letzten Falle wird
also abgelesen, ob das Ventilverschlußstück 10 den vollen Hub zurückgelegt
hat. Man weiß ja oft nicht genau, um wieviel sich der Kolben 15 bei Beaufschlagung
nach links bewegt hat, ob das Ventil also tatsächlich vollständig geschlossen ist,
da nämlich Leckverluste an diesem Kolben 15 auftreten könnten.
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An Stelle von Wälzkörpern können auch Rollenkörper verwendet werden.
Die Wälz- oder Rollenkörper können Zylinder-, Tonnen-, Kugel- oder Kegelkörper sein.
Die Rollenkörper sind insbesondere über Achsen in den genannten Wälzlagergehäusen
gelagert.