DE4030717A1 - Verstellbares drossel-rueckschlagventil - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem verstellbaren Drossel-Rückschlag­ ventil nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Es ist schon ein solches verstellbares Drossel-Rückschlagventil aus der US-PS 32 98 393 bekannt, bei dem in einem als Winkelverschrau­ bung ausgebildeten Gehäuse das beweglich angeordnete Ventilglied als tellerförmiger Ventilkegel ausgebildet ist. Zwei relativ zueinander bewegliche Öffnungsquerschnitte werden von gleich großen Bohrungen gebildet, die exzentrisch zur Längsachse im tellerförmigen Ventilke­ gel einerseits und andererseits in der zugehörigen Sitzfläche im Gehäuse angeordnet sind. Obwohl dieses Ventil bereits mit einem ein­ zigen Ventilglied für die beiden Funktionen Drosselventil und Rück­ schlagventil arbeitet, hat es doch den Nachteil, daß es relativ auf­ wendig baut und sich weniger für schnelle Schaltfunktionen eignet. Ferner kann es bei diesem Ventil vorkommen, daß bei seiner Funktion als Drosselventil, insbesondere bei einer Einstellung auf relativ kleine Volumenströme, sich zwischen den kegeligen Flächen von Ven­ tilkegel und Sitz im Gehäuse ein störender Leckölstrom ausbildet, der über die gehäusefeste Bohrung zum Auslaß abströmt. Dieser Leck­ ölstrom wird nicht durch den jeweils eingestellten wirksamen Durch­ flußquerschnitt des Drosselventils bestimmt und kann deshalb vor allem bei kleinen Volumenströmen empfindlich stören. Zudem ist das Ventil schlecht einstellbar.

Ferner ist aus der DE-GM 19 54 246 ein Drossel-Rückschlagventil be­ kannt, das für beide Funktionen mit einem einzigen Ventilglied ar­ beitet, das hier als freifliegende, relativ dünnwandige Ventilplatte ausgebildet ist. Von Nachteil bei diesem Ventil ist, daß die Dros­ selfunktion nicht verstellbar ist und auch nicht vollkommen abge­ sperrt werden kann. Zudem ist die Ventilplatte auch nicht verformbar und es treten störende Leckölströme auf.

Weiterhin ist aus der DE-AS 16 50 440 ein verstellbares Dros­ sel-Rückschlagventil bekannt, das sich für eine genaue Einstellung eignet und zudem auch absperrbar ist. Von Nachteil bei diesem Ventil ist der relativ hohe Bauaufwand, zumal das Ventil mit zwei voneinan­ der getrennten Ventilgliedern für die beiden Funktionen arbeitet.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Drossel-Rückschlagventil mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß es bei relativ einfacher und kostengünstiger Bauweise ein genaues Einstellen von Volumenströmen erlaubt. Durch die Ausbildung des Ven­ tilglieds aus dünnwandigem, flexiblen Flachmaterial legt sich das Ventilglied abdichtend ohne Spiel an die gekrümmte Innenwand im Ge­ häuse, wobei der störende Einfluß des Spiels zwischen benachbarten Bauelementen und damit verbundener störender Leckölströme ausge­ schaltet wird. Zudem begünstigt das membranartige, sehr leicht ver­ formbare Ventilglied schnelle Schaltfunktionen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 an­ gegebenen Drossel-Rückschlagventils möglich. Besonders günstig ist eine Ausbildung nach Anspruch 2, wodurch ein schnelles Ansprechen des Ventils bei seiner Funktion als Rückschlagventil erreicht wird.

Ferner ist eine Ausbildung nach Anspruch 3 günstig, da hierdurch ei­ ne einfache Herstellung in Verbindung mit einer guten Abdichtung er­ zielbar ist. Besonders vorteilhaft sind Ausbildungen nach den An­ sprüchen 4 und 5, da auf diese Weise die Verstellbarkeit des Dros­ sel-Rückschlagventils einfach und kostengünstig realisierbar ist. Ferner ist eine Ausbildung nach Anspruch 6 besonders zweckmäßig, da sich hierdurch bei günstigem Aufbau ein leicht und schnell anspre­ chendes Rückschlagventil mit geringem Durchflußwiderstand erzielen läßt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den üb­ rigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Bechreibung näher erläutert. Es zei­ gen Fig. 1 einen Längsschnitt durch das verstellbare Drossel-Rück­ schlagventil in vereinfachter Darstellung, Fig. 2 einen Querschnitt nach II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt entsprechend Fig. 2 mit einer Stellung des Ventilglieds bei der Funktion als Rück­ schlagventil, Fig. 4 als Einzelheit eine Draufsicht auf die beiden Öffnungsquerschnitte von Gehäuse und Ventilglied und Fig. 5 einen Längsschnitt durch das Drossel-Rückschlagventil nach Fig. 1 bei ab­ gesperrtem Drosselventil.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Drossel-Rückschlag­ ventil 10 in vereinfachter Darstellung, dessen quaderförmiges Gehäu­ se 11 eine zylindrische Sacklochbohrung 12 aufweist, die stirnseitig durch einen Deckel 13 verschlossen ist. Im Gehäuse 11 ist an einer Unterseite 14 ein erster Anschluß 15 ausgebildet, während an einer Oberseite 16 ein zweiter Anschluß 17 liegt. Beide Anschlüsse 15, 17 liegen koaxial zueinander und münden diametral in die zylindrische Sacklochbohrung 12, wobei vom zweiten Anschluß 17 ein gehäuseseiti­ ger Öffnungsquerschnitt 18 gebildet wird. In der zylindrischen Sack­ lochbohrung 12 ist ein Trägerkörper 19 längs verschiebbar angeord­ net, auf dem das eigentliche Ventilglied 21 befestigt ist. Der Trä­ gerkörper 19 besteht im wesentlichen aus zwei scheibenförmigen Be­ grenzungswänden 22, 23, die durch einen parallel zur Längsachse der Sacklochbohrung 12 verlaufenden Stützkörper 24 fest miteinander ver­ bunden sind. Die Begrenzungswände 22, 23 können mit nennenswertem Spiel in der zylindrischen Sacklochbohrung 12 geführt sein, da sie selbt keine Dichtfunktion übernehmen müssen. In die innere Begren­ zungswand 23 ragt eine nach außen geführte Verstellspindel 25, so daß der Trägerkörper 19 von außen verstellbar ist. Ferner ist an der inneren Begrenzungswand 23 eine Verdrehsicherung 26 vorgesehen.

Wie Fig. 2 besonders deutlich zeigt, weist der Stützkörper 24 zwi­ schen den beiden Begrenzungswänden 22, 23 einen im wesentlichen halbkreisförmigen, sichelförmigen Verlauf auf. Dabei ist der Stütz­ körper 24 so ausgebildet und angeordnet, daß er mit seinem einen, unten liegenden, dickwandigen Ende 27 nahezu an der zylindrischen Innenwand 28 der Sacklochbohrung 12 anliegt, während sein anderes, dünnwandiges Ende 29 etwa im Bereich einer durch die Längsachse der Sacklochbohrung verlaufenden Querebene 31 endet. Auf diese Weise wird von der Innenwand 28 der Sacklochbohrung 12 und der Außenwand des Stützkörpers 24 ein etwa über einen Halbkreis verlaufender, sichelförmiger Raum 32 gebildet, der für die Rückschlagventilfunk­ tion einen vom Öffnungsquerschnitt 18 bis zum Innenraum der Sack­ lochbohrung 12 geführten, bogenförmigen Kanal 33 bildet, der sich etwa über einen Viertelkreis erstreckt. Wie aus Fig. 1 in Verbin­ dung mit Fig. 2 näher hervorgeht, liegt bei der in Fig. 1 gezeich­ neten Stellung des Trägerkörpers 19 koaxial zu den Anschlüs­ sen 15, 17 eine Aussparung 34 im Stützkörper 24, die einfachheits­ halber als Bohrung ausgebildet ist.

Wie Fig. 2 besonders deutlich zeigt, liegt das am Trägerkörper 19 befestigte Ventilglied 21 in dem sichelförmigen Raum 32 zwischen der Innenwand 28 der Sacklochbohrung 12 und dem Stützkörper 24. Das Ven­ tilglied 21 besteht aus einem dünnwandigen, sehr leicht verformba­ ren, membranartigen Flachmaterial, das insbesondere als flexibles Metallband ausgeführt werden kann. Dieses Metallband ist mit seinem fixen Ende 35 am dickwandigen Ende 27 des Stützkörpers 24 befestigt, während sein anderes, freies Ende 36 bis zum dünnwandigen Ende 29 des Stützkörpers 24 ragt. Das nachgiebige Metallband liegt im Be­ reich des fixen Endes 35 somit unmittelbar an der Innenwand 28 der Sacklochbohrung 12 an, während sein anderes freies Ende 36 wahlweise nach Fig. 2 an der Innenwand 28 anliegen oder nach Fig. 3 innen auf dem Stützkörper 24 sich abstützen kann. In beiden Fällen bleibt das Ventilglied 21 im Querschnitt gesehen gleichmäßig und stetig ge­ krümmt. Die Breite des als Ventilglied dienenden Metallbands ist so groß gewählt, daß es sich innerhalb des Raumes 31 zwischen den Be­ grenzungswänden 22, 23 frei bewegen kann. Wie Fig. 1 in Verbindung mit der Einzelheit nach Fig. 4 näher zeigt, weist das Ventilglied 21 einen zweiten Öffnungsquerschnitt 37 auf, der hier als gleich­ schenkliges, spitzes Dreieck ausgebildet ist. Der zweite Öffnungs­ querschnitt 37 ist seiner Größe nach wesentlich kleiner als der erste Öffnungsquerschnitt 18 ausgebildet. Dabei ist im vorliegenden Fall die Höhe des gleichschenkligen Dreiecks 37 etwa so groß wie der Durchmesser des gehäuseseitigen Öffnungsquerschnitts 18 gewählt.

Die Wirkungsweise des Drossel-Rückschlagventils 10 wird wie folgt erläutert:

Bei seiner Funktion als Drosselventil wird das Gehäuse 11 vom ersten Anschluß 15 zum zweiten Anschluß 17 hin durchströmt, wie dies in Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Das in die Sacklochbohrung 12 einströ­ mende Druckmittel kann über die Aussparung 34 unmittelbar in den Raum 32 strömen und dabei das dünnwandige, verformbare Ventilglied 21 gegen die Innenwand 28 der Sacklochbohrung 12 pressen, wie dies in Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Das Ventilglied 21 legt sich dabei zumindest im Bereich des gehäuseseitigen Öffnungsquerschnitts 18 rings um den zweiten Anschluß 17 herum an der Innenwand 28 ohne Spiel dichtend an, so daß kein Leckölstrom zwischen der Innenwand 28 und dem Ventilglied 21 hindurch zum zweiten Anschluß 17 gelangen kann. Das nennenswerte Spiel, mit welchem der Trägerkörper 19 in der zylindrischen Sacklochbohrung 12 geführt ist, hat daher keinen Ein­ fluß auf diese Abdichtung. Die Größe des Volumenstromes zum zweiten Anschluß 17 wird daher primär von der Größe des dreieckförmigen Öff­ nungsquerschnitts 37 bestimmt, wie er in Fig. 1 bzw. Fig. 4 aufge­ steuert dargestellt ist. Das beim Durchströmen des wirksamen Durch­ flußquerschnitts 37 auftretende Druckgefälle ist ausreichend groß, um das flexible Metallband des Ventilglieds 21 dicht und fest gegen die gekrümmte Innenwand der Sacklochbohrung 12 zu drücken und dort zu halten. Mit Hilfe der Verstellspindel 25 läßt sich der Trägerkör­ per 19 aus der in Fig. 1 gezeichneten Stellung zum Deckel 13 hin verstellen, wobei eine Verdrehsicherung 26 für die Beibehaltung der Drehlage des Trägerkörpers 19 sorgt. Dabei wird der dreieckförmige Öffnungsquerschnitt 37 entsprechend verkleinert und kann schließlich ganz abgesperrt werden, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist.

Unabhängig davon ob das Drosselventil 10 die in Fig. 1 dargestellte maximale Durchflußstellung oder die in Fig. 5 dargestellte abge­ sperrte Durchflußstellung einnimmt, kann es zusätzlich als Rück­ schlagventil arbeiten. Bei der Funktion als Rückschlagventil wird das Gehäuse 11 vom zweiten Anschluß 17 zum ersten Anschluß 15 hin durchströmt, wie dies Fig. 3 näher zeigt. Der über den zweiten An­ schluß 17 zufließende Volumenstrom drückt anfangs zumindest im Be­ reich des Öffnungsquerschnitts 18 auf das flexible Ventilglied 21 wodurch dieses anfangs stellenweise von der Innenwand 28 abhebt und im weiteren Verlauf unter dem Druck des im Anschluß 17 zuströmenden Volumenstroms auf den Stützkörper 24 umklappt, so daß Druckmittel über den bogenförmigen Kanal 33 weitgehend ungedrosselt zum ersten Anschluß 15 gelangen kann. Je nach Einstellung des Drosselventils 10 kann dabei auch ein kleinerer Teilstrom über den zweiten Öffnungs­ querschnitt 37 abströmen. Bei der Funktion als Rückschlagventil nimmt somit das flexible Ventilglied 21 die stärker gekrümmte Form des Stützkörpers 24 an. Damit kann ein relativ großer Volumenstrom vom zweiten Anschluß 17 über den bogenförmigen Kanal 33 und die Sacklochbohrung 12 zum ersten Anschluß 15 strömen, wobei der Durch­ flußwiderstand relativ gering ist.

Bei vorliegendem Drossel-Rückschlagventil 10 wird somit infolge des dünnwandigen, verformbaren Ventilgliedes 21 ein schnell und leicht ansprechendes Ventil erreicht, mit dem auch die Größe des Volumen­ stromes genau einstellbar ist, wobei es störende Leckölströme in­ folge von Spiel zwischen benachbarten Bauelementen vermeidet. Zudem kann das Drosselventil 10 seinen Durchgang vollständig absperren.

Selbstverständlich sind an dem gezeigten Ausführungsbeispiel Ände­ rungen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen.

Claims (15)

1. Drossel-Rückschlagventil mit einem Gehäuse und einem darin beweg­ lich angeordneten Ventilglied, das in eine Verbindung zwischen zwei Anschlüssen im Gehäuse geschaltet ist, und bei dem das Gehäuse und das Ventilglied zwei relativ zueinander bewegliche Öffnungsquer­ schnitte aufweisen, die den wirksamen Durchflußquerschnitt in der Durchströmungsrichtung als Drosselventil bestimmen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventilglied (21) mit seinem Öffnungsquer­ schnitt (37) aus einem dünnwandigen, verformbaren, membranartigen Flachmaterial besteht, das zumindest unter dem Einfluß des bei der Funktion als Drosselventil auftretenden Volumenstroms sich im Be­ reich rings um den gehäuseseitigen Öffnungsquerschnitt (18) spiel­ frei an eine Innenwand (28) des Gehäuses (11) legt und daß die In­ nenwand (28) in diesem Bereich gekrümmt ist.

2. Drossel-Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsquerschnitt (18) im Gehäuse (11) größer ist als der zugeordnete Öffnungsquerschnitt (37) im Ventilglied (21).

3. Drossel-Rückschlagventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Innenwand (28) des Gehäuses (11) zumindest im Be­ reich ihres Öffnungsquerschnitts (18) zylindrisch ausgebildet ist.

4. Drossel-Rückschlagventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Flachmaterial des Ventil­ glieds (21) nur in einer Richtung, insbesondere in der gleichen Richtung wie die zylindrische Innenwand (28), gekrümmt ist.

5. Drossel-Rückschlagventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (21), insbesonde­ re mit Hilfe eines Trägerkörpers (19), im Gehäuse (11) längsver­ schieblich geführt ist.

6. Drossel-Rückschlagventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (19) einen im Querschnitt etwa halbkreisförmigen Stützkörper (24) aufweist, an dem sich bei einer Funktion als Rückschlagventil das Ventilglied (21) abstützt.

7. Drossel-Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (21) zwischen Trägerkör­ per (19) und Innenwand (28) des Gehäuses (11) angeordnet ist und mit seinem einen Ende (35) am Trägerkörper (19) dort befestigt ist, wo der Stützkörper (24) der Innenwand (28) am nächsten liegt.

8. Drossel-Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß sich das Ventilglied (21) bezogen auf seinen gekrümmten Querschnittsverlauf über einen Drehwinkel von ca. 180° bis 270° erstreckt.

9. Drossel-Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Öffnungsquerschnitt (37) im Ventil­ glied (21) als ein längliches, insbesondere gleichschenkliges Drei­ eck ausgebildet ist, das sich in Bewegungsrichtung erstreckt und dessen größte Höhe etwa gleich oder kleiner ist als der Durchmesser des gehäusefesten Öffnungsquerschnitts (18) .

10. Drossel-Rückschlagventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (21) aus einem metallischen, sehr flexiblen Bandmaterial besteht.

11. Drossel-Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (24) im Bereich des Öff­ hungsquerschnitts (37) des anliegenden Ventilkörpers (21) eine Aus­ hehmung (34) aufweist.

12. Drossel-Rückschlagventil nach einem oder mehreren der Anspru-­ che 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlüs­ se (15, 17) im Gehäuse (11) diametral in die kreiszylindrische Innenwand (28) führen.

13. Drossel-Rückschlagventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß bei maximal eingestelltem Durchfluß die Anschlüsse (15, 17) im Gehäuse (11), der Öffnungsquerschnitt (37) des Ventilglieds (21) und die Ausnehmung (34) im Stützkörper (24) wenigstens nahezu gleichachsig zueinander liegen.

14. Drossel-Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 6 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß das im Abstand von der Innenwand (28) lie­ gende Ende (29) des Stützkörpers (24) sich etwa bis in die mittig liegende Querebene (31) der zylindrischen Gehäusebohrung (12) er­ streckt.

15. Drossel-Rückschlagventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (19) zwei Be­ grenzungswände (22, 23) aufweist, mit denen er in der zylindrischen Gehäusebohrung (12) geführt ist und zwischen denen sich der Stütz­ körper (24) erstreckt und daß das Ventilglied (21) zwischen den Be­ grenzungswänden (22, 23) radial beweglich angeordnet ist.