DE10019534A1 - Rückschlagventil - Google Patents

Abstract

Rückschlagventil mit einem Gehäuse mit einem im Bereich eines Flüssigkeitszulaufs angeordneten Ventilkörper mit einer schließkraftbelasteten Rücklaufsperre und einem Filterelement, wobei das Filterelement innerhalb des Gehäuses im Bereich eines Flüssigkeitsablaufs angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil mit einem Gehäuse mit einem im Be­ reich eines Flüssigkeitszulaufs angeordneten Ventilkörper mit einer schließkraft­ belasteten Rücklaufsperre und einem Filterelement.

Es ist bekannt, einem Rückschlagventil ein Filter oder ein Sieb vorzuschalten. Bei­ spielsweise wird in der DE-OS 29 41 244 A1 ein Rückschlagventil beschrieben, bei dem ein zylinderförmiges Sieb außen auf das Ventilgehäuse aufgesteckt ist. Auf diese Weise soll das Eindringen von Schmutz in das Rückschlagventil verhin­ dert werden, was zu einer Verschlechterung der Funktion oder sogar zum Ausfall des Ventils führen könnte. Im Laufe der Zeit lagern sich an der Außenseite des Filterelements die aufgefangenen Schmutzpartikel ab. Wenn das Sieb im Rahmen der Wartung oder anlässlich einer Reparatur ausgewechselt wird, besteht die Ge­ fahr, dass die Schmutzpartikel herabfallen und die Maschine, bei der es sich bei­ spielsweise um einen Verbrennungsmotor handeln kann, verschmutzen. Falls die­ se Schmutzpartikel, die auch als Motorurschmutz bezeichnet werden, in hinter dem Rückschlagventil liegende Bereiche gelangen, kann es zum Funktionsausfall von bestimmten Motorbauteilen kommen. Insbesondere sind hier Stellventile mit engen Ölführungsspalten zu nennen. Es hat sich weiterhin als ungünstig heraus­ gestellt, dass das Sieb bzw. der Filter an seiner Außenseite nicht geschützt ist. Dadurch kann es zu Beschädigungen dieses Gegenstands vor bzw. während des Einbaues kommen.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und eine einfachere und zuverlässigere Handhabung zu ermöglichen.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einem erfindungsgemäßen Rückschlagventil der eingangs genannten Art vorgesehen, dass das Filterelement innerhalb des Gehäuses im Bereich eines Flüssigkeitsablaufs angeordnet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Rückschlagventil ist das Filterelement dem Ventil­ körper bezogen auf die Flussrichtung des Fluids nachgeschaltet. Es wird vorteil­ haft ein innerhalb des Gehäuses liegender Filterinnenraum gebildet, in dem die Schmutzpartikel aufgefangen werden. Die Verwendung lediglich eines kompakten Bauteils führt zu einer Verringerung der Teilevielfalt und zu einer Verkürzung der Montagezeit. Falls zu einem späteren Zeitpunkt das Auswechseln des Rück­ schlagventils erforderlich sein sollte, wird dieses gemeinsam mit dem integrierten Filterelement demontiert. Das in diesem Zustand geschlossene Rückschlagventil und das Filterelement verhindern, dass zwischen dem Rückschlagventil und dem Filterelement gefangene Schmutzpartikel austreten und den Umgebungsbereich verschmutzen.

Besonders bevorzugt werden Rückschlagventile, bei denen das Filterelement im Wesentlichen hohlzylindrisch oder halbkugelförmig ausgebildet ist und eine ein­ seitige Öffnung aufweist. Derartig ausgebildete Filterelemente besitzen eine relativ große Filteroberfläche bezogen auf den benötigten Bauraum. Auch wenn die Durchtrittsöffnungen des Filters teilweise durch Schmutzpartikel verstopft sein sollten, tritt keine Beeinträchtigung der Strömung auf.

Eine besonders sichere Funktion des erfindungsgemäßen Rückschlagventils er­ gibt sich, wenn das Filterelement im Bereich der Öffnung einen umlaufenden, im Wesentlichen radial nach außen weisenden Bund aufweist. Der Bund dient zur ortsfesten Fixierung des Filterelements, indem er an einen umlaufenden Vor­ sprung innerhalb des Gehäuses formschlüssig angelegt wird. Auf diese Weise werden die von der Strömung auf das Filterelement einwirkenden Kräfte auf das Gehäuse des Rückschlagventils übertragen. Der Formschluss zwischen dem Fil­ terelement und dem Vorsprung dichtet das Filterelement ab, so dass sämtliche Schmutzpartikel innerhalb des Gehäuses zurückgehalten werden.

Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass das Filterelement im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet ist und einen Bund aufweist, der in einer umlaufenden Nut des Gehäuses angeordnet ist. Eine derartige Anordnung kann aus Platzgrün­ den zweckmäßig sein, wenn der Bauraum für ein hohlzylindrisches Filterelement nicht ausreicht. Günstig ist dabei weiterhin, dass ein scheibenförmiges Filterele­ ment kostengünstiger herstellbar ist. Die Fixierung des Filterelements an dem Ge­ häuse kann durch eine Bördelung erfolgen, oder es kann ein Sicherungselement verwendet werden.

Eine besonders einfache Montage und ein störungsfreier Betrieb ergibt sich, wenn der Bund des Filterelements zwischen dem Vorsprung des Gehäuses und dem Ventilkörper klemmbefestigbar ist. Der das Rückschlagventil enthaltende Ventil­ körper liegt mit seinem einen Ende an dem Bund des Filterelements an, sein an­ deres Ende liegt im Bereich des Flüssigkeitszulaufs am Gehäuse an. Dabei ist es besonders günstig, dass Sicherungselemente zum Befestigen des Filterelements entfallen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rück­ schlagventils ist der Bund des Filterelements im Bereich des Flüssigkeitsablaufs an den Vorsprung anlegbar und mittels eines Sicherungselements befestigbar. Mit besonderem Vorteil weist das Gehäuse im Bereich des Flüssigkeitsablaufs ein Innengewinde mit einem Freistich im Gewindegrund auf, in den ein vorzugsweise als Sicherungsring ausgebildetes Sicherungselement einsetzbar ist. Dadurch kann das ohnehin vorhandene Gewinde ohne weitere Maßnahmen zur Fixierung des Filterelements benutzt werden. Bei dem Sicherungselement kann es sich alterna­ tiv auch um einen O-Ring handeln.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren erläutert, aus denen sich weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben. Die Figuren sind sche­ matische Darstellungen und zeigen im Längsschnitt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rück­ schlagventils mit einem hohlzylindrisch ausgebildeten Filterelement,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem der Bund des Filterele­ ments in einem Gewindefreistich angeordnet ist, und

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einem scheibenförmig ausgebil­ deten Filterelement.

Das in Fig. 1 abgebildete erfindungsgemäße Rückschlagventil 1 besteht im We­ sentlichen aus einem Gehäuse 2, das axialsymmetrisch ausgebildet ist. Das Inne­ re des Gehäuses 2 ist hohl und dient zur Aufnahme eines Ventilkörpers 3, dessen Außendurchmesser in etwa mit dem Innendurchmesser des Gehäuses 2 überein­ stimmt. Der Ventilkörper 3 dient als schließkraftbelastete Rücklaufsperre. Dazu enthält er eine Ventilkugel 4, die entlang einer Ventilbohrung 5 des Ventilkörpers 3 längsbeweglich ist. Der Durchmesser der Ventilkugel 4 ist etwas kleiner als der Durchmesser der Ventilbohrung 5 gewählt, so dass die Bewegung der Ventilkugel 4 innerhalb der Ventilbohrung 5 ermöglicht wird. Die zur Außenseite weisende Öffnung 6 des Ventilkörpers 3 dient als Flüssigkeitszulauf und weist einen ver­ jüngten Querschnitt auf. Im Ruhezustand liegt die Ventilkugel 4 radial an einem Abschnitt 7 der Öffnung 6 des Ventilkörpers 3 an, wodurch der Ventilkörper 3 nach außen abgedichtet wird. Die entgegengesetzte Seite der Ventilkugel 4 wirkt mit einer Feder zusammen, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Schrau­ bendruckfeder 8 ausgebildet ist. Die Schraubendruckfeder 8 stützt sich einerseits an der Ventilkugel 4 und andererseits an der Innenfläche 9 des Ventilkörpers 3 ab. Die Schraubendruckfeder 8 ist mit einer gewissen Vorspannung eingebaut, so dass die Ventilkugel 4 im Ruhezustand gegen den Abschnitt 7 der Öffnung 6 des Ventilkörpers 3 gepresst wird, so dass das Ventil geschlossen ist. Von der Innen­ fläche 9 erstreckt sich eine zentrale Bohrung 10 bis zum innenliegenden Ende 11 des Ventilkörpers 3.

Das Rückschlagventil 1 kann beispielsweise in den Ölkreislauf eines Verbren­ nungsmotors eingebaut werden. Es ist dort z. B. Bestandteil einer hydraulisch be­ tätigten Nockenwellenverstellung, bei der bei bestimmten Betriebszuständen das Zurückfließen des Hydraulikfluids verhindert werden muss. Als Hydraulikfluid wird Motoröl verwendet, das durch eine nicht dargestellte Leitung in den Bereich der Öffnung 6 des Rückschlagventils 1 befördert wird, wobei die Fließrichtung der Pfeilrichtung entspricht. Der erhöhte Druck des Öls wirkt auf den außenliegenden Bereich 12 der Ventilkugel 4 entgegen der Kraft der Schraubendruckfeder 8. Überschreitet die durch das Öl ausgeübte Kraft die Druckkraft der Schrauben­ druckfeder 8, wird die Ventilkugel 4 innerhalb der Ventilbohrung 5 in Pfeilrichtung bewegt, so dass das Fluid im Bereich des Abschnitts 7 in den Innenraum des Ventilkörpers 3 entlang der Oberfläche der Ventilkugel 4 eintritt und durch die Zentralbohrung 10 in das Filterelement 13 gelangt. Wird der Druck des Öls verrin­ gert bzw. wenn kein Öl zum Rückschlagventil 1 gepumpt wird, wird die Ventilkugel 4 durch die Rückstellkraft der in der Schraubendruckfeder 8 gespeicherten Ener­ gie zurückbewegt, bis sie wieder an dem Abschnitt 7 der Ventilöffnung 6 anliegt. In diesem Zustand kann das Öl nicht zurückfließen, so dass das Ventil 1 seine Ab­ sperrfunktion erfüllt.

Das Filterelement 13 dient zum Auffangen von Schmutzpartikeln, bei denen es sich z. B. um Verbrennungsrückstände handeln kann, die zwangsläufig in dem Öl­ strom enthalten sind. Falls dieser Motorurschmutz in strömungsabwärts liegende Bereiche gelangen würde, könnte es zu Funktionsstörungen von Bauteilen oder Baugruppen kommen. Diese Störungen führen ggf. zu verschlechterten Abgas­ werten, einem höheren Verbrauch und einem insgesamt nicht optimalen Betrieb des Motors. Derartige Probleme werden jedoch durch das Filterelement 13 ver­ mieden. Das Filterelement 13 hat die Form eines Hohlzylinders und weist im Be­ reich seiner Öffnung einen abgewinkelten Bund 14 auf. Der Bund 14 weist nach außen und liegt an einem komplementär ausgebildeten Vorsprung 15 des Gehäu­ ses 2 an. Der Vorsprung 15 ist ebenfalls radial umlaufend ausgebildet, so dass der gesamte Ölstrom durch die Durchtrittsöffnungen des Filterelements 13 fließen muss. Die dem Vorsprung 15 abgewandte Seite des Bunds 14 steht in Berühr­ kontakt mit einem Endabschnitt 16 des Ventilkörpers 3. Durch die Anordnung des Bunds 14 zwischen dem Vorsprung 15 und dem Endabschnitt 16 wird das Filter­ element 13 ortsfest fixiert. Der Ventilkörper 3 ist im Bereich des Flüssigkeitszu­ laufs durch eine umgeformte Kante 17 des Gehäuses 2 geklemmt. Bei der Her­ stellung wird zuerst das Filterelement 13 in Durchflussrichtung in das Gehäuse 2 eingesetzt, danach folgt das Einsetzen des Ventilkörpers 3, anschließend wird die Kante 17 umgeformt. Das Filterelement ist - wie bei allen noch folgenden Ausfüh­ rungsformen - vollständig im Gehäuse aufgenommen und somit gegen etwaige Beschädigungen im Rahmen der Montage oder Demontage geschützt.

Im Bereich des Flüssigkeitsablaufs weist das Gehäuse 2 ein Innengewinde 18 auf, das zur Befestigung des Rückschlagventils 1 an einem Motorblock oder einem am Motorblock angeordneten Teil dient.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rückschlagventils 1 ist in Fig. 2 dargestellt. Das Gehäuse 2 und der Ventilkörper 3 sind mit der Anord­ nung von Fig. 1 identisch. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Bund 19 des Filterelements 13 in einem Freistich 20 des Gewindes 18 ange­ ordnet. Der Bund 19 stützt sich einerseits an dem Vorsprung 15 des Gehäuses 2 ab, andererseits wird er durch ein Sicherungselement, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Ring 21 ausgebildet ist, fixiert. Im Einbauzustand befindet sich in dem Freiraum 22 zwischen dem Innengewinde 18 und der Außenseite des Filterelements 13 das entsprechende Außengewinde, eines Motorblocks oder ei­ nes anderen Bauteils, auf das das Rückschlagventil 1 geschraubt wird. Dadurch wird eine zusätzliche Sicherung und Fixierung des Filterelements 13 erzielt. Falls das Rückschlagventil 1 aufgrund eines verschmutzten Filters 13 ausgetauscht werden muss, wird das Gehäuse 2 herausgeschraubt, so dass die gesamte An­ ordnung mit dem Ventilkörper 3 und dem Filterelement 13 entnommen werden kann. Die Schmutzpartikel befinden sich innerhalb des nach außen geschlossenen Filterelements 13, so dass diese auch nicht versehentlich in das Ölsystem gelan­ gen können.

Ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rückschlagventils 1 zeigt Fig. 3. Im Unterschied zu den beiden obigen Ausführungsbeispielen ist das Befesti­ gungsgewinde 23 an der Außenseite des Gehäuses 2 angeordnet. Im Bereich des Flüssigkeitsablaufs weist das Rückschlagventil 1 ein scheibenförmiges Filter­ element 24 auf, das in einer umlaufenden Nut 25 angeordnet ist. Das Filterele­ ment 24 ist dabei siebartig ausgebildet und besitzt einen ringartigen, umlaufenden Rand 26, der die Befestigung in der Nut 25 ermöglicht. Zusätzlich nimmt die Nut 25 ein als Ring 28 ausgebildetes Sicherungselement auf, das das Filterelement 24 in der Nut 25 hält. Diese Ausführungsform besitzt den Vorteil, dass sie besonders kostengünstig herstellbar ist. Die Schmutzpartikel werden in dem Freiraum 27, der von dem Innenraum des Gehäuses 2 und dem Filterelement 24 gebildet wird, auf­ gefangen. Falls das Auswechseln des Rückschlagventils 1 erforderlich wird, kann dieses vollständig mitsamt dem integrierten Filter 24 entnommen werden, ohne dass Schmutzpartikel austreten können. In der Folge werden Störungen beim Be­ trieb des Motors vermieden.

Claims (8)

1. Rückschlagventil mit einem Gehäuse mit einem im Bereich eines Flüssig­ keitszulaufs angeordneten Ventilkörper mit einer schließkraftbelasteten Rücklaufsperre und einem Filterelement, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (13, 24) innerhalb des Gehäuses (2) im Bereich eines Flüssigkeitsablaufs angeordnet ist.

2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fil­ terelement (13) im Wesentlichen hohlzylindrisch oder halbkugelförmig aus­ gebildet ist und eine einseitige Öffnung aufweist.

3. Rückschlagventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fil­ terelement (13) im Bereich der Öffnung einen umlaufenden, im Wesentli­ chen radial nach außen weisenden Bund (14) aufweist.

4. Rückschlagventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund (14) an einen umlaufenden Vorsprung (15) innerhalb des Gehäuses (2) formschlüssig anlegbar ist.

5. Rückschlagventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Filterelement (24) im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet ist und einen Rand (26) aufweist, der in einer umlaufenden Nut (25) des Gehäuses (2) angeordnet ist.

6. Rückschlagventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund (14) des Filterelements (13) zwischen dem Vorsprung (15) des Ge­ häuses (2) und dem Ventilkörper (3) klemmbefestigbar ist.

7. Rückschlagventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund (14) des Filterelements (13) im Bereich des Flüssigkeitsablaufs an den Vorsprung (15) anlegbar und mittels eines Sicherungselements be­ festigbar ist.

8. Rückschlagventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ge­ häuse (2) im Bereich des Flüssigkeitsablaufs ein Innengewinde (18) mit ei­ nem Freistich (20) im Gewindegrund aufweist, in den ein vorzugsweise als Sicherungsring (21) ausgebildetes Sicherungselement einsetzbar ist.