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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Ventil mit
einem Gehäuse,
welches einen durchströmbaren
Innenraum aufweist, in den mindestens eine mit einem zugeordneten
Anschluß für das Strömungsmedium
kommunizierende, von einer unterbrechungsfreien ringförmigen ersten
Dichtstruktur eingefasste Düse
mündet,
wobei in dem Innenraum des Gehäuses
ein durch elektrische Beaufschlagung verformbares, eine Auflage
aus einem elastisch nachgiebigen Material aufweisendes piezoelektrisches
Biegeelement dergestalt aufgenommen ist, dass die Düse durch
einen aufgrund der Verformung des Biegeelements relativ zu der Düse bewegbaren
Abschnitt des Biegelements verschließbar ist, wobei in der Schließstellung
des Biegelements die erste Dichtstruktur unter Ausbildung einer
ringförmig geschlossenen
Dichtfläche
an einer auf der zugeordneten Auflage des Biegelements ausgebildeten,
zu der ersten Dichtstruktur korrespondierenden zweiten Dichtstruktur
anliegt.
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Piezoelektrische
Ventile sind in vielfältigen Ausgestaltungen
bekannt, beispielsweise aus der
DE 25 11 752 A1 , der
DE 34 00 645 A1 , der
DE 35 27 069 A1 ,
der
EP 0404082 B1 ,
der
EP 0538236 A1 ,
der
DE 43 20 909 C1 ,
der
DE 44 10 153 C1 ,
der
WO 97/09555 A1 ,
der
DE 195 47 149
A1 , der
EP
0191011 B1 und der
EP
0565510 B1 . Gattungsgemäße Piezoelektrische
Ventile, bei denen im Hinblick auf eine möglichst geringe Leckage in
der Schließstellung und/oder
andere Zielsetzungen (z.B. Ausgleich von Fertigungstoleranzen, Schutz
des Biegeelements vor mechanischen Schäden, vor Feuchtigkeit und Medien
und/oder Verschleißminderung
am Düsensitz)
das Piezoelektrische Biegeelement zumindest in seinem der Düse gegenüberliegenden
Bereich eine Auflage aus einem elastisch nachgiebigen Material aufweist, sind
insbesondere in der
EP
0907852 B1 und der
EP 0943812
A1 beschrieben. Nach der an erster Stelle genannten
EP 0907852 B1 ist
dabei die Auflage aus einem elastisch nachgiebigen Material als
eine auf dem Biegeelement (Biegewandler) lokal angebrachte, beispielsweise
aus Fluorosilikon bestehende Elastomerscheibe ausgeführt. Nach
der
EP 0943812 A1 ist
auf den frei beweglichen, außerhalb
der Einspannung liegenden Bereich des piezoelektrischen Biegeelements
ein Überzug
aus einem Elastomer aufgebracht, der endseitig einen Dichtwulst
aufweist, welcher für
eine Abdichtung des Innenraums des Gehäuses nach außen sorgt.
Wird das Biegelement in seine die jeweilige Düse verschließende Schließstellung
gebracht, dringt die erste, düsenseitige Dichtstruktur,
die typischerweise stirnseitig an einem die Düse umgebenden ringförmigen Dichtvorsprung angeordnet
ist, um ein bestimmtes Maß in
die auf dem Biegelement angebrachte Auflage ein, wodurch die auf
dieser vorgesehene zweite Dichtstruktur in eine zu der ersten Dichtstruktur
korrespondierende Form verformt wird, wobei jene ringförmig geschlossene
Fläche,
an der in der Schließstellung
des Biegelements die erste und die zweite Dichtstruktur aneinander
anliegen, die Dichtfläche
bildet.
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Verglichen
mit den meisten anderen elektrisch ansteuerbaren Ventilen zeichnen
sich piezoelektrische Ventile durch eine besonders hohe Schaltdynamik
aus, welche diese Ventilart als besonders günstig für eine Vielzahl von Anwendungen
erscheinen lässt.
Allerdings setzt die charakteristische Kraft-Weg-Kennlinie des Biegewandlers
(vgl. insoweit insbesondere die
DE 44 10 153 C1 ) der An wendung von piezoelektrischen
Ventilen gewisse Grenzen, weil die mögliche Schließkraft mit
zunehmender Auslenkung abnimmt. Hierdurch wird typischerweise die
durch das piezoelektrische Ventil zu schaltende fluidische Leistung,
welche proportional ist zu dem Produkt aus zu schaltendem Durchfluss
und zu schaltendem Druckgefälle,
begrenzt.
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Der
vorliegenden Patentanmeldung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein
piezoelektrisches Ventil der eingangs angegebenen Art mit gesteigerter
Praxistauglichkeit bereitzustellen, mit welchem sich – unter
Beibehaltung oder sogar Steigerung der bekannten Vorteile wie insbesondere
der hohen Schaltdynamik – in
der Praxis höhere
Schaltleistungen erreichen lassen als mit bekannten gattungsgemäßen piezoelektrischen
Ventilen.
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Diese
Aufgabenstellung wird gemäß der vorliegenden
Erfindung dadurch gelöst,
dass außerhalb der
ringförmigen
Dichtfläche
benachbart zu dieser mindestens ein Anschlag vorgesehen ist, der
gegenüber
der an ihn angrenzenden Oberfläche
des den Anschlag aufweisenden Bauteils vorspringt und in der Schließstellung
des Biegeelements die Verformung der zweiten Dichtstruktur im Bereich
der Dichtfläche
begrenzt. Wird bei dem erfindungsgemäßen Ventil der Biegewandler
durch entsprechende Beaufschlagung in seine Schleißstellung
geschaltet, gelangen zunächst
die erste und die zweite ringförmige Dichtstruktur
in Kontakt und wird – entsprechend
der Schließkraft
des Biegewandlers – die
zweite Dichtstruktur unter Ausbildung der Dichtfläche, an der
die beiden Dichtstrukturen innig aneinander anliegen, verformt,
bis der Anschlag bzw. die Anschläge mit
der zugeordneten Gegenfläche
in Kontakt kommen und die weitere Ver formung der zweiten Dichtstruktur
begrenzen. Durch den mindestens einen benachbart zu der betreffenden
Dichtfläche
angeordneten Anschlag läßt sich
auf diese Weise gezielt Einfluss nehmen auf das Maß der Verformung der
Auflage des Biegelements im Bereich der zweiten Dichtstruktur. Insbesondere
lässt sich
somit, wenn die erste Dichtstruktur an einem die Düse umgebenden
Dichtvorsprung ausgeführt
ist, die Eindringtiefe des Dichtvorsprungs in die elastisch nachgiebige Auflage
des Biegeelements gezielt begrenzen, so dass die erste Dichtstruktur,
ohne dass hiermit die Gefahr einer Beschädigung der elastisch nachgiebigen
Auflage des Biegewandlers verbunden wäre, besonders scharfkantig,
d.h. als mehr oder weniger scharfer Grat ausgeführt sein kann, wodurch sich eine
besonders schmale ringförmige
Dichtfläche
ergibt. Dies wirkt sich wiederum günstig auf die Schaltdynamik
des piezoelektrischen Ventils aus, weil sich durch die entsprechende
Minimierung der ringförmigen
Dichtfläche
Adhäsionseffekte,
welche die Schaltdynamik beeinträchtigen
können,
reduzieren lassen. Weiterhin resultieren die erfindungsgemäß mögliche Reduzierung
der Dichtfläche
und die hierdurch erzielte Verringerung der durch Adhäsionskräfte bedingten Einflüsse in einer
besseren Reproduzierbarkeit der Schaltvorgänge. Demgemäß können die bei bekannten gattungsgemäßen Piezoventilen
erforderlichen Sicherheitsbereiche in Anwendung der vorliegenden Erfindung
reduziert werden. Erfindungsgemäß ausgeführte Ventile
lassen sich folglich, verglichen mit entsprechenden Ventilen nach
dem Stand der Technik, zuverlässig
in einem erweiterten Betriebsbereich betreiben. Hierzu trägt auch
bei, dass entsprechend der Verminderung der zwischen der düsenseitigen ersten
Dichtstruktur und der an dieser anliegenden biegewandlerseitigen
zweiten Dichtstruktur wirkenden Adhäsionskräfte die für das Öffnen des Ventils erforderliche
Kraft abnimmt. Auch die für
das zuverlässige
Schließen
eines erfindungsgemäßen Ventils erforderliche
Kraft lässt
sich, verglichen mit einem entsprechenden Ventil nach dem Stand
der Technik, reduzieren, weil die geschlossen ringförmige Dichtfläche, wie
weiter oben dargelegt, bei Anwendung der vorliegenden Erfindung
besonders schmal ausgeführt
sein kann. Der nutzbare Leistungsbereich von erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Ventilen ist dementsprechend größer als
dies vom Stand er Technik her bekannt ist; das Leistungspotential
der Technik piezoelektrischer Ventile lässt sich in Anwendung der vorliegenden
Erfindung somit ohne Einbuße
an Zuverlässigkeit
weitergehend ausschöpfen,
als dies mit bekannten gattungsgemäßen Ventilen möglich ist.
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Die
vorliegende Erfindung läßt sich,
wie weiter unten anhand entsprechender Beispiele im Detail veranschaulicht
wird, bei unterschiedlichen Konfigurationen der Anordnung und Ausführung der
Anschläge
sowie der ersten und zweiten Dichtstruktur einsetzen. Insoweit liegt,
soweit nachfolgend die Erfindung anhand bestimmter spezifischer
Konfigurationen erläutert
wird (z.B. erste Dichtstruktur an einem Dichtvorsprung; an dem Gehäuse oder
einem in dieses eingesetzten Düseneinsatz
angeordnete Anschläge,
die von der angrenzenden Oberfläche
weniger weit vorstehen als der Dichtvorsprung), hierin keinerlei
Beschränkung
der Erfindung auf entsprechende Ausgestaltungen.
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Mit
besonderem Vorteil läßt sich
die vorliegende Erfindung bei 3/2-Wege Schaltventilen einsetzen,
bei denen zwei einander auf unterschiedlichen Seiten des Biege- Wandlers gegenüberliegende,
jeweils mit einem zugeordneten Anschluss kommunizierende Düsen in das
Innere des Gehäuses
münden,
wobei der Biegewandler zwei Schließstellungen einnehmen kann,
indem er in jeder seiner beiden Endstellungen (maximale Auslenkung)
eine der beiden Düsen
verschließt;
denn bei solchen Ventilen ist die einleitend dargelegte, durch die
vorliegende Erfindung gelöste
Problematik der mit zunehmender Auslenkung nachlassenden Schließkraft besonders ausgeprägt. Indessen
ist die vorliegende Erfindung keinesfalls auf derartige 3/2-Wege
Schaltventile beschränkt.
Sie läßt sich
vielmehr mit Vorteil ersichtlich auch bei einfach wirkenden Schaltventilen
wie auch bei Proportionalventilen einsetzen.
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Im
Hinblick auf die Schaltdynamik erfindungsgemäßer piezoelektrischer Ventile,
die als Pneumatikventile mit Luft als Medium betrieben werden, ist
es günstig,
wenn sich, gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der Erfindung, der mindestens eine Anschlag
um mindestens 0,01 mm gegenüber der
ihn umgebenden bzw. der angrenzenden Oberfläche des Gehäuses bzw. eines in das Gehäuse eingesetzten
Düseneinsatzes
oder aber der Auflage des Biegeelements erhebt. Auf diese Weise
verbleibt in der Schließstellung
des Ventils zwischen der elastisch nachgiebigen Auflage des Biegeelements
und der Oberfläche
des Gehäuses
bzw. des Düseneinsatzes
in der Umgebung der Anschläge
ein Luftspalt von solcher Dicke, dass keine die Schaltdynamik des Ventils
beim Öffnen
oder Schließen
nachteilig beeinflussenden strömungsdynamischen
Effekte (Luftdämpfung)
auftreten.
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Für die Funktion
der vorstehend erläuterten Anschläge ist es
weiterhin vorteilhaft, wenn flächenmäßig die Summe
der wirksamen Anlageflächen
der Anschläge – das ist
die Summe der Kontaktflächen, an
denen die Anschläge
in der entsprechenden Schließstellung
des Biegelements die zugeordnete Gegenfläche berühren – zwischen dem 0,1-fachen und
dem 2,0-fachen der Dichtfläche
beträgt.
Besonders bevorzugt beträgt
die Summe der wirksamen Anlageflächen
der Anschläge
zwischen dem 0,3-fachen
und dem 1,3-fachen der Dichtfläche;
ideal ist ein zwischen dem 0,5-fachen und dem 0,8-fachen liegendes
Flächenverhältnis. Bei
einer solchen Gestaltung ergeben sich optimierte Verhältnisse
hinsichtlich der das Verformen der zweiten biegeelementseitigen Dichtstruktur
begrenzenden Funktion der Anschläge auf
der einen Seite und der die Schaltdynamik möglicherweise beeinträchtigenden
haftungs- und strömungsdynamischen
Effekte im Bereich der Kontaktflächen
zwischen den Anschlägen
und den Gegenflächen
andererseits. Besonders günstig
ist dabei, wenn sich die Summe der Anlageflächen der Anschläge auf eine
Mehrzahl von Anschlägen
aufteilt. In diesem Sinne sind bevorzugt mindestens drei um die Dichtfläche herum
angeordnete Anschläge
vorgesehen. Die Anschläge
sind dabei besonders bevorzugt, und zwar wiederum im Hinblick auf
besonders günstige
strömungsdynamische
Verhältnisse
beim Öffnen des
Ventils, von der Dichtfläche
abgesetzt, wozu sie, wenn sie und ein die zugeordnete Dichtstruktur
aufweisender Dichtvorsprung an dem selben Bauteil angeordnet sind,
insbesondere von dem betreffenden Dichtvorsprung abgesetzt, freistehend
ausgeführt sein
können.
Zwingend ist dies indessen nicht; vielmehr kommt im Rahmen der vorliegenden
Erfindung auch in Betracht, dass der mindestens eine Anschlag an
einem die zugeordnete Dichtstruktur aufweisenden Dichtvorsprung,
gegenüber
dessen maximaler Erhebung über
die umgebende Oberfläche zurückgesetzt,
angesetzt ist; dies kann namentlich fertigungstechnische Vorteile
haben. In diesem Falle ist allerdings, wiederum im Hinblick auf
günstige
strömungsdynamische
Verhältnisse,
darauf zu achten, dass mindestens 50% des Umfangs des die Dichtstruktur
aufweisenden Dichtvorsprungs der Düse frei ist; der Anteil des
Umfangs des die Dichtstruktur aufweisenden Dichtvorsprungs, an welchen
Anschläge
angeschlossen sind, sollte sich somit, mit anderen Worten, auf maximal
50% beschränken.
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In
bevorzugter Weiterbildung der Erfindung beträgt, sofern die düsenseitige
erste Dichtstruktur an einem Dichtvorsprung angeordnet ist, die
Dicke der aus elastisch nachgiebigem Material bestehenden Auflage
des Biegeelements zumindest in dem der Düse gegenüberliegenden Bereich maximal
0,3 mm, besonders bevorzugt sogar weniger als 0,2 mm. Diese Dimensionierung
nutzt die Erkenntnis, dass im Falle der Ausführung der elastisch nachgiebigen
Auflage des piezoelektrischen Biegeelements mit einer Dicke von
maximal 0,3 mm, besonders bevorzugt maximal 0,2 mm jener Anteil
der Auslenkung des Biegeelements, welcher zu einer für das leckagefreie Verschließen der
Düse mittels
des Biegeelements wesentlichen Kompression der elastisch nachgiebigen
Auflage verantwortlich ist, auf ein Minimum reduzieren lässt. Diese
Minimierung des ineffizienten Leerhubs des Biegeelements wirkt sich
in zweifacher Weise im Sinne der weiter oben dargelegten Aufgabenstellung
vorteilhaft aus, nämlich
zu einen dahingehend, dass der effektive Arbeitshub des Biegeelements
vergrößert werden
kann, so dass das Biegeelement in der Öffnungsstellung des Ventils
entsprechend weiter von der Düse
abheben kann, als dies nach dem Stand der Technik möglich ist, wodurch
der ungehinderte, verlustfreie Durchfluss durch das Ventil in dessen Öffnungsstellung
begünstigt
wird; der zweite vorteilhafte Effekt besteht in einer höheren zur Verfügung stehenden
Schließkraft
und somit einer gesteigerten Zuverlässigkeit des leckagefreien
Verschließens
der Düse
auch bei gesteigerten Drücken, weil
der für
die Kompression der elastisch nachgiebigen Auflage zum Verschließen der
Düse erforderliche
Hub gegenüber
dem Stand der Technik reduziert ist, womit – aufgrund der charakteristischen Kraft-Weg-Kennlinie
von piezoelektrischen Biegeelementen – die Düse bereits bei einem Betriebspunkt mit
geringerer Auslenkung des Biegeelements und somit höherer Anlagekraft
zuverlässig
verschlossen ist.
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Gemäß einer
wiederum anderen bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung
weist die freie Oberfläche
der Auflage aus elastisch nachgiebigem Material zumindest in dem
der Düse
gegenüberliegenden
Bereich eine Oberflächengüte mit einer
Rz von maximal 16 μm
auf. Hierdurch ergibt sich in Kombination mit der vorstehend erläuterten
bevorzugten Dicke der elastisch nachgiebigen Auflage des Biegeelements
ein besonders günstiges
Abdichtverhalten des Ventils. Entsprechendes gilt, wenn die Härte des
die Auflage bildenden elastisch nachgiebigen Materials gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung 50-90 Shore
A, besonders bevorzugt 60-75 Shore A beträgt.
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Die
vorstehende Erläuterung
der vorliegenden Erfindung geht, wie im einzelnen dargelegt, in erster
Linie von der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung eines
die ringförmig
geschlossene erste Dichtstruktur aufweisenden Dichtvorsprungs an
dem Gehäuse
bzw. einem in dieses eingesetzten Düseneinsatz und der Anordnung
einer Auflage aus elastisch nachgiebigem Material an dem Biegeelement
aus. Dies ist indessen nicht die einzige Möglichkeit, das erfindungsgemäße Prinzip
anzuwenden. In Betracht kommen vielmehr, jedenfalls für bestimmte Anwendungsfälle, auch
verschiedene als kinematische Umkehrungen anzusehende Abwandlungen. So
können
gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beispielsweise ein eine
ringförmig geschlossene
zweite Dichtstruktur aufweisender Dichtvorsprung und der mindestens
eine benachbart zu der sich in der Schließstellung des Biegeelements einstellenden
Dichtfläche
angeordnete Anschlag gegenüber
der zugeordneten Mündung
der Düsenöffnung in
das Innere des Gehäuses
an dem Biegeelement bzw. dessen Auflage angeordnet sein; das Gehäuse bzw.
der Düseneinsatz
kann in diesem Falle in der Umgebung der Mündung der Düsenöffnung, d.h. im Bereich der
ersten Dichtstruktur sowie der Gegenfläche für den mindestens einen Anschlag
plan ausgeführt
sein. Ebenso wenig scheidet grundsätzlich eine solche Gestaltung
des piezoelektrischen Ventils aus, bei der ein eine ringförmig geschlossene
erste Dichtstruktur aufweisender Dichtvorsprung an dem Gehäuse bzw.
dem Düseneinsatz
und die Anschläge an
dem Biegelement bzw. dessen Auflage angeordnet sind. Auch die umgekehrte
Verteilung von Dichtvorsprung und Anschlägen ist denkbar. Insoweit können im
Rahmen der vorliegenden Erfindung durchaus der die Dichtstruktur
aufweisende Dichtvorsprung und/oder der mindestens eine Anschlag
an der Auflage aus elastisch nachgiebigen Material angeordnet sein;
und die genannte Auflage aus elastisch nachgiebigem Material kann
statt an dem Biegeelement auch um die Mündung der Düsenöffnung herum an dem Gehäuse bzw.
einem in dieses eingesetzten Düseneinsatz
angeordnet sein. Signifikant ist bei all diesen Abwandlungen eine
Gestaltung des die Dichtstruktur aufweisenden Dichtvorsprungs und
des mindestens einen Anschlags dergestalt, dass beim Schließen des
Ventils an der jeweils betrachteten Düse die beiden Dichtstrukturen
zur Anlage kommen, bevor der mindestens eine Anschlag durch Anlage
an der zugeordneten Gegenfläche
wirksam wird.
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Lediglich
der Klarstellung halber ist schließlich darauf hinzuweisen, dass
der Begriff "ringförmig" keinesfalls einschränkend dahingehend
verstanden werden darf, dass die Dichtfläche kreisrund ist. Erkennbar
lässt sich
im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Gestalt der Dichtfläche den
individuellen Erfordernissen anpassen.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand mehrerer in der
Zeichnung veranschaulichter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei
zeigt
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1 ein
erfindungsgemäßes piezoelektrisches
Ventil nach einer ersten Ausführungsform
im Längsschnitt,
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2 das
Detail "A" der 1 in
vergrößerter Darstellung,
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3 in
perspektivischer Darstellung den Mündungsbereich des Düseneinsatzes
des piezoelektrischen Ventils nach 1 und
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4 in
einem stark vergrößerten,
nicht maßstabsgerechten
Schnitt die Situation beim Verschließen der in 3 gezeigten
Düsen-/Anschlag-Anordnung mittels
eines einen Elastomer-Überzug
aufweisenden Biegeelements. Weiterhin zeigt
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5 eine
gegenüber
der Ausführungsform nach
den 1 bis 4 abgewandelte Gestaltung der
Anschläge.
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Und
jeweils in schematischer Darstellung veranschaulichen
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6 eine
gegenüber
der Ausführungsform nach
den 1 bis 3 abweichende Anordnung der
zueinander korrespondierenden Dichtstrukturen und Anschläge,
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7 eine
nochmals andere Anordnung der zueinander korrespondierenden Dichtstrukturen
und Anschläge
und
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8 eine
wiederum andere Anordnung der zueinander korrespondierenden Dichtstrukturen
und Anschläge.
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Hinsichtlich
seines grundsätzlichen
Aufbaus entspricht das Ventil gemäß der in den
1 bis
4 der
Zeichnung wiedergegebenen bevorzugten Ausführungsform dem aus der
EP 943812 A1 (
US 6143744 B1 )
bekannten Ventil. Es wird daher auf eine eingehende Beschreibung
sämtlicher
Details und sonstigen Gestaltungsmerkmale des dargestellten Ventils
verzichtet und statt dessen, zur Ergänzung der nachstehenden Erläuterung,
die genannte Veröffentlichung
im vollen Umfang in Bezug genommen.
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Das
in den 1 bis 4 der Zeichnung dargestellte
piezoelektrische Ventil umfaßt
ein Gehäuse 1,
welches einen durchströmbaren
Innenraum 2 aufweist. In den Innenraum 2 münden zwei
einander gegenüberliegende
Düsen 3 und 4,
die jeweils mit einem zugeordneten Anschluss 5 bzw. 6 für das Strömungsmedium
kommunizieren. Weiterhin mündet
in den Innenraum 2 des Gehäuses 1 eine Öffnung 7.
In dem Innenraum 2 des Gehäuses 1 ist ein piezoelektrisches
Biegeelement 8, welches durch elektrische Beaufschlagung
verformbar ist, dergestalt aufgenommen, dass sich jener – in 1 rechts
vom Einspannpunkt 9 liegende – Bereich 10 des Biegeelements,
der bei dessen elektrischer Beaufschlagung seine Lage relativ zu
dem Gehäuse ändert, mit
seinem endseitigen Abschnitt 11 zwischen die beiden Düsen 3 und 4 ragt.
Je nach der elektrischen Beaufschlagung kann das Biegeelement 8 somit,
in einer ersten bzw. zweiten Schließstellung, die erste Düse 3 oder
die zweite Düse 4 verschließen oder
aber eine Zwischenstellung, in der beide Düsen geöffnet sind, einnehmen.
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In
dem frei über
den Einspannpunkt 9 auskragenden Bereich 10 ist
auf das Biegelement 8 ein aus elastisch nachgiebigem, elastomerem
Material bestehender Überzug 12 aufgesetzt,
welcher auf der Oberseite 13 und der Unterseite 14 des
Biegeelements jeweils eine Auflage 15 bzw. 16 bildet.
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Während die
Auflagen 15 und 16 entfernt von den Düsen 3 und 4 eine
Dicke in der bekannten Größenordnung,
nämlich
von etwa 0,5 mm besitzen, beträgt
die Dicke der Auflagen 15 und 16 in den den Düsen gegenüberliegenden
Bereichen 17 bzw. 18 und der unmittelbaren Umgebung
lediglich 0,2 mm. In den Bereichen mit reduzierter Dicke weisen
die freien Oberflächen 19 der
Auflagen 15 und 16 eine Oberflächengüte mit einer Rz von maximal
16 μm auf;
und die Härte
der Auflagen 15 und 16 beträgt in den genannten Bereichen
zwischen 60 und 75 Shore A.
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Jede
der beiden Düsen 3 und 4 ist,
wie dies nachfolgend anhand der an dem in das Gehäuse 1 eingesetzten,
die Düse 3 aufweisenden
Düseneinsatz 20 erläutert wird,
in entsprechender Weise allerdings auch für die Düse 4 gilt, von einer
unterbrechungsfrei geschlossenen, ringförmigen ersten Dichtstruktur 21 eingefasst,
die stirn seitig an einem Dichtvorsprung 22 vorgesehen ist,
der gegenüber der
umliegenden Stirnfläche 23 des
Düseneinsatzes 20 vorsteht
und eine etwa konische Außenfläche 24 aufweist.
Die zylindrische Düsenbohrung 25 geht über einen
konischen Übergangsbereich 26 in
die Dichtstruktur 21 über.
In der die Düse 3 verschließenden Schießstellung
des Biegeelements 8 (4) liegt
die an dem Dichtvorsprung 22 angeordnete erste Dichtstruktur 21 an
der Auflage 15 in deren Bereich 17 an und dringt
geringfügig
in die Auflage 15 ein. Auf diese Weise definert sich in
dem – entsprechend
verformten – Bereich 17 der
Auflage 15 eine zu der ersten Dichtstruktur 21 korrespondierende,
ringförmig geschlossene
zweite Dichtstruktur 27, wobei die erste und die zweite
Dichtstruktur längs
einer ringförmigen
Dichtfläche 28 aneinander
anliegen.
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An
dem Düseneinsatz 20 sind,
von dessen Stirnfläche 23 vorspringend,
um den Dichtvorsprung 22 herum sechs freistehende, etwa
kegelstumpfförmige
Anschläge 29 angeordnet.
Jeder Anschlag 29 weist stirnseitig eine Anschlagfläche 30 für die Auflage 15 des
Biegeelements 8 auf. Die Anschlagflächen 30 sind gegenüber der
maximalen Erhebung des Dichtvorsprungs 22 von der Stirnfläche 23 des
Düseneinsatzes 20 etwas
zurückgesetzt,
d.h. die Anschläge 29 stehen
etwas weniger weit von der Stirnfläche 23 des Düseneinsatzes
vor als der Dichtvorsprung 22. Die Flächensumme jener Flächen, an
denen bei der betreffenden Schließstellung des Biegelements 8 die
sechs Anschläge 29 mit
den entsprechenden Gegenflächen 41 in
Kontakt sind, entspricht flächenmäßig etwa
65% der zwischen der ersten Dichtstruktur 21 und der zweiten
Dichtstruktur 27 wirksamen Dichtfläche 28.
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Entsprechendes
gilt, wie dargelegt, für
die zweite Düse 4,
welche nicht in einem Düseneinsatz, sondern
vielmehr direkt im Gehäuse 1 ausgebildet ist.
Hier springen die Anschläge 29 in
der beschriebenen Weise gegenüber
der angrenzenden Oberfläche 31 des
Gehäuses
vor.
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5 veranschaulicht
eine gegenüber
der Ausführungsform
nach den 1 bis 4 in zweifacher
Hinsicht abgewandelte Ausgestaltung der um die erste Dichtstruktur 21 herum
angeordneten Anschläge 32.
Zum einen weisen die Anschläge 32 eine im
wesentlichen einer Halbkugelkalotte entsprechende Gestalt auf. Des
weiteren sind die Anschläge 32 nicht
freistehend von der Stirnfläche 23 des
Düseneinsatzes
vorspringend ausgeführt;
sie sind vielmehr an den Dichtvorsprung 22 angesetzt; sie
lehnen sich gewissermaßen
an die konische Außenfläche 24 des Dichtvorsprungs 22 an.
Im übrigen
wird, nachdem die wesentlichen Gesichtspunkte mit denjenigen der
in 3 gezeigten Ausführungsform übereinstimmen, zur Vermeidung
von Wiederholungen auf die vorstehenden Erläuterungen verwiesen.
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Bei
der in 6 schematisch veranschaulichten Gestaltung sind
in dem der Mündung
der – in dem
Gehäuse 1 angeordneten – Düse 33.1 gegenüberliegenden
Bereich der Auflage 34.1 des Biegeelements 35.1 ein
die ringförmig
geschlossene zweite Dichtstruktur 36.1 aufweisender, gegenüber der Oberfläche 37.1 der
Auflage 34.1 vorstehender Dichtvorsprung 38.1 und
sechs um diesen herum angeordnete, freistehend von der Oberfläche 37.1 der Auflage 34.1 vorstehende
Anschläge 39.1 vorgesehen.
Die Anschläge 39.1 stehen
dabei weniger weit von der Oberfläche 37.1 der Auflage 34.1 vor
als der Dichtvorsprung 38.1. Der um die Mündung der
Düse 33.1 herum
angeordne te, die zu der zweiten Dichtstruktur 36.1 korrespondierende
erste Dichtstruktur 40.1 sowie die Gegenfläche 41.1 für die Anschläge 39.1 aufweisende
Bereich der Innenwand 42.1 des Gehäuses 1 ist demgegenüber vollständig eben
ausgeführt.
Die Funktion der Ausführungsform nach 6 erschließt sich
aus den vorstehenden Erläuterungen
zu den 1 bis 4, so dass zur Vermeidung von
Wiederholungen auf diese verwiesen wird.
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Bei
der in 7 schematisch veranschaulichten Gestaltung ist
um die Mündung
der Düse 33.2 herum
ein von der Innenwand 42.2 des Gehäuses 1 vorstehender,
die ringförmig
geschlossene erste Dichtstruktur 40.2 aufweisender ringförmiger Dichtvorsprung 38.2 vorgesehen.
Die zu der ersten Dichtstruktur 40.2 korrespondierende
zweite Dichtstruktur 36.2 ist gegen dem Dichtvorsprung 38.2 in
dem ebenen Bereich 43.2 der Auflage 34.2 des Biegeelements 35.2 ausgeführt. Um
die zweite Dichtstruktur 36.2 herum sind an der Auflage 34.2 des
Biegeelements 35.2 sechs freistehend von der Oberfläche 37.2 der
Auflage vorstehende Anschläge 39.2 angeordnet.
Die Anschläge 39.2 stehen
dabei weniger weit von der angrenzenden Oberfläche 37.2 der Auflage 34.2 vor,
als sich der Dichtvorsprung 38.2 von der ihn umgebenden
Innenwand 42.2 des Gehäuses 1 erhebt.
Die Gegenfläche 41.2 für die Anschläge 39.2 liegt
in dem ebenen Bereich der Innenwand 42.2 des Gehäuses 1 außerhalb
des Dichtvorsprungs 38.2. Die Funktion der Ausführungsform nach 7 erschließt sich
aus den vorstehenden Erläuterungen
zu den 1 bis 4, so dass zur Vermeidung von
Wiederholungen wiederum auf diese verwiesen wird.
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Bei
der in 8 schematisch veranschaulichten Gestaltung ist
an der Auflage 34.3 des Biegelements 35.3 ge genüber der
Mündung
der Düse 33.3 ein
von der Oberfläche 37.3 der
Auflage vorstehender, die ringförmig
geschlossene zweite Dichtstruktur 36.3 aufweisender ringförmiger Dichtvorsprung 38.3 vorgesehen.
Die zu der zweiten Dichtstruktur 36.3 korrespondierende
ringförmige
erste Dichtstruktur 40.3 ist dem Dichtvorsprung 38.3 gegenüberliegend an
der in diesem Bereich ebenen Innenwand 42.3 des Gehäuses 1 ausgeführt. Um
die erste Dichtstruktur 40.3 herum sind an der Innenwand 42.3 des
Gehäuses 1 sechs
freistehend von dieser vorstehende Anschläge 39.3 angeordnet.
Die Anschläge 39.3 stehen
dabei weniger weit von der angrenzenden Innenwand 42.3 des
Gehäuses 1 vor,
als sich der Dichtvorsprung 38.3 von der ihn umgebenden
Oberfläche 37.3 der
Auflage 34.3 erhebt. Die Gegenfläche 41.3 für die Anschläge 39.3 liegt
in dem ebenen Bereich der Auflage 34.3 des Biegelements 35.3 außerhalb des
Dichtvorsprungs 38.3. Die Funktion der Ausführungsform
nach 8 erschließt
sich aus den vorstehenden Erläuterungen
zu den 1 bis 4, so dass zur Vermeidung von
Wiederholungen abermals auf diese verwiesen wird.