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Die
Erfindung betrifft Ventil mit drehbarem Ventilglied, mit einem Ventilgehäuse,
das eine Ventilkammer begrenzt, in der ein um eine Drehachse verdrehbares
Ventilglied angeordnet ist, das an seiner bezüglich der
Drehachse radial nach außen orientierten Mantelfläche
eine erste Durchgangskanalmündung eines es durchsetzenden
Durchgangskanals aufweist, die bei in eine Offenstellung verdrehtem Ventilglied
mit einer umfangsseitig in die Ventilkammer einmündenden
und von einer der Mantelfläche des Ventilgliedes zugewandten
Dichtfläche umrahmten ersten Gehäusekanalmündung
eines im Ventilgehäuse verlaufenden ersten Gehäusekanals
fluchtet, wobei mindestens ein Umfangsabschnitt der Mantelfläche
des Ventilgliedes eine als Kreiszylinderfläche ausgebildete
Schließfläche bildet, die bei in eine Schließstellung
gedrehtem Ventilglied unter Abdeckung der ersten Gehäusekanalmündung
an der Dichtfläche anliegt.
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Ein
aus der
DE 30 23 927
A1 bekanntes Ventil dieser Art verfügt über
ein schalenförmig ausgebildetes Ventilglied mit einer als
Schließfläche fungierenden kreiszylindrischen
Mantelfläche. In der Schließstellung liegt die
Schließfläche an einer am Gehäuse fixierten
Dichtfläche an, die eine zu einem ersten Gehäusekanal
gehörende erste Gehäusekanalmündung umrahmt.
Dadurch ist das Ventil abgesperrt. Zum Öffnen des Ventils
wird das Ventilglied um eine Drehachse verdreht, so dass sich die Schließfläche
von der Dichtfläche entfernt und ein das Ventilglied durchsetzender
Durchgangskanal mit dem vorgenannten Gehäusekanal fluchtet.
Indem die Drehachse des Ventilglieds zweifach exzentrisch zum Krümmungszentrum
der Schließfläche platziert ist, kann einer Beschädigung
der Dichtfläche beim Verdrehen des Ventilgliedes vorgebeugt
werden, da die Schließfläche beim Verdrehen des
Ventilgliedes von der Dichtfläche abhebt. Die Herstellung
und Lagerung des Ventilgliedes ist allerdings relativ aufwändig.
Auch besteht die Problematik, dass sich das Ventilglied aufgrund
der herrschenden Hebelverhältnisse möglicherweise
unerwünscht verdreht, wenn das Ventil in Verbindung mit
hohen Fluidkräften Erschütterungen ausgesetzt
ist.
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Aus
der
DE-PS 666 017 ist
ein Absperrventil bekannt, dessen Ventilglied kugelförmig
ausgebildet und zum gleichen Zweck wie das Ventilglied der
DE 30 23 927 A1 exzentrisch
drehgelagert ist.
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Aus
der
DE 203 04 623
U1 ist ein Drehschieberventil bekannt, das ein kreiszylindrisches
Ventilglied aufweist, welches von einer im Ventilgehäuse angeordneten
gummielastischen Buchse umschlossen ist. Die Buchse dient zur Drehlagerung
und gleichzeitigen Abdichtung. Aufgrund der von der Buchse ausgeübten
radialen Vorspannung kann bei der Drehbetätigung des Ventilgliedes,
insbesondere nach längerer Betriebspause, eine gewissen Schwergängigkeit
auftreten. Auch der Verschleiß wird durch das Anpressen
der Buchse an das Ventilglied begünstigt.
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Aus
der
DE-AS 1 055 905 ist
eine Absperrvorrichtung bekannt, bei der die Dichtfläche
an einem im Ventilgehäuse verschiebbar gelagerten Ringkolben
angeordnet ist. Der Ringkolben wird durch Federkraft an das Ventilglied
angedrückt, was beim Ver drehen des Ventilgliedes einen
erhöhten Verschleiß zur Folge haben kann.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventil mit drehbarem
Ventilglied zu schaffen, das sich trotz hoher Abdichtqualität
durch einen geringen Verschleiß auszeichnet.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs
genannten Merkmalen vorgesehen, dass das Krümmungszentrum
der Schließfläche mit der Drehachse des Ventilgliedes
zusammenfällt und dass die erste Durchgangskanalmündung
an einem sich in der Umfangsrichtung des Ventilgliedes an die Schließfläche
anschließenden weiteren Umfangsabschnitt der Mantelfläche
des Ventilgliedes angeordnet ist, der als Zylinderfläche
mit bezüglich der Schließfläche geringerer
Krümmung ausgebildet ist.
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Auf
diese Weise liegt die Zylinderfläche des die erste Durchgangskanalmündung
aufweisenden weiteren Umfangsabschnittes radial innerhalb der Mantelfläche
eines die Schließfläche beinhaltenden gedachten
Kreiszylinders. Ventilglied und Dichtfläche können
derart relativ zueinander angeordnet werden, dass die Schließfläche
in der Schließstellung des Ventilgliedes mit der für
eine zuverlässige Abdichtung angestrebten Vorspannung an
der Dichtfläche anliegt. Nimmt das Ventilglied die Offenstellung
ein, liegt der Dichtfläche der weitere Umfangsabschnitt gegenüber,
der aufgrund seiner geringeren Krümmung die Dichtfläche
im Vergleich zur Schließfläche weniger stark oder überhaupt
nicht beaufschlagt. Da sich der Überdeckungsgrad zwischen
der Schließfläche und der Dichtfläche
beim Verdrehen des Ventilgliedes allmählich verändert,
wird die Dichtfläche bei der Ventilbetätigung
mit sich verändernder Flächenüberdeckung
von der Schließfläche beaufschlagt, was zum einenden
Verschleiß und zum anderen die er forderliche Drehbetätigungskraft
reduziert. Gleichwohl lässt sich das Ventilglied und somit
das gesamte Ventil relativ einfach und kostengünstig herstellen.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
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Es
ist zweckmäßig, den weiteren Umfangsabschnitt
der Mantelfläche wie die Schließfläche
in Form einer Kreiszylinderfläche auszubilden. Deren Krümmungsradius
ist dann größer als derjenige der Schließfläche.
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Als
optimale Platzierung der Drehachse wird eine Position auf der Mittelsenkrechten
der Querschnittsfläche der in der Schließstellung
zu verschließenden ersten Gehäusekanalmündung
angesehen. Hier kann ein durch den ersten Gehäusekanal
zugeführtes Fluid das Ventilglied in der Schließstellung nur
symmetrisch beaufschlagen, so dass auch unter ungünstigen
Umgebungsbedingungen ein unerwünschtes selbsttätiges
Verdrehen des Ventilgliedes ausgeschlossen ist.
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Vorzugsweise
wird die Anordnung so getroffen, dass das Umschalten zwischen der
Schließstellung und der Offenstellung ein Verdrehen des
Ventilgliedes von 90° erfordert. Insbesondere in diesem Zusammenhang
ist es von Vorteil, wenn die Schließfläche und
der weitere Umfangsabschnitt derart relativ zueinander angeordnet
sind, dass ihre beiden Krümmungszentren bei Einnahme der
Offenstellung des Ventilgliedes gemeinsam auf der Mittelsenkrechten
der Querschnittsfläche der ersten Gehäusekanalmündung
liegen, allerdings mit einem gewissen Versatz in der Achsrichtung
der Mittelsenkrechten.
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Die
Umfangserstreckung des die erste Durchgangskanalmündung
aufweisenden weiteren Umfangsabschnittes beträgt zweckmäßigerweise
zumindest im Wesentlichen 90°.
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Ein
sanfter Übergang zwischen den diversen Umfangsabschnitten
der Mantelfläche des Ventilgliedes ist gewährleistet,
wenn sich der weitere Umfangsabschnitt direkt an die Schließfläche
anschließt.
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Vorzugsweise
setzt sich die Mantelfläche des Ventilgliedes aus lediglich
zwei Umfangsabschnitten zusammen, und zwar aus einem die mindestens
eine Schließfläche enthaltenden kreiszylindrischen
Umfangsabschnitt und dem zylindrischen, vorzugsweise ebenfalls kreiszylindrischen
weiteren Umfangsabschnitt. Die Schließfläche kann
dabei je nach Auslegung des Ventils und insbesondere in Abhängigkeit
davon, ob die der ersten Durchgangskanalmündung entgegengesetzte
zweite Durchgangskanalmündung auch an der Mantelfläche
oder stirnseitig am Ventilglied angeordnet ist, nur einen Teil oder
den gesamten erstgenannten kreiszylindrischen Umfangsabschnitt einnehmen.
Jedenfalls erstreckt sich der kreiszylindrische Umfangsabschnitt
auf diese Weise zwischen den beiden ineinander entgegengesetzte
Umfangsrichtungen weisenden Endbereichen des die erste Durchgangskanalmündung
aufweisenden weiteren Umfangsabschnittes.
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Zweckmäßig
ist eine Ausgestaltung, bei der der weitere Um fangsabschnitt in
der Offenstellung des Ventilgliedes an der Dichtfläche
anliegt, aufgrund seines geringeren Abstandes zur Drehachse die Pressung
der Dichtfläche jedoch verglichen mit der Schließstellung
verringert ist. Man kann somit erreichen, dass die Mantelfläche
des Ventilgliedes unabhängig von der Drehposition ständig
an der Dichtfläche anliegt, so dass sich zwischen Dichtfläche
und Mantelfläche des Ventilgliedes keine die Dichtqualität beeinträchtigenden
Verunreinigungen ablagern können.
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Die
Dichtfläche ist zweckmäßigerweise von einem
elastisch nachgiebigen Material gebildet, insbesondere ein Material
mit gummielastischen Eigenschaften. Vorzugsweise ist sie Bestandteil
einer sich am Ventilgehäuse abstützenden, die
erste Kanalmündung umschließenden ringförmigen
Dichtung. Selbige kann direkt am Ventilgehäuse fixiert
sein oder ist in vorteilhafter Weise Bestandteil einer koaxial in
den zugeordneten Gehäusekanal eingesetzten ringförmigen
Dichtungspatrone. Zur axialen Fixierung einer solchen Dichtungspatrone
kann in den zugeordneten Gehäusekanal ein ringförmiges
Schraubelement eingeschraubt sein.
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Um
das Ventil als Absperrventil einsetzen zu können, mündet
der Durchgangskanal zweckmäßigerweise mit einer
bezüglich der ersten Durchgangskanalmündung in
Umfangsrichtung versetzten zweiten Durchgangskanalmündung
zur Mantelfläche des Ventilgliedes aus, wobei diese zweite
Durchgangskanalmündung selbstverständlich außerhalb
der Schließfläche liegt. Ein das Ventilgehäuse
durchsetzender zweiter Gehäusekanal mündet umfangsseitig so
in die Ventilkammer ein, dass er in der Offenstellung mit dem Durchgangskanal
kommuniziert und folglich eine Fluidströmung zwischen den
beiden Gehäusekanälen möglich ist. Da
es zum Absperren des Fluiddurchganges ausreicht, die Schließfläche
vor die erste Durchgangskanalmündung zu verlagern, muss
der zum zweiten Gehäusekanal gehörenden zweiten
Gehäusekanalmündung kein eigenes gummielastisches
Dichtmittel zugeordnet sein.
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Der
Durchgangskanal könnte in dem Ventilglied auch einen dahingehenden
Verlauf haben, dass seine zweite Durchgangskanal mündung
stirnseitig am Ventilglied angeordnet und axial orientiert ist.
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Soll
das Ventil als 3/2-Wegeventil betrieben werden, bildet man den Durchgangskanal
des Ventilgliedes mit drei in Umfangsrichtung zueinander versetzten
Durchgangskanalmündungen aus und sieht außerdem
zweckmäßigerweise drei Gehäusekanäle vor,
von denen zwei Stück mit einer Dichtfläche ausgestattet
sind, mit denen die Schließfläche des Ventilgliedes
abwechselnd kooperieren kann.
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Bei
einem besonders einfachen Aufbau des Ventils ist das Ventilgehäuse
von einer Durchtrittsöffnung durchsetzt, in die ein das
Ventilglied ausbildender einstückiger Drehkörper
eingesteckt ist, der auf der einen Seite einen außerhalb
des Ventilgehäuses angeordneten Drehbetätigungsabschnitt
aufweist und auf der entgegengesetzten Seite mit einem Halteelement
verrastet ist, das sich zur Fixierung des Drehkörpers am
Ventilgehäuse abstützt.
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Das
Ventilglied kann mehrere in seiner Umfangsrichtung versetzt zueinander
angeordnete kreiszylindrische Schließflächen aufweisen,
insbesondere derart, dass wenigstens zwei solcher Schließflächen
alternativ in einer Schließstellung positionierbar sind.
Es eröffnet sich auf diese Weise insbesondere die Möglichkeit,
das Ventilglied zum Absperren des Fluiddurchganges ausgehend von
seiner Offenstellung wahlweise im Uhrzeigersinn oder entgegen dem
Uhrzeigersinn zu verdrehen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher
erläutert. In dieser zeigen:
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1 eine
bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Ventils in einer perspektivischen Darstellung,
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2 das
Ventil aus 1 im Längsschnitt gemäß Schnittlinie
II-II in der Offenstellung des Ventilgliedes,
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3 einen
Längsschnitt durch das Ventil aus 1 gemäß Schnittlinie
III-III, wiederum in der Offenstellung des Ventilgliedes,
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4 einen
Längsschnitt analog 2 durch
das Ventil aus 1, wobei das Ventilglied die Schließstellung
einnimmt,
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5 einen
Längsschnitt analog 3 durch
das Ventil aus 1, wobei das Ventilglied die Schließstellung
einnimmt, und
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6 bis 8 vergrößerte
Einzeldarstellungen des Ventils im Bereich des Ventilgliedes und des
ihm zugeordneten ersten Gehäusekanals in einem Längsschnitt
gemäß Schnittlinie III-III, wobei 6 die
Offenstellung, 7 eine Zwischenstellung und 8 die
Schließstellung zeigt.
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Das
in seiner Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Ventil
ist beim Ausführungsbeispiel als 2/2-Wegeventil konzipiert
und insbesondere als Absperrventil einsetzbar. Durch einfache Modifikation, beispielsweise
wie in 5 gepunktet eingezeichnet, kann das Ventil 1 als
auch 3/2-Wegeventil betrieben werden.
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Das
Ventil 1 verfügt überein Ventilgehäuse 2, beispielsweise
aus Kunststoff und/oder aus Metall bestehend, das eine Ventilkammer 3 umgrenzt,
die vorzugsweise Bestandteil einer das Ventilgehäuse 2 quer
zu seiner Längsachse 4 durchsetzenden Durchtrittsöffnung 5 ist.
Die Ventilkammer 3 ist bevorzugt kreiszylindrisch konturiert
und verfügt über eine zur Längsachse 4 des
Ventilgehäuses 2 rechtwinkeligen Längsachse 6.
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In
der Ventilkammer 3 sitzt drehbar ein längliches
Ventilglied 7. Zu seiner Drehbetätigung ist es mit
einem außerhalb des Ventilgehäuses 2 angeordneten,
beispielsweise als Knebel ausgebildeten Drehbetätigungsabschnitt 8 drehfest
verbunden. Vorzugsweise sind das Ventilglied 7 und der
Drehbetätigungsabschnitt 8 einstückige
Bestandteile eines in die Durchtrittsöffnung 5 eingesteckten
Drehkörpers 12.
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Die
Einstecktiefe des Drehkörpers 12 ist durch eine
im Übergangsbereich zwischen dem Drehbetätigungsabschnitt 8 und
dem Ventilglied 7 ausgebildete erste Anschlagfläche 13 des
Drehkörpers 12 definiert, die an der Außenfläche
des Ventilgehäuses 2 anliegt. Damit der Drehkörper 12 in Achsrichtung
der Längsachse 6 unbeweglich am Ventilgehäuse 2 fixiert
ist, ist an der dem Drehbetätigungsabschnitt 8 entgegengesetzten
Stirnseite des Ventilgliedes 7 von außen her ein
Halteelement 14 fixiert, das mit einer der ersten Anschlagfläche 13 zugewandten
zweiten Anschlagfläche 15 ebenfalls am Ventilgehäuse 2 abgestützt
ist. Das Halteelement 14 ist zweckmäßigerweise
durch Rastverbindungsmittel 11 am Ventilglied 7 befestigt.
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Die
Ventilkammer 3 ist zur Umgebung hin axial durch je eine
ringförmige Dichtung 16, 17 abgedichtet,
die am Ventilglied 7 fixiert ist und mit der Innenumfangsfläche
der Durchtrittsöffnung 5 in Dichtkontakt steht.
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Das
Ventilglied 7 hat eine Längsachse 18, die
zweckmäßigerweise mit der Längsachse 6 der Ventilkammer 3 zusammenfällt.
Die bezüglich der Längsachse 18 radial
nach außen weisende Umfangsfläche des Ventilgliedes 7 sei
als Mantelfläche 22 bezeichnet.
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Innerhalb
der Ventilkammer 3 ist das Ventilglied 7 von einem
Durchgangskanal 23 quer durchsetzt. Dieser mündet
an in Umfangsrichtung zueinander beabstandeten Stellen mit einer
ersten Durchgangskanalmündung 24 und einer zweiten
Durchgangskanalmündung 25 zu der Mantelfläche 22 aus. Vorzugsweise
erstreckt sich der Durchgangskanal 23 linear und insbesondere
rechtwinkelig zu der Längsachse 18 durch das Ventilglied 7 hindurch.
Die beiden Durchgangskanalmündungen 24, 25 sind
dadurch einander diametral entgegengesetzt orientiert. Ein abgewinkelter
Verlauf wäre ebenfalls möglich.
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In
dem Ventilgehäuse 2 verlaufen ein erster Gehäusekanal 26 und
ein zweiter Gehäusekanal 27. Beide Kanäle
münden jeweils mit einer Anschlussöffnung 28, 29 zur
Außenfläche des Ventilgehäuses 2 aus,
wobei den Anschlussöffnungen Anschlussmittel 32 – beispielsweise
Innengewinde oder Steckverbindungsmittel – zugeordnet sein
können, die den Anschluss von wegführenden Fluidleitungen
ermöglichen.
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Exemplarisch
sind die beiden Anschlussöffnungen 28, 29 einander
entgegengesetzt in Achsrichtung der Längsachse 4 orientiert.
Außerdem fallen die Längsachsen der beiden Gehäusekanäle 26, 27 mit
der Längsachse 4 des Ventilgehäuses 2 zusammen.
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Beide
Gehäusekanäle 26, 27 münden
mit ihren den Anschlussöffnungen 28, 29 entgegengesetzten
Endbereichen umfangsseitig in die Ventilkammer 3 ein. Die
Ventilkammer 3 hat eine kreiszy lindrische Wandfläche 33,
zu der der erste Gehäusekanal 26 mit einer ersten
Gehäusekanalmündung 34 und der zweite
Gehäusekanal 27 mit einer zweiten Gehäusekanalmündung 35 ausmündet.
Die beiden Gehäusekanalausmündungen 34, 35 liegen
sich vorzugsweise diametral gegenüber. Ihr gegenseitiger
Winkelabstand um die Längsachse 6 herum entspricht
demjenigen zwischen den beiden Durchgangskanalmündungen 24, 25.
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In
Achsrichtung der Längsachse 3 liegen die Durchgangskanalmündungen 24, 25 und
Gehäusekanalmündungen 34, 35 auf
gleicher Höhe. Somit kann das Ventilglied 7 relativ
zum Ventilgehäuse 2 in eine aus 2, 3 und 6 ersichtliche
Offenstellung verdreht werden, in der die erste Durchgangskanalmündung 24 mit
der ersten Gehäusekanalmündung 34 fluchtet
und gleichzeitig die zweite Durchgangskanalmündung 25 mit
der zweiten Gehäusekanalmündung 35 fluchtet.
Ein beispielsweise durch den ersten Gehäusekanal 26 gemäß Pfeil 36 zugeführtes
Fluid – sei es gasförmig oder flüssig
oder auf sonstige Weise fließfähig – kann
somit durch das Ventilglied 7 hindurchströmen
und das Ventilgehäuse 2 über den zweiten
Gehäusekanal 27 hindurch wieder verlassen.
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Abgesehen
von der Offenstellung kann das Ventilglied 7 durch Verdrehen
gemäß Pfeil 39 (7) in mindestens
eine, exemplarisch aus 4, 5 und 8 hervorgehende
Schließstellung verdreht werden. Hier ist nun wenigstens
die erste Gehäusekanalmündung 34 durch
das Ventilglied 7 verschlossen und dem gemäß Pfeil 36 zuströmenden
Strömungsmedium ist ein Durchtritt durch das Ventil 1 verwehrt.
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Zur
Drehlagerung bezüglich dem Ventilgehäuse 2 ist
an dem Ventilglied 7 in Achsrichtung der Längsachse 6 diesseits
und jenseits des Durchgangskanals 23 je ein kreiszylindrisch
konturierter Lagerabschnitt 37 angeordnet. Jeder Lagerabschnitt 37 greift
in eine von zwei ebenfalls kreiszylindrisch konturierten Lageraufnahmen 38 ein,
die von Längenabschnitten der Durchtriffsöffnung 5 diesseits
und jenseits der Ventilkammer 3 gebildet sind.
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Die
Längsachse 18 des Ventilgliedes 7 verläuft
mittig durch die Lagerabschnitte 37 und die dazu konzentrischen
Lageraufnahmen 38 und fällt mit der Drehachse 42 zusammen,
um die das Ventilglied 7 bei Einwirkung auf den Drehbetätigungsabschnitt 8 verdrehbar
ist, um es zwischen der Offenstellung und der Schließstellung
zu verdrehen.
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Die
bezüglich der Drehachse 42 radial nach außen
orientierte Mantelfläche 22 hat keine konstante
Krümmung. Sie ist unterteilt in einen kreiszylindrischen
ersten Umfangsabschnitt 43 und einen weiteren, zweiten
Umfangsabschnitt 44, der zylindrisch und vorzugsweise ebenfalls
kreiszylindrisch ausgebildet ist. Die Umfangserstreckung des ersten
Umfangsabschnittes 43 ist in 6 bei 43a durch
einen gekrümmten Doppelpfeil kenntlich gemacht. Der weitere,
zweite Umfangsabschnitt 44 nimmt die gesamte restliche
Bogenlänge ein.
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In
Bezug auf den kreiszylindrischen ersten Umfangsabschnitt 43 liegt
eine Besonderheit darin, dass dessen Krümmungszentrum 45 – im
eigentlichen Sinne eine Krümmungszentrumsachse – mit der
Drehachse 42 zusammenfällt. Wenn, wie beim Ausführungsbeispiel,
der Radius des ersten Umfangsabschnittes 43 demjenigen
der Ventilkammer 3 entspricht, gleitet somit beim Verdrehen
des Ventilgliedes 7 der kreiszylindrische erste Umfangsabschnitt 43 an
der kreiszylindrischen Wandfläche 33 der Ventilkammer 3 entlang.
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Ein
sich um das Krümmungszentrum 45 herum erstreckender
Teilbereich des ersten Umfangsabschnittes 43 bildet eine
Schließ fläche 46. Deren Umfangserstreckung
ist in 6 bei 46a durch einen gekrümmten
Doppelpfeil verdeutlicht.
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Die
erste Gehäusekanalmündung 34 ist von einendem
Ventilglied 7 zugewandten ringförmigen Dichtfläche 47 umrahmt.
Selbige ist am Ventilgehäuse 2 fixiert, wobei
sie direkt am Ventilgehäuse 2 angebracht sein
kann oder aber – wie beim Ausführungsbeispiel
Bestandteil eines als Dichtungspatrone 48 bezeichneten
Ringkörpers, der so koaxial in den ersten Gehäusekanal 26 eingesteckt
ist, dass die Dichtfläche 47 geringfügig über
die Wandfläche 33 nach innen in die Ventilkammer 3 hinein
vorsteht.
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Die
Dichtungspatrone 48 enthält zweckmäßigerweise
einen Tragring 52, der die Dichtfläche 47 trägt,
wobei die Dichtfläche 47 zweckmäßigerweise Bestandteil
eines gummielastischen Dichtungsringes 47a ist, der an
dem Tragring 52 befestigt ist. Tragring 52 und
Dichtungsring 47a können insbesondere als Zwei-Komponenten-Spritzgießteil
ausgeführt sein.
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Der
Dichtungsring 47a könnte auch ein eigenständiges
Element sein, ohne zugeordneten Tragring 52.
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An
Ort und Stelle im ersten Gehäusekanal 26 gehalten
wird die Dichtungspatrone 48 zweckmäßigerweise
durch ein sie rückseitig beaufschlagendes, in den ersten
Gehäusekanal 26 eingeschraubtes ringförmiges
Schraubelement 53.
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Wenn
das Ventilglied 7 in die Schließstellung verdreht
ist, liegt die kreiszylindrische Schließfläche 46 gemäß 8 vor
der ersten Gehäusekanalmündung 34, wobei
die gesamte Dichtfläche 47 an der Schließfläche 46 anliegt.
Die Umfangserstreckung 46a ist ausreichend groß gewählt,
um den geschilderten Dichtkontakt zu gewährleisten.
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Die
in Schließstellung positionierte Schließfläche 46 drückt
gegen die Dichtfläche 47, so dass letztere ein
Stück weit zusammengepresst wird und sich eine Gegenkraft
aufbaut, aus der eine die erforderliche Dichtqualität bewirkende
Flächenpressung resultiert.
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Die
Schließfläche 46 befindet sich in einem derjenigen
Umfangsbereiche der Mantelfläche 22, an dem keine
Durchgangskanalausmündung vorhanden ist. Somit ist die
Schließfläche 46 vollständig
geschlossen und sie kann zum Absperren des ersten Gehäusekanals 26 die
erste Gehäusekanalmündung 34 fluiddicht
abdecken.
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Der
oben erwähnte weitere, zweite Umfangsabschnitt 44 hingegen
erstreckt sich entlang desjenigen Umfangsbereiches der Mantelfläche 22, an
dem sich die erste Durchgangskanalmündung 24 befindet.
Letztere mündet also zu dem zweiten Umfangsabschnitt 44 aus.
Dessen Besonderheit liegt darin, dass er zwar ebenfalls als Zylinderfläche
ausgebildet ist, seine Krümmung jedoch geringer ist als diejenige
der Schließfläche 46.
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Im
konkreten Fall des Ausführungsbeispiels, bei dem der zweite
Umfangsabschnitt 44 kreiszylindrisch konturiert ist, bedeutet
dies, dass der in der Zeichnung mit Bezugsziffer R44 versehene Krümmungsradius
des zweiten Umfangsabschnittes 44 größer
ist als der mit Bezugsziffer R46 versehene Krümmungsradius
der Schließfläche 46.
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In 6 bis 8 ist
gestrichelt bei 54 die verlängerte Konturlinie
der Schließfläche 46 im Bereich des zweiten
Umfangsabschnittes 44 eingezeichnet, so dass man sehen
kann, dass der radiale Abstand zwischen dem zweiten Umfangsabschnitt 44 und
der Drehachse 42 geringer ist als der radiale Abstand zwischen
der Schließfläche 46 und der Drehachse 42.
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Eine
wesentliche Folge hiervon ist, dass die Dichtfläche 47 von
der Mantelfläche 22 des Ventilgliedes 7 in
der Offenstellung des Ventils 7 weniger stark beaufschlagt
wird als in der Schließstellung.
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Die
Dichtfläche 47 und der gegebenenfalls vorhandene
Dichtungsring 47a unterliegt somit bei geöffnetem
Ventil einer erheblich herabgesetzten Beanspruchung, was der Lebensdauer
zugute kommt. Außerdem lässt sich das Ventilglied 7 mit
verhältnismäßig geringer Kraft betätigen,
obgleich die Dichtfläche 47 in der Schließstellung
sehr stark an die Mantelfläche 22 angepresst wird.
Dies resultiert daraus, dass sich die Größe der
Kontaktzone, d. h. der Überlappungsgrad in der Drehrichtung 39,
zwischen Dichtfläche 47 und Schließfläche 46 verändert,
wenn das Ventilglied 7 zwischen der Schließstellung
und der Offenstellung verdreht wird. Die in 7 gezeigte Zwischenstellung
macht deutlich, dass die Dichtfläche 47 beim Übergang
zwischen der Schließstellung und der Offenstellung teilweise
an der Schließfläche 46 und teilweise
an dem zweiten Umfangsabschnitt 44 anliegt.
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Betrachtet
man die Dichtfläche 47 in Achsrichtung der zugeordneten
ersten Durchgangskanalmündung 24, so liegt ein
Längenabschnitt der ringförmigen Dichtfläche 47 an
der Schließfläche 46 und der andere Längenabschnitt
an dem zweiten Umfangsabschnitt 44 an.
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Die
Drehachse 42 des Ventilgliedes 7 liegt zweckmäßigerweise
auf der in 7 eingetragenen Mittelsenkrechten 55 der
durch einen Doppelpfeil angedeuteten Querschnittsfläche 56 der
ersten Gehäusekanalmündung 34.
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Die
durch einen gepunkteten Doppelpfeil angedeutete Umfangserstreckung 44a des
zweiten Umfangsabschnittes 44 liegt zweckmäßigerweise
im Bereich von etwa 90°. Die Offenstellung ist dann insbesondere
dadurch definiert, dass die Winkelhalbierende dieser Umfangserstreckung 44a mit
der Mittelsenkrechten 55 zusammenfällt. Hierbei
ergibt sich dann auch zweckmäßigerweise eine dahingehende Zuordnung,
dass das Krümmungszentrum 45 der Schließfläche 46,
welches zugleich das Krümmungszentrum des ersten Umfangsabschnittes 43 darstellt, ebenso
wie das Krümmungszentrum 57 des weiteren, zweiten
Umfangsabschnittes 44 auf der Mittelsenkrechten 55 liegen,
also auf einer geraden Linie, die rechtwinkelig zu der Querschnittsfläche 56 verläuft
und letztere im Zentrum schneidet.
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Wird
das Ventilglied 7 verdreht, bewegt sich das Krümmungszentrum 57 des
zweiten Umfangsabschnittes 44 auf einer Kreisbahn um die
Drehachse 18.
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Indem
sich der zweite Umfangsabschnitt 44 direkt an die Schließfläche 46 anschließt,
ergibt sich bei der Drehbewegung des Ventilgliedes 7 ein
sanfter Übergang der Dichtfläche 47 zwischen
den unterschiedlich stark gekrümmten ersten und zweiten
Umfangsabschnitten 43, 44 der Mantelfläche 22.
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Beim
Ausführungsbeispiel können ohne weiteres beide
sich in entgegengesetzten Umfangsrichtungen an den zweiten Umfangsabschnitt 44 anschließenden
Umfangsbereiche des ersten Umfangsabschnittes 43 als Schließflächen 46 genutzt werden.
Ausgehend von der Offenstellung kann somit durch wahlweises Verdrehen
in der einen oder anderen Richtung die Schließstellung
hervorgerufen werden.
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Da
der Dichtkontakt zwischen der Schließfläche 46 und
der um die erste Gehäusekanalmündung 34 herum
angeordneten Dichtfläche 47 ausreicht, um den
Fluiddurchgang abzusperren, kann um die zweite Gehäusekanalmündung 35 herum
auf eine Dichtfläche bzw. ein gummielastisches Dichtmittel
verzichtet werden.
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Soll
das Ventil als 3/2-Wegeventil genutzt werden, sieht man in der Wandfläche 33 zusätzlich zu
der ersten und zweiten Gehäusekanalmündung 34, 35 eine
in 5 gepunktet angedeutete dritte Gehäusekanalmündung 62 vor,
die zu einem das Ventilgehäuse 2 durchsetzenden
dritten Gehäusekanal 63 gehört. Der Durchgangskanal 23 verfügt
in diesem Fall zusätzlich noch über eine in Umfangsrichtung
bezüglich der ersten und zweiten Durchgangskanalmündung 24, 25 versetzte,
dritte Durchgangskanalmündung 64, wobei die umfangsmäßige
Verteilung der drei Gehäusekanalmündungen 34, 35, 62 und
der drei Durchgangskanalmündungen 24, 25, 64 um
die Drehachse 42 herum identisch ist. Die dritte Gehäusekanalmündung 62 ist
außerdem auch von einer Dichtfläche 47 umrahmt.
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Somit
kann bei einem 3/2-Wegeventil die Schließfläche 46 wahlweise
in einer mit der Dichtfläche 47 des ersten Gehäusekanals 26 oder
mit der Dichtfläche 47 des dritten Gehäusekanals 63 zusammenwirkenden
Schließstellung positioniert werden, um den zweiten Gehäusekanal 27 entweder
mit dem dritten Gehäusekanal 63 oder mit dem ersten
Gehäusekanal 26 fluidisch zu verbinden.
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Das
beispielhafte Ventil zeichnet sich durch wenige Einzelteile und
einen geringen Montageaufwand aus. Es kann sowohl im Unterdruckbereich
als auch im Überdruckbereich eingesetzt werden. Bei Verschleiß der
Dichtfläche 47 kann die Dichtungspatrone 48 problemlos
ausgetauscht werden. Der Übergang des Ventilgliedes in
die Schließstellung läuft sehr schonend und somit äußerst
verschleißarm ab. Die Schließfläche gleitet
leicht und ohne übermäßigen Kraftaufwand
in die Schließstellung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3023927
A1 [0002, 0003]
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