DE102016002234B3

DE102016002234B3 - Federnde Dichtung

Info

Publication number: DE102016002234B3
Application number: DE102016002234.5A
Authority: DE
Inventors: Bruno Staiger
Original assignee: Staiger GmbH and Co KG
Current assignee: Staiger GmbH and Co KG
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2036-02-26

Abstract

Die Federnde Dichtung ist für ein Ventil vorgesehen und weist ein Elastomer und eine Flachformfeder mit mindestens einem Federsteg und mindestens einer Trennung auf. Zwischen der Flachformfeder und dem Elastomer befindet sich mindestens ein Flachformträger und die Anordnung ist so getroffen, dass sich in der Federstegtrennung keinerlei Elastomer befindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine federnde Dichtung für ein Ventil mit einem Elastomer und einer Flachformfeder, die mindestens einen Federsteg und mindestens eine Trennung aufweist.
Aus der DE 198 51 143 B4 ist ein bewährtes Ventil bekannt, das eine Dichtplatte offenbart, die ein Elastomer mit einer Flachformfeder aufweist, die voneinander getrennte Federstege besitzt. Die Flachformfeder ist von dem Elastomer so umspritzt, dass sich letzteres auch in den Trennungen bzw. Aussparungen zwischen den Federstegen befindet, wodurch eine Beeinträchtigung des Federungsverhaltens und in den Federsteg- und Aussparungsbereichen Verletzungen bzw. Risse im Elastomer auftreten können. Der Durchmesser der Flachformfeder ist zudem größer als der Durchmesser der Elastomerumspritzung, so dass ein Federumfangsrand aus dem Elastomer herausragt.
Die DE 10 2004 011 050 A1 offenbart eine Pumpe mit einer Pumpmembran, die aus einer Flachformfeder und einem Elastomermantel gebildet ist. Die Flachformfeder weist durch Aussparungen beabstandete Federstege auf. Der Elastomermantel umschließt die Flachformfeder an den einander gegenüberliegenden Seiten und füllt auch die Aussparungen zwischen den Federstegen aus.
Es ist außerdem bekannt, in Elastomerdichtungen Gewebeeinlagen vorzusehen, um die mechanische Festigkeit zu erhöhen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine federnde Dichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass mit einfachen Mitteln Risse im Elastomer vermieden und eine Verbesserung des Federungsverhaltens sowie eine dauerhaft zuverlässige Funktionssicherheit auch bei hohen Betriebsdrücken erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
Weitere Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer Darstellung bevorzugte Ausführungsformen als Beispiel zeigt. Es stellen dar:
1 eine erfindungsgemäße federnde Dichtung mit einer integrierten Flachformfeder in einer stark vergrößerten Querschnittsansicht,
2 die Flachformfeder der 1 in einer Seitenansicht,
3 eine Flachformfeder in Seitenansicht ähnlich der 2 und
4 eine Flachformfeder in Seitenansicht ähnlich der 3, jedoch in einer anderen Ausführung.
Die in der 1 dargestellte federnde Dichtung 1 der vorliegenden Erfindung ist als flache, kompakte Baueinheit ausgeführt und weist eine kreisscheibenförmige Konfiguration mit einer Mittenachse 2 auf, die ein Durchgangsloch 3 durchsetzt. Die federnde Dichtung 1 besteht aus einer Flachformfeder 4 sowie zwei Flachformträgern 5, 6 und einem Elastomer 7.
Die in der 2 dargestellte Flachformfeder 4 ist im Wesentlichen als dünne Scheibe ausgeführt und kann zweckmäßig aus einem rost- und säurebeständigen Edelstahlblech herausgestanzt oder herausgeätzt sein. Sie kann aber auch aus einem sich federelastisch zurückstellenden Kunststoffmaterial hergestellt sein, das temperaturbeständig ist und den sonstigen Anwendungsbedingungen genügt. Außer dem Durchgangsloch 3 weist die Flachformfeder 4 drei Federstege 8 und drei Trennungen 9 auf. Die Federstege 8 und die Trennungen 9 sind in einer Ebene etwa spiralförmig, jedoch um 120° versetzt angeordnet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die Federstege 8 und die dazwischen verlaufenden Trennungen 9 ungefähr die gleiche Breite auf, so dass zwischen den Federstegen 8 ein deutlicher Abstand besteht. Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Federstege 8 breiter auszubilden als die Trennungen 9 oder umgekehrt die Trennungen 9 breiter auszubilden als die Federstege 8.
Die in der 3 gezeigte rundscheibenförmige Flachformfeder 10 kann zweckmäßig ebenfalls aus einem dünnen rost- und säurebeständigen Edelstahlblech herausgeätzt sein. Sie weist ein Durchgangsloch 11 mit der Mittenachse 2 auf und besitzt praktisch nur einen einzigen Federsteg 12 und eine einzige Trennung 13, die in der Scheibenebene annähernd kreisrund spiralförmig ausgebildet sind. Die Breite der spiralförmig verlaufenden Trennung 13 zwischen den Windungen des spiralförmigen Federstegs 12 ist ungefähr gleich der Breite des Federstegs 12, wodurch ein Abstand gebildet ist. Auch in diesem Falle liegt es im Rahmen der Erfindung, die Abstandsbreite der Trennung 13 größer oder kleiner auszubilden als die Breite des Federstegs 12.
Die der 4 zu entnehmende rundscheibenförmige Flachformfeder 14 weist ein Durchgangsloch 15 mit der Mittenachse 2 auf, ist aber nicht aus einem dünnen Blech, sondern zweckmäßig aus einem dünnen Federdraht hergestellt worden, der zum Beispiel aus einem rost- und säurebeständigem Edelstahl oder aus einem Kunststoff bestehen kann. Der Federdraht kann im Querschnitt rund oder oval oder rechteckig sein oder einen anderen Querschnitt haben. Der Federdraht bildet den somit einzigen Federsteg 16 dieser Flachformfeder 14 und ist in der Scheibenebene annähernd kreisrund spiralförmig gewickelt. Die Drahtwicklung wurde so ausgeführt, dass die ebenfalls annähernd kreisrund und spiralförmig ausgebildete Trennung 17 zwischen den Windungen des Federstegs 16 etwa gleich der Breite des Federstegs 16 ist, so dass ein Abstand gebildet ist. Bei der Flachformfeder 14 liegt es ebenfalls im Rahmen der Erfindung, die Abstandsbreite der Trennung 17 zwischen den Windungen des Federstegs 16 größer oder kleiner zu gestalten als die Breite des Federstegs 16.
Der 1 ist zu entnehmen, dass an der einen (linken) Seite der Flachformfeder 4 der Flachformträger 5 und an der gegenüberliegenden (rechten) Flachformfederseite der Flachformträger 6 angeordnet ist. Die Flachformfeder 4 befindet sich also zwischen den beiden seitlich eng anliegenden Flachformträgern 5, 6. Die Flachformträger 5, 6 sind im Durchmesser größer als die Flachformfeder 4, so dass letztere von Umfangsrändern 18, 19 der Flachformträger 5, 6 überragt ist. Die überstehenden Umfangsränder 18, 19 können in der Ebene der Flachformfeder 4 vorzugsweise durch Verschweißung miteinander verbunden sein, so dass die Flachformfeder 4 ringsum kompakt umhüllt und eingeschweißt ist.
Die Flachformträger 5, 6 können zum Beispiel durch Aufrauung und/oder Perforierung als entsprechend vorbereitete Folie oder vorteilhaft als Gewebe oder Gewirke ausgebildet sein und vorzugsweise aus dünnen Glasseiden- oder Kunststofffäden bestehen, die eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen.
Das Elastomer 7 der in 1 dargestellten federnden Dichtung 1 umschließt bevorzugt durch Vulkanisation die Flachformträger 5, 6, zwischen denen die Flachformfeder 4 eingebettet ist, an beiden Seiten und am Außenumfang. Es kann darüber hinaus auch vorteilhaft sein, das Elastomer 7 zusätzlich als Begrenzungswand des Durchgangslochs 3 vorzusehen, so dass die Flachformfeder 4 und die Flachformträger 5, 6 allseits in dem Elastomer 7 eingebettet bzw. von letzterem hermetisch dicht umschlossen sind.
Am Außenumfang der federnden Dichtung 1 ist das Elastomer 7 als Dichtwulst 20 ausgebildet, der die Umfangsränder 18, 19 der Flachformträger 5, 6 umfasst. An den Außenkanten des Dichtwulstes 20, die als Dichtlippen 21, 22 ausgebildet sind, weist die federnde Dichtung 1 ihre größte Dicke auf.
Zu den zum Beispiel als Gewebe oder Gewirke ausgebildeten Flachformträgern 5, 6 sei noch angemerkt, dass die Maschenweite bzw. die freien Öffnungen der Gewebemaschen zweckmäßig so ausgeführt und bemessen sind, dass beim Aufbringen bzw. Vulkanisieren des Elastomers 7 letzteres wohl in die Gewebemaschenöffnungen eindringen kann, aber keinesfalls bis zu den Trennungen 9, 13, 17 der Flachformfedern 4, 10, 14 gelangt. Das heißt, die Trennungen 9, 13, 17 zwischen den Federstegen 8, 12, 16 sind stets absolut elastomerfrei. Damit ist gewährleistet, dass sich die Federstege 8, 12, 16 in diesem Bereich der Flachformfedern 4, 10, 14 für eine optimale Federungsfunktion im Wesentlichen ungehindert frei bewegen können. Die Flachformträger 5, 6 bewirken zudem, dass das Elastomer 7 nicht durch Bewegungen der Federstege 8, 12, 16 beeinträchtigt wird.
Die federnde Dichtung 1 kann zweckmäßig mittels einer Verbindung an einem Anker positioniert sein, der einem elektromagnetischen Antrieb zugehörig ist und zum wahlweisen Öffnen und Schließen des Ventildurchgangs axial verlagerbar ist. Der Anker kann zum Beispiel stabförmig, insbesondere aber als scheibenförmiger Plattenanker ausgeführt sein.
Die Verbindung der federnden Dichtung 1 mit dem Anker kann als feste Nietverbindung ausgeführt sein. In einer bevorzugten Ausführung ist die Verbindung als gegebenenfalls lösbare Schraubverbindung ausgebildet, die im Bereich der Mittenachse 2 angeordnet ist. Die Schraubverbindung selbst kann im Wesentlichen einen Gewindezapfen aufweisen, der in eine Gewindehülse einschraubbar ist. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, den Gewindezapfen entweder an der federnden Dichtung 1 oder an dem Anker des elektromagnetischen Antriebs anzuordnen. Die Gewindehülse befindet sich demzufolge dann an dem jeweils anderen Teil, also entweder am Anker oder an der federnden Dichtung 1.

Claims

Federnde Dichtung (1) für ein Ventil mit einem Elastomer (7) und einer Flachformfeder (4, 10, 14), die mindestens einen Federsteg (8, 12, 16) und mindestens eine Trennung (9, 13, 17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Flachformfeder (4, 10, 14) und dem Elastomer (7) mindestens ein Flachformträger (5, 6) angeordnet und die Trennung (9, 13, 17) elastomerfrei ist.
Federnde Dichtung (1) nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachformfeder (4, 10, 14) zwischen zwei Flachformträgern (5, 6) angeordnet ist.
Federnde Dichtung (1) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer (7) an den der Flachformfeder (4, 10, 14) abgewandten Außenseiten der beiden Flachformträger (5, 6) angeordnet ist.
Federnde Dichtung (1) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachformfeder (4, 10, 14) zwischen den Flachformträgern (5, 6) eingeschweißt ist.
Federnde Dichtung (1) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachformträger (5, 6) die Flachformfeder (4, 10, 14) mit einem Umfangsrand (18, 19) überragen.
Federnde Dichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die überragenden Umfangsränder (18, 19) der Flachformträger (5, 6) in der Ebene der Flachformfeder (4, 10, 14) miteinander verbunden sind.
Federnde Dichtung (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die die Flachformfeder (4, 10, 14) umhüllenden Flachformträger (5, 6) und deren Umfangsränder (18, 19) mindestens seitlich und umfänglich in dem Elastomer (7) eingebettet sind.
Federnde Dichtung (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer (7) einen den Umfangsrand (18, 19) der Flachformträger (5, 6) umfassenden Dichtwulst (20) aufweist.
Federnde Dichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtwulst (20) des Elastomers (7) mindestens eine Dichtlippe (21, 22) aufweist.
Federnde Dichtung (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachformfeder (4, 10, 14), die Flachformträger (5, 6) mit dem Umfangsrand (18, 19) und das Elastomer (7) mit dem Dichtwulst (20) im Wesentlichen als kreisscheibenförmige flache Baueinheit zusammengefasst sind, die ein zentrales Durchgangsloch (3) aufweist.
Federnde Dichtung (1) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachformfeder (4, 10, 14) mit dem Federsteg (8, 12) und der Trennung (9, 13) aus einer dünnen Scheibe ausgestanzt und/oder herausgeätzt ist.
Federnde Dichtung (1) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachformfeder (14) aus einem den Federsteg (16) und die Trennung (17) bildenden, in einer Ebene spiralförmig gewickelten Draht hergestellt ist.
Federnde Dichtung (1) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachformträger (5, 6) aus einem Gewebe oder Gewirke hergestellt ist.
Federnde Dichtung (1) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachformträger (5, 6) aus einer Folie hergestellt ist.
Federnde Dichtung (1) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mittels einer bezüglich einer Mittenachse (2) zentralen Verbindung an einem axial verlagerbaren Anker des Ventils befestigbar ist.
Federnde Dichtung (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung als Schraubverbindung ausgebildet ist und einen wahlweise an der federnden Dichtung oder dem Anker angeordneten Gewindezapfen besitzt, der in eine wahlweise am Anker oder der federnden Dichtung angeordnete Gewindehülse eingreift.