DE4212579A1 - Dichtungsanordnung für ein Steuerscheibenventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für ein Steuerscheibenventil mit

• a) mindestens einer Dichtung;
• b) mindestens zwei Durchtrittsöffnungen für ein strömendes Medium, die gegeneinander und nach außen durch die Dichtung abgedichtet sind;
• c) einer Kammerung aus starrem Material, an welcher die Dichtung beidseits zur Stabilisierung anliegt und über welche die Dichtung um einen bestimmten Betrag übersteht.

Derartige Dichtungsanordnungen sind aus der DE-OS 35 09 610 in verschiedenen Ausführungsarten bekannt. Eine hiervon ist so gestaltet, daß die Dichtung in einer Nut einer starren Grundplatte eingelegt ist; die seitlichen Wände der Nut können dabei als "Kammerung" aufgefaßt werden, über welche die Dichtung um einen bestimmten Betrag übersteht. Am Rande erwähnt ist in der DE-OS 35 09 610 eine Ausführungs­ form, bei welcher die Dichtung entlang ihrer Außenkontur an der komplementär geformten Kontur einer Ausnehmung einer starren Grundplatte anliegt, während die Innenseiten der in sich geschlossenen Dichtungsbereiche durch eingesetzte Formringe aus starrem Material stabilisiert sind. Die eigentliche Lehre der DE-OS 35 09 610 geht dahin, durch möglichst günstige Gestaltung der Kontur, welche die Ausneh­ mung in der starren Grundplatte besitzt, zusätzliche starre Formringe auf der Innenseite der Dichtung zu vermeiden.

Ähnliche Dichtungsanordnungen sind aus der DE-OS 29 29 199 oder der DE-OS 28 56 028 bekannt.

In allen diesen Fällen ist die Kammerung der Dichtung überall gleich hoch, so daß also die Dichtung überall um den gleichen Betrag über die Kammerung übersteht. Da die Härte der Dichtung im wesentlichen durch das Extrusionsverhalten vorgegeben ist, wird die Dichtung insgesamt verhältnismäßig steif. Dies bedeutet, daß zur Erzielung der Dichtungswirkung von den Steuerscheiben eine entsprechend hohe Gesamtkraft auf die Dichtung bzw. umgekehrt von der Dichtung auf die Steuerscheiben ausgeübt wird. Diese hohe axiale Anpreß­ kraft der Steuerscheiben spiegelt sich in einer entsprechend hohen Reibungskraft bei der Relativbewegung der Steuerschei­ ben, was den Bedienungskomfort beeinträchtigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dichtungs­ anordnung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß die Bedienungskräfte, die zur Bewegung der Steuerscheiben gegeneinander erforderlich sind, reduziert sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

• d) die Kammerung der Dichtung in den Abschnitten, in denen die Dichtung zwischen zwei Durchtrittsöffnungen liegt, höher als in den anderen Abschnitten ist.

Die Erfindung fußt auf der Erkenntnis, daß die Dichtung nicht in allen Abschnitten einer gleich starken Kammerung bedarf. Besonders gefährdet gegenüber Ausbiegungen ist die Dichtung dort, wo sie zwischen zwei Durchtrittsöffnungen für strömendes Medium liegt. Hier wirken nämlich die größten Druckunterschiede. Vergleichsweise gering sind die seitlichen Belastungen, die auf die Dichtung wirken, jedoch in denje­ nigen Abschnitten, in denen die Dichtung "nur" eine Abdich­ tung nach außen besorgt. Erfindungsgemäß wird also die Kammerung an den jeweiligen, lokal variierenden Stabilisie­ rungsbedarf der Dichtung angepaßt. Die höchste Kammerung wird dort gewählt, wo auch die Druckbelastung der Dichtung am größten ist, nämlich zwischen den Durchtrittsöffnungen. In den anderen Bereichen dagegen wird die Kammerung so eingestellt, daß die Dichtung um einen größeren Betrag überstehen kann. In diesen Bereichen höheren Überstandes ist die Dichtung weicher, weil sie gegenüber axialem Druck seitlich ausweichen kann. Über die gesamte Dichtung hinweg gemittelt, ergibt sich so für diese eine geringere Steifig­ keit, was sich entsprechend in einer geringeren Gesamtkraft niederschlägt, die zur Herbeiführung der Dichtungsfunktion erforderlich ist. In diesem Ausmaße ist dann auch die Anpreßkraft der Steuerscheiben gegeneinander und letzt­ endlich die Kraft, die zur Verschiebung der Steuerscheiben eingesetzt werden muß, kleiner. Eine verringerte Bedienungs­ kraft erhöht den Bedienungskomfort und erleichtert insbeson­ dere die Feineinstellung von Menge und/oder Temperatur des aus fließenden Wassers bei Sanitärarmaturen.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Kammerung durch unterschiedlich hohe Wände einer Nut gebildet, die in eine starre Grundplatte eingeformt ist und in welcher die Dichtung einliegt. Der Nutenboden weist dabei selbst­ verständlich überall die gleiche Höhe auf, so daß die auf diesem Boden aufliegende Dichtung in unterschiedlichen Abschnitten unterschiedlich hoch von den Wänden der Nut abgestützt ist.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Kammerung auf der Außenseite der Dichtung von der Wand einer Ausnehmung in einer starren Grundplatte und auf der gegenüberliegenden Seite von mindestens einem ringförmigen Bereich eines starren Trägers gebildet. Die Dichtung kann dabei durch die gesamte Grundplatte hindurch­ reichen; es handelt sich dann um eine Ausgestaltung der Dichtung, die "schwimmend" genannt wird: Die Lage der Dichtung gegenüber der Grundplatte kann sich in gewissem Umfange frei einstellen. Die Dichtung wird erst dann kompri­ miert, wenn die Dichtungsanordnung zusammen mit den Steuer­ scheiben (die sich in einer Kartusche befinden können) in dem eigentlichen, äußeren Armaturengehäuse montiert wird.

Herstellungstechnisch besonders einfach ist es, wenn die­ jenige Seite der Kammerung, welche durch die starre Grund­ platte gebildet ist, überall gleich hoch ist, während die durch den Träger gebildete Seite der Kammerung unter­ schiedlich hoch ist.

Im allgemeinen finden bei Dichtungsanordnungen der hier interessierenden Art Dichtungen Verwendung, die mindestens zwei in sich geschlossene Bereiche aufweisen. In diesem Fall empfiehlt sich eine Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher der Träger eine der Anzahl der in sich ge­ schlossenen Bereiche der Dichtung entsprechende Anzahl von ringförmigen Bereichen aufweist, die einstückig über Stege miteinander verbunden sind. Der starre Träger ist bei dieser Ausgestaltung also ein einheitliches Teil.

Geht man von dieser Ausführungsform des Trägers aus, so läßt sich eine Dichtungseinheit dadurch herstellen, daß die Dichtung so um den Träger herumgespritzt ist, daß die Stege von ihr eingeschlossen sind und sich so ein Formschluß zwischen Dichtung und Träger ergibt. Diese Dichtungseinheit läßt sich als ganze dann "schwimmend" in einer entsprechenden Ausnehmung einer starren Grund­ platte anordnen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 die Unteransicht einer Dichtungsanordnung für ein Steuerscheiben-Mischventil;

Fig. 2 die Grundplatte der Dichtungsanordnung von Fig. 1;

Fig. 3 die Dichtungseinheit der Dichtungsanordnung von Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie IV-IV von Fig. 3;

Fig. 5 einen Schnitt gemäß Linie V-V von Fig. 3.

In der Zeichnung ist eine Dichtungsanordnung für ein Steuer­ scheiben-Mischventil dargestellt. Fig. 1 ist eine Zusammen­ stellungszeichnung, während die Fig. 2 bis 5 die in der Dichtungsanordnung enthaltenen Einzelteile zeigen. Die Dichtungsanordnung kann bei kartuschenmäßigem Aufbau des Ventils als einstückiger oder angesetzter Boden des Kartuschengehäuses ausgestaltet oder bei Verzicht auf einen kartuschenmäßigen Aufbau ein eigenständiges Teil sein. In allen Fällen hat die in der Dichtungsanordnung enthaltene Dichtungseinheit 2 die Aufgabe, für einen wasser­ dichten Übergang zwischen den Mündungsstellen wasserführen­ der Kanäle in der Anschlußfläche eines äußeren Armaturen­ gehäuses (nicht gezeigt) und den Durchtrittsöffnungen einer raumfesten Steuerscheibe (ebenfalls nicht dargestellt) zu sorgen, wie dies an und für sich bekannt ist.

Die Dichtungsanordnung ist aus zwei Hauptkomponenten zu­ sammengesetzt: einer Grundplatte 1 (Fig. 2) und einer Dichtungseinheit 2 (Fig. 3).

Die im wesentlichen kreisrunde Grundplatte 1 aus starrem Material, vorzugsweise Kunststoff, wird in das nicht dar­ gestellte Armaturengehäuse raumfest eingesetzt. Bei der richtigen Orientierung hilft ein nach unten ragender Posi­ tionierzapfen 4. Drei Umfangsausnehmungen 5, 6, 7 dienen der unverdrehbaren Fixierung der Grundplatte 1 an der zylindrischen Wand eines Kartuschengehäuses, welches die regelnden Steuerscheiben aufnimmt und/oder an der Wand des Aufnahmeraumes des Armaturengehäuses. Die Grundplatte 1 weist eine einzige, zusammenhängende Durchbrechung 8 auf, deren Kontur der Außenkontur der in ihr aufgenommenen Dichtungseinheit 2 entspricht.

Die in Fig. 3 herausgezeichnete Dichtungseinheit 2 umfaßt die eigentliche, aus verhältnismäßig weichem, elastomerem Material bestehende Dichtung 20, welche in noch zu beschrei­ bender Weise formschlüssig um einen Träger 30 herumgespritzt ist, der seinerseits ähnlich der Grundplatte 1 aus starrem Material, vorzugsweise Kunststoff, hergestellt ist.

Die Dichtung 20 besteht einstückig aus zwei symmetrischen Schleifen 12, 13, welche durch einen Steg 15 miteinander verbunden sind, sowie einem im äußeren Bereich der Schleifen 12, 13 etwa tangential ansetzenden verhältnismäßig großen Schleifenbogen 14.

Innerhalb der Schleifen 12, 13 befinden sich jeweils in der Draufsicht oval-ringförmige Bereiche 31, 32 des Trägers 30, welche die Schleifen 12, 13 nach innen abstützen. In den beiden Bereichen 31, 32 sind jeweils Wasserdurchtritts­ öffnungen 9, 10 ausgebildet, die sich in Strömungsrichtung des Wassers gesehen verjüngen. In Fig. 1 ist die Unteran­ sicht der Dichtungsanordnung dargestellt; die Strömungsrich­ tung des Wassers verläuft daher in die Zeichenebene hinein. Im Betrieb des Steuerscheiben-Mischventiles wird eine der beiden Wasserdurchtrittsöffnungen 9 von zuströmendem Kalt-, die andere Wasserdurchtrittsöffnung 10 von zuströ­ mendem Warmwasser durchflossen.

Die beiden ringförmigen Bereiche 31, 32 des Trägers 30 stehen über kurze Verbindungsstege 33, 34 mit einem im weitesten Sinne ebenfalls ringförmigen Bereich 35 des Trägers 30 in Verbindung, welcher die Innenseite des Schleifenbogens 14 und teilweise die Außenseiten der Schleifen 12, 13 abstützt. Der Bereich 35 des Trägers 30 begrenzt eine verhältnismäßig großflächige Wasserdurchtrittsöffnung 11, die im Betrieb von zurückfließendem, durch die Steuerscheiben geregeltem Mischwasser durchströmt wird.

Die Dichtungseinheit 2 durchsetzt die Grundplatte 1 voll­ ständig. Sie liegt also nicht in einer stabilisierenden Nut der Grundplatte 1 ein sondern unten direkt an der Anschlußfläche des Armaturengehäuses und oben an der Unter­ seite einer feststehenden Steuerscheibe an. Bei dieser Art Dichtung erhalten die Steuerscheiben des Mischventiles ihre endgültige, zum Betrieb erforderliche Pressung erst nach Montage im (äußeren) Armaturengehäuse, auch wenn sie in einem Kartuschengehäuse untergebracht sind.

Von besonderem Interesse ist nunmehr die Art und Weise, wie die verschiedenen Bereiche der Dichtung 20 nach außen und gegeneinander bezüglich des in ihnen herrschenden Wasserdruckes stabilisiert sind.

Entlang ihrer Außenkontur ist die Dichtung 20 durch Anlage an der Kontur 8 der Grundplatte 1 abgestützt insoweit unterscheidet sich die hier beschriebene Dichtung 20 nicht von der Formdichtung in der oben bereits erwähnten DE-OS 35 09 610.

Die Abdichtung "nach innen" dagegen geschieht ähnlich wie bei der in der DE-OS 35 09 610 angesprochenen Möglich­ keit, derartige Formdichtungen durch drei eingesetzte Ringe zu stabilisieren. Die ringförmigen Bereiche 31, 32 und 35 des Trägers 30 entsprechen derartigen, diesmal jedoch einstückig über die Stege 33, 34 miteinander verbundenen Ringen. Eine Besonderheit liegt jedoch bezüglich der axialen Erstreckung der Bereiche 31, 32 und 35 vor, die insbesondere aus Fig. 4 deutlich wird. Letztere zeigt, wie der Bereich 31 des Trägers 30 in dem nach innen zeigenden Abschnitt, wo er einerseits dem Bereich 32 und andererseits dem Bereich 35 gegenübersteht, eine größere axiale Höhe aufweist als in dem nach außen zeigenden Abschnitt. Der Bereich 32 des Trägers 30 ist spiegelsymmetrisch gestaltet.

Der Bereich 35 des Trägers 30 ist seinerseits in dem den Bereichen 31 und 32 zugewandeten Abschnitt mit einer größeren Höhe versehen. Die Dichtung 20 ist, wie erneut Fig. 4 besonders deutlich macht, in allen Abschnitten höher als der Träger 30, steht aber nach dem oben Gesagten dort, wo der mögliche Wasserübergang zwischen zwei Durchtritts­ öffnungen 9, 10 bzw. 11 vermieden werden muß, weniger über den Träger 30 über als in den anderen Abschnitten. Hierdurch ist sichergestellt, daß die Dichtung 20 in den am stärksten druckbelasteten Abschnitten beidseitig beson­ ders gut abgestützt, "gekammert" ist. Die Dichtung 20 wird hier allerdings besonders steif. Wäre die "Kammerung" in allen Abschnitten der Dichtung 20 so hoch, würde sich eine Gesamtsteifigkeit der Dichtung 20 ergeben, bei der zur Erzielung der erforderlichen Dichtwirkung die Steuerscheiben des Mischventiles einer ganz erheblichen axialen Kraft unterworfen werden müßten. Derartig hohe axiale Kräfte sind aber wegen der zwischen den Steuerscheiben wirkenden Reibungs­ kräfte, die zu verhältnismäßig hohen Bedienungskräften führen, nicht erwünscht.

Aus diesem Grunde ist bei der dargestellten Dichtungsan­ ordnung die Dichtung 20 in denjenigen Abschnitten, in denen eine besonders gute Abstützung nicht erforderlich ist, nicht so hoch "gekammert". In diesen Abschnitten bleibt die Dichtung 20 "weicher", da sie seitlich ausweichen kann. Hierdurch läßt sich die Gesamtkraft, mit der die Dichtungseinheit 2 zur Erzielung der Abdichtwirkung kom­ primiert werden muß, deutlich reduzieren, was sich günstig auf die Bewegungskräfte der Steuerscheiben im Mischventil auswirkt.

Claims (6)

1. Dichtungsanordnung für ein Steuerscheibenventil mit

• a) mindestens einer Dichtung;
• b) mindestens zwei Durchtrittsöffnungen für ein strömendes Medium, die gegeneinander und nach außen durch die Dichtung abgedichtet sind;
• c) einer Kammerung aus starrem Material, an welcher die Dichtung beidseits zur Stabilisierung anliegt und über welche die Dichtung um einen bestimmten Betrag übersteht, dadurch gekennzeichnet, daß
• d) die Kammerung (1, 30) der Dichtung (20) in den Abschnitten, in denen die Dichtung (20) zwischen zwei Durchtrittsöff­ nungen (9, 10, 11) liegt, höher als in den anderen Abschnitten ist.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kammerung durch unterschiedlich hohe Wände einer Nut gebildet wird, die in eine starre Grundplatte eingeformt ist und in welcher die Dichtung einliegt.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kammerung (1, 30) auf der Außenseite der Dichtung (20) von der Wand einer Ausnehmung (8) in einer starren Grundplatte (1) und auf der gegenüberliegenden Seite von mindestens einem ringförmigen Bereich (31, 32, 35) eines starren Trägers (30) gebildet ist.

4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß diejenige Seite der Kammerung, welche durch die starre Grundplatte (1) gebildet ist, überall gleich hoch ist, während die durch den Träger (30) gebildete Seite der Kammerung unterschiedlich hoch ist.

5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, bei welcher die Dichtung mindestens zwei in sich geschlossene Bereiche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (30) eine der Anzahl der in sich geschlossenen Bereiche (11, 12, 13) der Dichtung (20) entsprechende Anzahl von ringförmigen Bereichen (31, 32, 35) aufweist, die einstückig über Stege (33, 34) miteinander verbunden sind.

6. Dichtungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dichtung (20) so um den Träger (30) herum gespritzt ist, daß die Stege (33, 34) von ihr einge­ schlossen sind und sich so ein Formschluß zwischen Dichtung (20) und Träger (30) ergibt.