DE10011291A1 - Dichtungseinrichtung für ein Ventiloberteil, insbesondere für Wasserarmaturen - Google Patents
Dichtungseinrichtung für ein Ventiloberteil, insbesondere für WasserarmaturenInfo
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Abstract
Dichtungseinrichtung für ein aus einem Ventilgehäuse (20) und einer darin zwischen Anschlagstellen drehbaren Spindel (22) bestehendes Ventiloberteil (18), insbesondere für Wasserarmaturen. Die Dichtungseinrichtung besteht aus einer mit dem Ventilgehäuse (20) fest verbundenen Grundscheibe (32) und einer an der Grundscheibe mit Reibung anliegenden, den Wasserdurchfluß durch das Ventiloberteil (18) steuernden Steuerscheibe (34). Grundscheibe (32) und Steuerscheibe (34) sind aus Keramik oder keramikartigem Werkstoff hergestellt. Die Grundscheibe (32) ist längs einer von der Steuerscheibe (34) wegweisenden Dichtungsfläche an einem Dichtungsring (36) aus Gummi oder gummiartigem Werkstoff in fester Anlage gehalten. Die Dichtungsfläche ist von einem ringförmigen, vorspringenden Kantenteil (38) an der Grundscheibe (32) bzw. am Dichtungsring (36) und einer den Kantenteil (38) entstehenden Rille (40) am Dichtungsring (36) bzw. aufnehmenden Rille (64) an der Grundscheibe (32') am Dichtungsring (36') gebildet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Dichtungseinrichtung für ein Ventiloberteil,
insbesondere für Wasserarmaturen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Ventiloberteil ist besonders zweckmäßig für Wasser anwendbar,
kann aber grundsätzlich auch für andere Flüssigkeiten benutzt werden. Wenn
daher im Folgenden und in den Ansprüchen von Wasser gesprochen wird, sind
mit diesem Begriff immer auch andere Flüssigkeiten gemeint, für die das
Ventiloberteil benutzbar ist.
Eine solche Dichtungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wird
beispielsweise dazu benützt, in Sanitärarmaturen mittels Axialverstellung von
Steuerscheibe zu feststehender Grundscheibe den Wasserdurchfluß in
geschlossenem Zustand des von diesen Scheiben gebildeten Ventils zu
verhindern und im teil- oder vollgeöffnetem Zustand des Ventils den
Wasserdurchfluß freizugeben bzw. zu dosieren.
Grundscheibe und Steuerscheibe bestehen bei bekannten Ventiloberteilen, z. B.
bei dem aus US 5 174 324 bekannten Ventiloberteil, aus Keramik, was den
Vorteil hat, daß dieses Material nahezu verschleißfrei ist, so daß zumindest
diese dem
Verschleiß besonders stark unterworfenen Teile des Ventiloberteils eine
nahezu unbeschränkte Lebensdauer besitzen. Statt Keramik kann natürlich
auch eine Reihe von anderen harten und verschleißfesten Werkstoffen
verwendet werden. Die Grundscheibe ist in bekannter Weise durch geeignete
Einrichtungen im Ventilgehäuse undrehbar arretiert, während die frei drehbar
auf die Grundscheibe aufgesetzte Steuerscheibe mit der Spindel drehfest
verbunden ist. Das von Grundscheibe und Steuerscheibe gebildete Ventil wird
durch die Drehbewegung der Spindel bzw. damit verbundener Handgriffe oder
dergl. betätigt.
Die Abdichtung zwischen dem Sitz des Armaturenkörpers und dem
Ventiloberteil erfolgt mittels eines Gummirings, der im Kopfstück des
Ventiloberteils fixiert ist und auf der Grundscheibe bzw. dem Sitz des
Armaturenkörpers durch Verpressung abdichtet.
Solange das Ventiloberteil nicht in den Armaturenkörper eingebaut ist, hat der
Reibungswiderstand zwischen Grundscheibe und Steuerscheibe keine große
Bedeutung, da das Ventil mehr oder weniger leichtgängig ist. Erst nach dem
Einschrauben des Ventiloberteils in den Armaturenkörper wird durch
Axialverpressung der Widerstand beim Verdrehen der Steuerscheibe deutlich
spürbar. Einen wesentlichen Einfluß auf die Bedienungsfreundlichkeit der
Armatur haben die Betätigungskräfte bzw. Torsionskräfte beim Öffnen und
Schließen des Ventils. Einerseits soll das Ventil leichtgängig sein, um auch mit
nassen Händen und bei runden Handgriffen das Ventil öffnen und schließen zu
können, auf der anderen Seite soll ein gewisser Widerstand vorhanden sein,
um eine exakte Wasserdosierung vornehmen zu können. Bei einer
Wandinstallation in Verbindung mit Hebelgriffen ist sogar ein gewisser
Widerstand zwingend erforderlich, damit sich das Ventil nicht selbständig
öffnen kann. Ein auf die jeweilige
Armatur abgestimmter Widerstand bzw. eine definierte Axialkraft ist außerdem
deswegen von Vorteil, da dieser Widerstand auch Einfluß auf die aufeinander
reibenden Keramikscheiben und im Übrigen auch auf die einen in solchen
Ventiloberteilen vorhandenen Axialgleitring nimmt, wodurch ein eventueller
Verschleiß minimiert wird. Dies trägt ebenfalls zur Verlängerung der
Lebensdauer und zur Produktsicherheit bei.
Gefordert werden heute für Armaturen bzw. Ventile dieser Art 200000 bis
500000 Lastwechsel bei annähernd gleichbleibender Betätigungskraft und
ruckfreiem Bewegungsablauf. In der Vergangenheit wurde versucht, die
Bewegungskräfte durch unterschiedliche Form, Härte und Materialqualität der
Dichtungseinrichtung zu beeinflussen, um einerseits die Dichtigkeit zu
gewährleisten und andererseits die optimalen Torsionskräfte zu erreichen. Die
Praxis zeigt jedoch, daß dies nicht oder nur bedingt möglich ist. Der Sitz des
Armaturenkörpers wie auch die aus mehreren Bauteilen bestehenden
Ventiloberteile haben Toleranzen, die zusammengenommen die an der
Dichtungseinrichtung auftretende Axialverpressung beeinflussen. Wählt man
eine weiche bzw. filigrangeformte Dichtung, so hat man einen geringen
Reibungswiderstand in der Radialebene, jedoch besteht die Gefahr, der
Undichtigkeit des Ventils. Diese Gefahr tritt insbesondere bei sehr
unterschiedlichen Wasserdrücken auf. Besonders bei kleinen Drücken und bei
den bereits erwähnten filigrangeformten Dichtungen besteht die Gefahr, daß
durch zu geringe Eigenverpressung Undichtigkeit droht. Es gibt
unterschiedliche Sitzformen, wie z. B. den Stufensitz, der einen negativen
Einfluß auf obengenannte Dichtungskombination ausübt. Außerdem kann es
zu Druckstößen kommen, denen eine weiche Dichtung nur bedingt standhält.
Wählt man härteres Material für die Dichtungseinrichtung, erhält man zwar
eine optimale Verpressung, jedoch wird bedingt durch mögliche
Toleranzakkumulation soviel Druck auf die harten Scheiben, insbesondere
Keramikscheiben, ausgeübt, daß sich die Torsionskräfte drastisch erhöhen. Ein
wesentlicher Grund dafür liegt in der Tatsache, daß sich die Axialverpressung
über den Dichtring flächig direkt auf die Grundscheibe und damit auch auf die
Steuerscheibe und den Gleitring überträgt.
Bei diesem Problem setzt die Erfindung an. Sie sucht eine Dichteinrichtung für
ein derartiges Ventiloberteil zu schaffen, die so ausgebildet ist, daß auch bei
ungünstigen Toleranzlagen (Größtmaße/Kleinstmaße) eine ausreichende
Axialverpressung erreicht werden kann, um die Dichtheit des Ventils zu
gewährleisten, und gleichzeitig eine für die Betätigung angenehme
Torsionsreibung zwischen den Ventilscheiben vorhanden ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Dichtungseinrichtung der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruch 1
gelöst.
Wird das mit dieser Dichtungseinrichtung versehene Ventiloberteil in den
Armaturenkörper eingeschraubt, so dringt der Kantenteil der Grundscheibe in
den weichen Gummi oder dergl. des Dichtungsrings ein, wobei die sich im
Gummi bildende Rille an den Flanken des Kantenteils anliegt. Wenn die
Grundscheibe aus Keramik oder dergleichen dagegen eine Rille besitzt, ist der
Gummiring mit dem vorspringenden Kantenteil versehen, der beim
Einschrauben des Ventiloberteils in den Armaturenkörper in die Rille dichtend
eingepreßt wird.
Die Axialverpressung wirkt somit nicht flächig direkt auf den
aufeinanderliegenden Keramikscheiben, sondern über den in einer Kante
endenden vorspringenden Kantenteil und dessen Flanken. Selbst ungünstigste
Toleranzlagen können damit ausgeglichen werden. Durch die dreiecksförmige
Ausbildung des Kantenteils findet eine Aufteilung der Axialdruckübertragung
statt. Aufgrund der Axialdruckübertragung mittels des Kantenteils läßt sich
jederzeit die Dichtigkeit des Ventils gewährleisten, ohne dabei den Axialdruck
und dadurch die für die Betätigung des Ventils zu überwindenden
Reibungskräfte nennenswert zu erhöhen. Gleichzeitig läßt sich
durch diese Gummi-/Keramikverbindung eine zusätzliche Stabilisierung der
Keramikgrundscheibe erreichen.
Die Unteransprüche 2 und 3 betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der
Dichteinrichtung, während Anspruch 4 auf die Verstellbarkeit der
Reibungskraft zwischen Grundscheibe und Steuerscheibe durch verschieden
weites Eintauchen des Kantenteils in den Dichtring gerichtet ist.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform gemäß Anspruch 5 läßt sich mittels
eines in den Gummiring eingebetteten Stützrings in einfacher Weise ein
definiertes Eindringen des Kantenteils in die gegenüberliegende Rille einstellen.
Anhand der Figuren werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein in einen Armaturenkörper
eingebautes Ventiloberteil mit der erfindungsgemäßen
Dichteinrichtung,
Fig. 2 einen Axialschnitt durch das in Fig. 1 dargestellte Ventiloberteil in
ausgebautem Zustand,
Fig. 3 bis 5 Vergrößerungen des im Kreis III in Fig. 2 dargestellten Teils bei
unterschiedlich dargestellter Eindringtiefe des Kantenteils in den
gegenüberliegenden Dichtungsring,
Fig. 6 eine Ansicht der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten
Keramikgrundscheibe mit daran ausgebildetem Kantenteil,
Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6,
Fig. 8 eine Ansicht einer anderen Ausführungsform der
Keramikgrundscheibe mit Rille,
Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie IX-IX in Fig. 8 und
Fig. 10 einen Axialschnitt durch den zur Grundscheibe gemäß Fig. 8
und 9 gehörigen Gummiring mit vorspringendem Kantenteil.
Ein allgemein mit 10 bezeichneter Armaturenkörper mit Wasserzulauf 14 und
Wasserablauf 12 enthält einen Hohlraum 16, in welchem das untere Ende
eines allgemein mit 18 bezeichneten Ventiloberteils gemäß Fig. 1 eingesetzt
ist. Das Ventiloberteil weist ein allgemein mit 20 bezeichnetes Ventilgehäuse
und eine in diesem drehbar gelagerte, allgemein mit 22 bezeichnete Spindel
auf. Armaturenkörper 10, Ventilgehäuse 20 und Spindel 22 sind in bekannter
Weise durch O-Ringe 24, 26 und 28 gegeneinander abgedichtet.
Das Ventilgehäuse 20 ist mittels eines Schraubgewindes 30 in den Hohlraum
16 eingeschraubt. Im unteren Abschnitt des Ventiloberteils 18 ist ein aus
Keramikgrundscheibe 32 und an dieser plan anliegenden Steuerscheibe 34
bestehendes Ventil angeordnet. Durch Verdrehen der Spindel 22 im
Ventilgehäuse 20 ist wahlweise eine mehr oder weniger große Öffnung
zwischen der Steuerscheibe 34 und der mit dem Ventilgehäuse 20
verbundenen und daher feststehenden Grundscheibe 32 einstellbar und damit
ein mehr oder weniger großer Wasserdurchsatz durch das Ventil erzielbar. Bei
dieser Ausführungsform bestehen Grundscheibe 32 und Steuerscheibe 34
vorzugsweise aus Keramik.
An der von der Steuerscheibe 34 wegweisenden Unterseite der Grundscheibe
32
liegt ein Dichtungsring 36 mit grundsätzlich etwa trapezförmigem Querschnitt
dichtend an. Diese Unterseite der Grundscheibe 32 ist bei der in den Fig. 1
bis 7 dargestellten Ausführungsform von einem nach unten vorstehenden
Kantenteil 38 mit etwa dreieckigem Querschnitt gebildet. Durch mehr oder
weniger starkes Einschrauben des Ventiloberteils 18 in den Hohlraum 16 des
Armaturenkörpers 10 wird der Dichtungsring 36 im Hohlraum 16 mehr oder
weniger stark zusammengepreßt, wodurch der Kantenteil 38 sich mehr oder
weniger weit unter Bildung einer mehr oder weniger tiefen Rille 40 in den
weichen Gummi-Dichtungsring 36 eindrückt. Der hauptsächliche Anpreßdruck
zwischen Grundscheibe 32 und Dichtungsring 36 verteilt sich dabei im
wesentlichen in der Kante 42 und in den Flanken des Kantenteils 38, so daß
sich eine zwar grundsätzlich einstellbare, jedoch mehr oder weniger weich
nachgiebige Anpressung zwischen Grundscheibe 32 und Dichtungsring 36
ergibt.
Die im wesentlichen ebenen Flanken 44 und 46 des Kantenteils 38 bilden
zusammen mit der im Dichtungsring 36 gebildeten Rille 40 eine
Dichtungsfläche, die für eine hervorragende Abdichtung zwischen
Grundscheibe 32 und Dichtungsring 36 sorgt.
In Fig. 3 ist eine Situation der aus Steuerscheibe 34, Grundscheibe 32 und
Dichtungsring 36 gebildeten erfindungsgemäßen Dichtungseinrichtung bei
mittlerem Axialpreßdruck dargestellt, bei welchem die Kante 42 des
Kantenteils 38 bis zu einer Grenzlinie 48 in den Dichtungsring 36 eintaucht.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Situation ist der eingestellte Axialpreßdruck
etwas geringer, so daß die Kante 42 des Kantenteils 38 nur bis zu einer
Grenzlinie 50 in den Dichtungsring 36 eindringt. Ein etwas stärkerer
Axialpreßdruck ist dagegen in der Situation gemäß Fig. 5 eingestellt, wodurch
die Kante 42 des Kantenteils 38 bis zu einer unter der Grenzlinie 48 liegenden
Grenzlinie 52 in den weichen Dichtungsring 36 eindringt. In den gezeigten
Einbausituationen gemäß Fig. 3/4/5, läßt sich durch die erfindungsgemäße
Ausbildung des Kantenteils 38 der Axialpreßdruck zwischen Dichtungsring 36
und Grundscheibe 32 und somit auch zwischen Grundscheibe 32 und
Steuerscheibe 34 neutralisieren, da der entstehende Axialpreßdruck über die
Flanken des Kantenteils 38 aufgeteilt wird.
Aus den Fig. 3 bis 5 ist ferner ersichtlich, daß ein Stützring 54 aus steifem
Material, vorzugsweise Metall, mit abgewinkeltem Profil so in den Gummiring
36 eingebettet ist, daß eine nach oben stehende Stützfläche 56 gebildet wird,
die an einer nach unten stehenden Schulter 58 des Ventilgehäuses 20
abgestützt ist. Dadurch ist ein definiertes Eindringen der Kante 42 des
Kantenteils 38 in den Gummi-Dichtungsring 36 gewährleistet, da der
Dichtungsring 36 im Ventilgehäuse 20 fixiert ist.
Aus den Fig. 6 und 7 ist die Form der Grundscheibe 32 mit zwei diametral
gegenüberliegenden Öffnungen 60 und 62 zum wahlweisen Durchtritt von
Wasser bei bestimmten Drehstellungen der Steuerscheibe 34 zu ersehen. Am
Umfangsrand der Grundscheibe 32 ist der Kantenteil 38 mit seiner Kante 42
zu sehen.
Eine alternative Ausführungsform von Grundscheibe und Dichtungsring ist in
den Fig. 8 bis 10 dargestellt. Die Grundscheibe 32' ist bei dieser
Ausführungsform an ihrem Umfang mit einer in den Keramikwerkstoff
eingearbeiteten kreisförmigen Rille 64 versehen, während die
Gummiringdichtung 36', wie in Fig. 10 dargestellt, bei dieser Ausführungsform
einen nach oben vorspringenden Kantenteil 38', ebenfalls mit etwa dreieckigem
Querschnitt, aufweist, der beim Einschrauben des Ventiloberteils 18
in den Hohlraum 16 des Armaturenkörpers 10 derart in die einen ähnlichen
Querschnitt aufweisende Rille 64 eingepreßt wird, daß sich eine
hervorragende Abdichtung zwischen Grundscheibe 32' und Dichtungsring 36'
und ein einstellbarer, jedoch federnd nachgiebiger Axialpreßdruck zwischen
Grundscheibe 32' und Dichtungsring 36' ergibt.
Claims (5)
1. Dichtungseinrichtung für ein aus einem Ventilgehäuse und einer darin
zwischen Anschlagstellungen drehbaren Spindel bestehendes
Ventiloberteil, insbesondere für Wasserarmaturen, wobei die
Dichtungseinrichtung aus einer mit dem Ventiloberteil fest verbundenen
Grundscheibe und einer an der Grundscheibe mit Reibung anliegenden,
den Wasserdurchfluß durch das Ventiloberteil steuernden Steuerscheibe
besteht, Grundscheibe und Steuerscheibe aus Keramik oder
keramikartigem Werkstoff hergestellt sind, und die Grundscheibe längs
einer von der Steuerscheibe wegweisenden Dichtungsfläche an einem
Dichtungsring aus Gummi oder gummiartigem Werkstoff in fester
Anlage gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsfläche
(40, 42, 44, 46) von einem ringförmigen, vorspringenden Kantenteil
(38, 38') an der Grundscheibe (32) bzw. am Dichtungsring (36') und
einer den Kantenteil (38, 38') aufnehmenden Rille (40, 64) am
Dichtungsring (36) bzw. an der Grundscheibe (32') gebildet ist.
2. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kantenteil (38, 38') etwa dreieckigen Querschnitt besitzt.
3. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kantenteil (38) an der Grundscheibe (32) vorgesehen ist und die
Rille (40) durch das durch Axialpreßdruck verursachte Eindringen des
Kantenteils
(38) in den Dichtungsring (36) gebildet ist.
4. Dichtungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Reibungskraft zwischen Grundscheibe (32) und
Steuerscheibe (34) durch Einstellung des Axialpreßdrucks zwischen
Grundscheibe (32, 32') und Dichtungsring (36, 36') federnd nachgiebig ist.
5. Dichtungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß in den Dichtungsring (36, 36') ein aus demselben
vorstehender Stützring (54) zum Abstützen an einer Schulter (58) des
Ventilgehäuses (20) eingebettet ist.
Priority Applications (3)
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DE20022320U DE20022320U1 (de) | 2000-03-08 | 2000-03-08 | Dichtungseinrichtung für ein Ventiloberteil, insbesondere für Wasserarmaturen |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE10011291A1 true DE10011291A1 (de) | 2001-10-04 |
DE10011291C2 DE10011291C2 (de) | 2002-07-11 |
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DE10011291A Expired - Lifetime DE10011291C2 (de) | 2000-03-08 | 2000-03-08 | Dichtungseinrichtung für ein Ventiloberteil für Wasserarmaturen |
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