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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere für Filtergehäuse
oder Bioreaktoren, mit einem in einem Ventilgehäuse längsverschieblichen
Ventilkörper, der mindestens eine in einer umlaufenden
Nut angeordnete erste Dichtung zum fluiddichten Abdichten eines
filtergehäuse- oder bioreaktorseitig angeordneten Ventileinlasskanals,
der in einem Ventilauslasskanal des Ventilkörpers mündet,
aufweist.
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Stand der Technik
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Aus
dem Sartorius-Labor-Katalog sind so genannte MidiCaps®-Filtereinheiten
für die Druckfiltration bekannt, die ein Ablass- und Entlüftungsventil mit
doppelter O-Ring-Dichtung aufweisen. Die bekannten Ventile, soweit
sie zur Entlüftung bzw. Entgasung der Filtereinheit bzw.
des Filtergehäuses der Filtereinheit genutzt werden, sind
am oberen Deckelteil des Filtergehäuses und, soweit sie
als Ablassventil genutzt werden, am unteren Deckel bzw. der unteren Gehäusekappe
befestigt. Die bekannten Ventile weisen einen in einem Ventilgehäuse
längsverschieblichen Ventilkörper auf, der mindestens
ein in einer umlaufenden Nut angeordnete erste Dichtung zum fluiddichten
Abdichten eines deckelseitig angeordneten Ventileinlasskanals, der
in einem Ventilauslasskanal des Ventilkörpers mündet,
aufweist. Ein zweiter O-Ring dichtet den längsverschieblichen
Ventilkörper gegenüber einer Aufnahmebohrung des
Ventilgehäuses ab.
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Nachteilig
bei dem bekannten Ventil, das sich grundsätzlich bewährt
hat, ist, dass die O-Ringe bzw. Schnurringdichtungen gesondert montiert
werden müssen. Dabei können, zumindest beim Benutzer,
falsche Dichtungen eingesetzt oder gar eine der Dichtungen weggelassen
werden.
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Weiterhin
ist aus der
EP 1 156
538 B1 eine Stopfenanordnung zum gasdichten Verschließen
einer Zellenöffnung eines Akkumulators bekannt. Dabei weist
ein Verschlussstopfen an seinem Umfang eine Nut mit einer angeformten
Runddichtung auf. Die Runddichtung wurde in einem Zweikomponenten-Spritzgieß-Verfahren
angeformt. Dabei wird die Nut durch die Runddichtung komplett ausgefüllt.
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Weiterhin
ist aus der
DE
10 2005 033 665 A1 ein Aufnahmeteil für einen
Stecker bekannt, das in einer innen umlaufenden Nut eine eingespritzte
Dichtung aufweist. Auch hierbei wird die Nut komplett mit dem Dichtmaterial
ausgefüllt.
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Nachteilig
beim kompletten Ausfüllen einer Nut mit dem Material der
Dichtung ist, dass der zur Volumendeformation notwendige Freiraum
außerhalb der Nut geschaffen werden muss.
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Nachteilig
ist insbesondere, dass die Toleranzen zwischen Adapter und Aufnahmeöffnung
geändert werden müssen, um Freiraum für
die Volumendeformation zu schaffen.
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Weiterhin
ist aus der
DE 44 22
842 C1 eine Vorrichtung mit einem Gehäuse mit
mindestens zwei Einzelteilen bekannt, die unter Verwendung elastischen
Dichtungsmaterials flüssigkeitsdicht miteinander verbunden
sind. Mindestens eines der Einzelteile weist zwei Materialkomponenten
auf, deren eine das Dichtungsmaterial ist und eine Dichtung bildet,
wobei höchstens eine der beiden Materialkomponenten als Vorformling
oder Einlegeteil in einer Spritzform mit dem Dichtungsmaterial durch
Anspritzen verbunden ist, oder aber beide Komponenten in einer Zweikomponenten-Spritzform,
also einer Spritzform mit zwei Kavitäten, zusammengespritzt
sind.
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Schließlich
ist aus der
DE 43 21
927 C2 eine Filtereinheit mit einer Entgasungsvorrichtung
bekannt, die in einem oberen Bereich des Filtergehäuses
einen Entgasungsstutzen mit einem Entgasungsventil aufweist.
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Aufgabenstellung
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, das bekannte Ventil so
zu verbessern, dass auf eine separate Montage der Dichtung verzichtet werden
kann. Weiterhin soll eine Veränderung der Toleranzen zwischen
Ventilkörper und Aufnahmeöffnung möglichst
vermieden werden, um sowohl den Einsatz erfindungsgemäßer
Ventilkörper als auch alter bekannter Ventilkörper
in bereits vorhandene Ventilgehäuse zu ermöglichen.
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Darstellung der Erfindung
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Die
Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1
dadurch gelöst, dass die Dichtung auf eine Basisfläche
der umlaufenden Nut aufgespritzt ist und dass die Dichtung zu mindestens
einer die Basisfläche begrenzenden Seitenwand der Nut einen
Abstand aufweist.
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Dadurch,
dass die Dichtung auf eine Basisfläche der umlaufenden
Nut aufgespritzt ist, kann auf eine separate Montage verzichtet
werden. Gleichzeitig ist sichergestellt, dass der vom Hersteller
freigegebene, korrekte Dichtring aus dem vorgesehenen Material in
der Nut des Adapters angeordnet ist. Durch den Abstand der Dichtung
zu mindestens einer die Basisfläche begrenzende Seitenwand
der Nut entsteht ein Raum zur Aufnahme des Deformationsvolumens
der Dichtung beim Einsatz in die zylindrische Aufnahmeöffnung
des Bodenteils. Eine Änderung der Toleranzen zwischen zylindrischer
Aufnahmeöffnung des Ventilgehäuses und der Außenform des
Ventilkörpers kann somit unterbleiben. Dies bedeutet, dass
sowohl neue Ventilkörper mit der erfindungsgemäßen
Dichtung als auch alte Ventilkörper mit einer bekannten
Dichtung in vorhandene Ventilgehäuse von bekannten Filtergehäusen
eingesetzt werden können.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Dichtung
mittig in der Nut angeordnet und weist zu beiden, die Basisfläche
der Nut begrenzenden Seitenwänden einen Abstand auf. Dies
ist insbesondere bei Anspritzen einer Dichtung in einer einzelnen
Nut relativ einfach möglich.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
der Ventilkörper zylindrisch ausgebildet und weist einen
zylindrischen Ansatz kleineren Durchmessers mit der ersten Dichtung auf.
Der zylindrische Ansatz ist mit seinem verschlossenen freien Ende
zum Abdichten mit der ersten Dichtung aus dem Ventilauslasskanal
in den Ventileinlasskanal einschiebbar, wobei der Ansatz eine Querbohrung
aufweist, über die der Ventileinlasskanal im geöffneten
Zustand mit dem Ventilauslasskanal verbunden ist. Dabei weist zur
Abdichtung des Ventilkörpers gegenüber einer Aufnahmeöffnung
des Ventilgehäuses der Ventilkörper eine zweite
Dichtung auf, die in einer zweiten umlaufenden Nut auf deren Basisfläche
aufgespritzt ist.
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Die
erste und die zweite Dichtung sind dabei in zueinander parallel
angeordneten Nuten auf deren Basisflächen angespritzt,
wobei die Dichtungen an den beiden einander zugewandten inneren
Seitenwänden der Nuten abstandsfrei anliegen. Beim Spritzen
werden die Abstände durch entsprechende Werkzeugeinsätze
ausgefüllt.
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Als
besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, die beiden Dichtungen über
mindestens einen, bevorzugt zwei, in axialer und radialer Richtung
verlaufende Stege miteinander zu verbinden, d. h. im Übergangsbereich
zum zylindrischen Ansatz bzw. in der ringförmigen Stirnfläche
des Ventilkörpers verlaufen die Stege radial, während
sie im Übrigen in axialer Richtung verlaufen. Dadurch werden
die beiden miteinander verbundenen Dichtungen in ihrer Lage gehalten
bzw. stabilisiert.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Dichtung
aus ihrer der Basis der Nut abgewandten Seite konvex ausgebildet.
Grundsätzlich ist aber auch eine andere Form, beispielsweise
eine doppelkonvexe Form möglich, so dass die außen
liegende Fläche zwei abstandslos nebeneinander liegenden
O-Ringen entspricht.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die
Dichtungen aus einem thermoplastischen Elastomer, einem thermoplastischen Urethan
oder aus Silikon ausgebildet.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der
Ventilkörper auf seinem Umfang eine Kappe mit mindestens
einer schraubenförmigen Nut auf, in die radial außen
ein am Ventilgehäuse angeordneter Führungszapfen
eingreift. Durch Drehen der Kappe ist der Ventilkörper
schraubenförmig im Ventilgehäuse verschiebbar.
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Das
Ventilgehäuse ist nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung mit einem Filtergehäuse bzw. dessen Endkappe
oder einem Bioreaktor verschweißt. Das Ventilgehäuse kann
aber auch direkt an das Filtergehäuse oder den Bioreaktor
bzw. deren Abdeckungen angeformt sein.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte
Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht
sind.
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Kurzbeschreibungen der Zeichnungen
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1:
eine Seitenansicht eines Ventils mit einer Endkappe eines Filtergehäuses
im Schnitt,
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2:
eine Draufsicht auf das Ventil mit Filtergehäuse von 1 in
verkleinerter Darstellung,
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3:
eine Seitenansicht im Schnitt des Ventilkörpers von 1 mit
mittig angeordneten Dichtungen,
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4:
eine Seitenansicht im Schnitt eines Ventilkörper, dessen
Dichtungen an den beiden einander zugewandten inneren Seitenwänden
der Nuten abstandsfrei anliegen und
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5:
eine Seitenansicht des Ventilkörpers von 4 mit
gestrichelt angedeuteten Führungszapfen im Ausriss.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Ein
Ventil 1 besteht im Wesentlichen aus einem Ventilgehäuse 2 und
einem Ventilkörper 3 mit einer Dichtung 4.
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Das
Ventilgehäuse 2 ist nach dem Ausführungsbeispiel
der 1 und 2 an einem Gehäusedeckel 5 bzw.
einer Gehäusekappe eines nicht weiter dargestellten Filtergehäuses
angeformt. Das Ventilgehäuse 2 weist zur Aufnahme
des Ventilkörpers 3 eine zylindrische Öffnung 6 auf,
die filtergehäuseseitig in einen Ventileinlasskanal 7 kleineren Durchmessers
des Gehäusedeckels 5 mündet.
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Der
Ventilkörper 3 ist mit seinem zylindrischen Außenmantel 8 längsverschieblich
und drehbar in der zylindrischen Öffnung 6 des
Ventilgehäuses 2 gelagert. Zum Ventileinlasskanal 7 hin
weist der Ventilkörper 3 an seinem freien Ende
einen zylindrischen Ansatz 9 auf, der in den Ventileinlasskanal 7 einführbar
ist. Der zylindrische Ansatz 9 weist in einer umlaufenden
ersten Nut 10 die erste Dichtung 4 auf. Die erste
Nut 10 weist eine Basisfläche 11 auf,
die von zwei Seitenwänden 12, 13 begrenzt
wird. In der ersten Nut 10 ist die erste Dichtung 4 an
die Basisfläche 11 angespritzt. Die erste Dichtung 4 weist
gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3 mit
ihren Seitenflächen 14, 15 jeweils einen
Abstand 16, 17 zu den Seitenwänden 12, 13 auf.
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Der
Ventilkörper 3 weist an seinem Außenmantel 8 eine
zweite umlaufenden Nut 18 mit einer Basisfläche 19 auf,
die von zwei Seitenwänden 20, 21 begrenzt
wird. In der zweiten Nut 18 ist auf die Basisfläche 19 eine
zweite Dichtung 22 angespritzt. Gemäß dem
Ausführungsbeispiel der 3 ist die
zweite Dichtung 22 ebenfalls zentrisch in der Nut 18 angeordnet
und weist mit ihren Seitenflächen 23, 24 ebenfalls
einen Abstand 25, 26 zu den benachbarten Seitenwänden 20, 21 der
umlaufenden Nut 18 auf.
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Der
Ventilkörper 3 weist einen zentrischen Ventilauslasskanal 27 auf,
der am freien Ende des Ansatzes 9 verschlossen und über
eine Querbohrung 28 im zylindrischen Ansatz 9 bei geöffnetem
Ventil 1 den Ventileinlasskanal 7 mit dem Ventilauslasskanal 27 verbindet.
Die Querbohrung 28 ist zwischen der ersten Dichtung 4 und
der den Ansatz 9 tragenden ringförmigen Stirnfläche 29 des
Ventilkörpers 3 angeordnet.
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Bei
geschlossenem Ventil 1 ist der Ventilkörper 3 mit
seinem zylindrischen Ansatz 9 in den Ventileinlasskanal 7 eingeführt,
so dass die Dichtung 4 eine fluiddichte Barriere zwischen
Ventileinlasskanal 7 und dem zylindrischen Ansatz 9 des
Ventilkörpers 3 bildet. Bei geöffnetem
Ventil 1 ist der Ventilkörper 3 soweit
zurückgezogen, dass sich der zylindrische Ansatz innerhalb
des größeren Ventilauslasskanals 27 befindet,
so dass der Ventileinlasskanal 7 über die Querbohrung 28 mit
dem Ventilauslasskanal 27 in Verbindung steht. Während
die erste Dichtung 4 nur bei geschlossenem Ventil dichtet,
gewährleistet die zweite Dichtung 22 eine ständige
Dichtung zwischen dem Außenmantel 8 des Ventilkörpers
und der zylindrischen Öffnung 6 des Ventilgehäuses 2.
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Gemäß den
Ausführungsbeispielen der 4 und 5 liegen
die beiden Dichtungen 4, 22 an den beiden einander
zugewandten inneren Seitenwänden 13, 20 der
in parallelen Ebenen angeordneten Nuten 10, 18 abstandsfrei
an. Die beiden Dichtungen 4, 22 sind über
zwei in axialer und in radialer Richtung verlaufende Stege 30 miteinander
verbunden.
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Der
Ventilkörper 3 weist auf seinem Umfang eine Kappe 31 mit
zwei schraubenförmigen Nuten 32 auf, in die radial
außen ein am Ventilgehäuse 2 angeordneter
Führungszapfen 33 eingreift.
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Durch
Drehen der Kappe 31 ist der Ventilkörper 3 schraubenförmig
im Ventilgehäuse 2 verschiebbar.
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Ein
nicht weiter dargestelltes Werkzeug zur Herstellung eines Ventilkörpers 1 besteht
beispielsweise aus zwei Kavitäten in einer feststehenden Werkzeughälfte
und einer drehbaren Werkzeugplatte auf einer beweglichen Werkzeughälfte.
Nach jedem Spritzvorgang öffnet das Werkzeug und die drehbare Werkzeugplatte
transportiert das in der ersten Kavität gefertigte Kunststoffteil
vor die zweite Kavität. Dabei ergibt sich folgender Ablauf
der Verfahrensschritte:
- a) das Werkzeug schließt,
- b) in der ersten Kavität wird der Ventilkörper 3 gespritzt,
- c) das Werkzeug öffnet,
- d) die Werkzeugplatte dreht und der Ventilkörper 3 wird
in die zweite Kavität transportiert,
- e) das Werkzeug schließt,
- f) in der ersten Kavität wird der Ventilkörper 3 gespritzt
und in der zweiten Kavität werden die Dichtungen 4, 22 auf
den Ventilkörper 3 gespritzt,
- g) das Werkzeug öffnet,
- h) der in der zweiten Kavität gefertigte Ventilkörper 3 wird
mit den Dichtungen 4, 22 entformt,
- i) die Werkzeugplatte dreht,
- a) das Werkzeug schließt und die Schritte b) bis i) werden
wiederholt.
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Natürlich
stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den
Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen
Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten
anhand gegeben.
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So
sind die Dichtungen 4, 22 zu der der Basisfläche 11, 19 abgewandten
Seite konvex ausgebildet. Grundsätzlich können
sie aber auch andere Formen aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1156538
B1 [0004]
- - DE 102005033665 A1 [0005]
- - DE 4422842 C1 [0008]
- - DE 4321927 C2 [0009]