-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fluiddruckeinrichtung, bspw. ein Fluidschaltventil, einen Fluiddruckzylinder oder dergleichen, und insbesondere auf eine Fluiddruckeinrichtung, die eine gleitende Dichtung mit geringem Gleitwiderstand aufweist.
-
Bei Fluiddruckeinrichtungen, wie einem Elektromagnetventil, einem Fluiddruckzylinder oder dergleichen, ist an einem Außenumfang eines Gleitelements, bspw. einem Steuerkolben, einem Kolben oder dergleichen, eine Dichtung angebracht, so dass das Gleitelement über die Dichtung in einer Fluiddurchgangsöffnung gleitet.
-
Als Dichtung werden verschiedene Arten vorgeschlagen, bspw. solche mit einem kreisförmigen Querschnitt, wie ein O-Ring, solche mit einer teilweise eingeschnürten, kürbisförmigen Gestalt, Y-Form oder U-Form und dergleichen. Die Dichtung wird entsprechend der Art, den Einsatzbedingungen und dergleichen der Fluiddruckeinrichtung verwendet. Da eine Dichtung mit einem kürbisförmigen Abschnitt große Streckmöglichkeiten in radialer Richtung aufweist, ist ihr Gleitwiderstand geringer als der eines O-Rings. Da ihre Dichteigenschaften ebenfalls exzellent sind, werden derartige Dichtungen häufig bei Steuerkolben, Kolben und dergleichen eingesetzt. Beispielsweise beschreibt das japanische Gebrauchsmuster
JP 2537236 Y2 ein Kolbenventil, das eine Fluiddruckeinrichtung ist, bei der eine teilweise eingeschnürte, kürbisförmige Dichtung an dem äußeren Umfang des Kolbens angebracht ist, der als Gleitelement dient.
-
Da aber die herkömmliche, kürbisförmige Dichtung eine große Streckbarkeit in radialer Richtung aufweist, wenn ein Fluiddruck auf eine Seitenfläche wirkt und die Dichtung an eine Seitenwand einer Dichtungsnut gepresst wird, wird die Dichtung komprimiert und in der radialen Richtung gestreckt. Hierbei werden Dichtflächen an dem inneren und äußeren Umfang stark in Kontakt mit einem Zielabschnitt gepresst, wodurch das Zusammenquetschen verstärkt wird. Die Verstärkung des Zusammenquetschens erhöht den Gleitwiderstand der Dichtung, was nicht nur zu einer Verschlechterung der Antwortgeschwindigkeit des Kolbens, d. h. des Gleitelementes, führt sondern auch zu einer Fixierung der Dichtung, wenn das Gleitelement still steht, zu einer Verzögerung beim Start, wenn das Gleitelement umgeschaltet wird, und dergleichen. Außerdem führt dies zu einer Verschlechterung der Zuverlässigkeit der Fluiddruckeinrichtung.
-
Dokument
DE 71 05 705 U offenbart einen elastischen Dichtungsring nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für die Abdichtung von hin und her beweglichen Teilen, der durch an den Längsseiten seines Profils eingearbeitete Nuten in zwei Teile zerlegt ist, die nur durch einen relativ schwachen flexiblen Steg verbunden sind. Die Dichtflächen können abgerundet sein.
-
Die Dicke eines Dichtungsrings des Dokument
US 5,609,343 A verringert sich allmählich von einem inneren zu einem äußeren Teil. Ringförmige Vertiefungen an beiden Seiten des Dichtungsrings gewährleisten dessen Flexibilität. Die Vertiefungen weisen einen runden Grund auf.
-
In Dokument
US 5,337,787 A wird eine O-Ring-Dichtung mit einem Verbindungsteil zwischen einem halbkreisförmigen, radial äußeren Teil und einem ebenfalls halbkreisförmigen, radial inneren Teil beschrieben. An den axialen Seitenflächen sind ringförmige Nuten gebildet. Die O-Ring-Dichtung wird axial beiderseits in passenden Fassungen gehalten, die je einen ringförmigen Vorsprung aufweisen. Die Fassungen sind stationär in einem Ventilgehäuse angeordnet und der Verbindungsteil wird in axialer Richtung von den Vorsprüngen durch eine Kraft komprimiert. Eine Abdichtung zwischen einer Innenseite der O-Ring-Dichtung und einer zylindrischen, äußeren Fläche eines Steuerkolbens hängt von dieser Kraft ab.
-
Dokument
DE 197 06 059 A1 betrifft ein Schieberventil mit einem Ventilkörper und einem innenliegenden, in Längsrichtung bewegbaren Schieber, der eine ringförmig verlaufende Nut aufweist, die einen Dichtring aufnimmt, wobei ein Herausdrücken des Dichtrings verhindert werden soll. Im Profilschnitt weist der Dichtring eine Ausnehmung an einer Seite auf. Eine nach außen gerichtete Wölbung an einem Außenradius dient als Dichtfläche am Ventilkörper, ein Innenradius liegt auf einem Boden der Nut auf. Zur Erhöhung der Elastizität besitzt der Dichtring einen mittig angeordneten, schmalen Steg.
-
Ein Wegeventil mit einem Ventilgehäuse mit einem beweglich geführten Ventilschieber wird in Dokument
DE 100 07 687 A1 vorgestellt. Zur Abdichtung wirken Kolben mit Dichtkörpern zusammen. Das innendichtende System mit gehäuseseitig angeordneten Dichtkörpern soll ein Herausdrücken der Dichtkörper aus ihren Führungen beim Umschalten verhindern. Die ringförmigen Dichtkörper werden von hohlkastenförmigen Stützkörpern gehäuseseitig in Position gehalten. Dabei liegt der Dichtkörper mit seiner dem Kolben zugewandten Flanke an einer gehäuseseitigen Schulter an. An der gegenüberliegenden Seite bildet der hohlkastenförmige Stützkörper eine zweite Anlage. Der Dichtkörper besteht aus zwei massiven, konzentrisch ineinander liegenden und über einen Verbindungssteg miteinander verbundenen Dichtringen.
-
Eine Dichtungsvorrichtung, insbesondere für einen Dosierkolben eines pneumatischen Ventils mit einem Dichtring, ist in Dokument
US 5,513,674 A gezeigt. Letzterer weist einen äußeren, im Wesentlichen scheibenförmigen Dichtungsbereich mit einer Dichtkante auf, die dichtend an einem Gehäuse anliegt. Eine Halteschulter hält den Dichtring in einer nutförmigen Ausnehmung des Dosierkolbens, indem sie in eine Haltekante einer Vertiefung in den axialen Seitenflächen zwischen dem Dichtungsbereich und einem Haltebereich des Dichtrings eingreift.
-
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fluiddruckeinrichtung vorzuschlagen, bei der die obigen Probleme vermieden und die Antwortgeschwindigkeit und Zuverlässigkeit verbessert werden, indem eine verbesserte gleitende Dichtung verwendet wird, deren Gleitwiderstand weiter reduziert ist. Hierdurch soll die herkömmliche kürbisförmige Dichtung verbessert werden.
-
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus dem Unteranspruch.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Fluiddruckeinrichtung zur Lösung der oben genannten Aufgabe ein Gehäuse auf, in dem eine Strömungsdurchgangsöffnung vorgesehen ist, durch welche ein Druckfluid strömt, und ein Gleitelement, das in der Strömungsdurchgangsöffnung in axialer Richtung der Strömungsdurchgangsöffnung gleiten kann. Eine Dichtungsnut ist an einem Außenumfang des Gleitelements ausgebildet, und eine ringförmige Dichtung ist in der Dichtungsnut aufgenommen.
-
Die Dichtung wird erfindungsgemäß durch einen ringförmigen inneren Dichtabschnitt gebildet, der eine bogenförmige Dichtfläche an seinem inneren Umfang aufweist, die in Kontakt mit einem Nutenboden der Dichtungsnut gebracht wird, einen ringförmigen äußeren Dichtabschnitt, der eine bogenförmige Dichtfläche an seinem äußeren Umfang aufweist, die in Gleitkontakt mit einer Innenfläche der Strömungsdurchgangsöffnung steht, und einen ringförmigen mittleren flexiblen Abschnitt, der dadurch gebildet wird, dass eine ringförmige ausgesparte Nut mit flachem Boden in einem Bereich zwischen dem inneren Dichtabschnitt und dem äußeren Dichtabschnitt an beiden rechten und linken Seitenflächen der Dichtung vorgesehen wird und durch die Wirkung eines Fluiddruckes gekrümmt wird.
-
An dem inneren Dichtabschnitt und dem äußeren Dichtabschnitt liegen die beiden rechten und linken flachen Seitenflächen jeweils parallel zueinander. Die Dicke des inneren Dichtabschnitts und des äußeren Dichtabschnitts ist gleich und kleiner als die Nutenbreite der Dichtungsnut. Bei dem mittleren flexiblen Abschnitts sind die beiden rechten und linken flachen Seitenflächen parallel zueinander angeordnet und die Dicke des mittleren flexiblen Abschnitts ist kleiner als die Dicke des inneren Dichtabschnitts und des äußeren Dichtabschnitts. Eine Ringbreite des mittleren flexiblen Abschnitts in der radialen Richtung der Dichtung ist gleich oder größer als die Dicke des mittleren flexiblen Abschnitts.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Krümmungsradien der Bögen der inneren Dichtfläche und der äußeren Dichtfläche der Dichtung kleiner als eine Hälfte der Breite der Dichtung in der radialen Richtung, und der Krümmungsradius der äußeren Dichtfläche ist kleiner als der Krümmungsradius der inneren Dichtfläche.
-
Außerdem ist in der vorliegenden Erfindung eine Ringbreite des mittleren flexiblen Abschnitts der Dichtung vorzugsweise größer als eine Ringbreite des inneren Dichtabschnitts und des äußeren Dichtabschnitts, und der mittlere flexible Abschnitt der Dichtung wird vorzugsweise in Kontakt mit einer Nutenseitenwand der Dichtungsnut gebracht, wenn sie durch die Wirkung eines Fluiddrucks gebogen wird.
-
Wenn kein Fluiddruck auf die rechten und linken Seitenflächen der Dichtung wirkt, oder wenn der Druck gleichmäßig auf sie wirkt, wird gemäß der vorliegenden Erfindung der mittlere flexible Abschnitt der Dichtung weder zur rechten noch zur linken Seite gebogen, und die Dichtung behält ihre symmetrische Ausrichtung und erstreckt sich gerade in der radialen Richtung.
-
Wenn das Gleitelement geschaltet wird und ein Fluiddruck auf eine Seitenfläche der Dichtung wirkt, wird der mittlere flexible Abschnitt durch den Fluiddruck in der Richtung der anderen Seitenfläche gebogen und die Dichtung wird zu einer C-Form deformiert. Diese Deformation wird sanft und zuverlässig durchgeführt, da bei dem mittleren flexiblen Abschnitt die rechten und linken flachen Seitenflächen parallel zueinander liegen, die Dicke des mittleren flexiblen Abschnitts kleiner ist als der innere Dichtabschnitt und der äußere Dichtabschnitt, und die Ringbreite des mittleren flexiblen Abschnitts in der radialen Richtung der Dichtung gleich oder größer ist als die Dicke des mittleren flexiblen Abschnitts. Da der Abstand zwischen der inneren Dichtfläche und der äußeren Dichtfläche der Dichtung durch die Deformation verringert wird, wird die Quetschmenge der Dichtung verringert und der Gleitwiderstand wird reduziert.
-
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist ein Schnitt, der eine Ausführungsform darstellt, bei der die vorliegende Erfindung bei einem Kolbenventil eingesetzt wird.
-
2 ist ein vergrößerter Ausschnitt aus 1.
-
3 ist ein anderer vergrößerter Ausschnitt aus 1.
-
4 ist eine perspektivische Ansicht einer Dichtung.
-
5 ist ein vergrößerter Schnitt durch die Dichtung.
-
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
-
Der Fluiddruckeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung erläutert. 1 zeigt ein 5-Wege-Kolbenventil als Beispiel einer Fluiddruckeinrichtung. Dieses Kolbenventil (Spulenventil) hat ein Gehäuse 1 mit einem rechteckigen Querschnitt, das in einer Richtung länglich ausgestaltet ist. Innerhalb des Gehäuses 1 ist ein kreisförmiger Strömungsdurchgang (Strömungsdurchgangsöffnung) 2 ausgebildet, der sich in einer Längsrichtung des Gehäuses 1 erstreckt. Fünf Anschlüsse P, A, B, EA, EB, die mit dem Strömungsdurchgang 2 in Verbindung stehen, sind in der Bodenfläche des Gehäuses 1 ausgebildet. Ein Kolben (Spule) 3 als Gleitelement zum Schalten des Strömungsdurchgangs zwischen den fünf Anschlüssen ist gleitend in den Strömungsdurchgang 2 in der Richtung einer Achse L des Strömungsdurchgangs 2 eingesetzt.
-
Der Kolben 3 wird durch geeignete Antriebsmittel mittels elektromagnetischer Kraft, Fluiddruck oder dergleichen in dem Strömungsdurchgang 2 vorwärts oder rückwärts verschoben. Die Antriebsmittel sind nicht dargestellt.
-
Die fünf Anschlüsse umfassen einen zentralen Zufuhranschluss P, erste und zweite Ausgangsanschlüsse A und B, die an beiden Seiten des Zufuhranschlusses P angeordnet sind, und erste und zweite Ablassanschlüsse EA und EB die an beiden Seiten der Ausgangsanschlüsse A und B angeordnet sind. Bei der oben genannten Anordnung stehen diese Anschlüsse mit dem Strömungsdurchgang 2 in Verbindung.
-
Der Kolben 3 weist vier Dichtungen 5 auf, die einen Öffnungsabschnitt zwischen den benachbarten Anschlüssen in dem Strömungsdurchgang 2 öffnen bzw. schließen. Um diese Dichtungen 5 anzubringen, ist eine Mehrzahl von Dichtungsbefestigungsabschnitten 6, die flanschartig ausgestaltet sind, an dem Kolben 3 ausgebildet. An dem äußeren Umfang des Dichtungsbefestigungsabschnitts 6 ist eine ringförmige Dichtungsnut 7 mit einer festgelegten Nutenbreite und -tiefe so ausgebildet, dass sie den Kolben 3 umgibt. In der Dichtungsnut 7 sind die ringförmigen Dichtungen 5 so aufgenommen, dass ein Teil des Außenumfangs der Dichtung 5 nach außen aus der Dichtungsnut 7 vorsteht.
-
An beiden Enden des Kolbens 3 sind außerdem ein Führungsring 8 zur Führung der Bewegung des Kolbens 3 und ein Dichtelement 9 zur Abdichtung zwischen den Auslassanschlüssen EA, EB und der Umgebung des Strömungsdurchgangs 2 vorgesehen.
-
Die Dichtung 5 ist in ähnlicher Weise wie übliche Dichtungen aus einem künstlichen Gummi (Kunststoff) hergestellt. Wie sich aus den 2 bis 5 ergibt, wird die Dichtung durch einen ringförmigen inneren Dichtabschnitt 5A mit einer inneren Dichtfläche 11, die in Kontakt mit einem flachen Nutenboden 7a der Dichtungsnut 7 gebracht wird, einen ringförmigen äußeren Dichtabschnitt 5B mit einer äußeren Dichtungsfläche 12 die in Gleitkontakt mit einer inneren Fläche des Strömungsdurchgangs 2 steht, und einen ringförmigen mittleren flexiblen Abschnittes 5C gebildet, der zwischen dem inneren Dichtabschnitt 5A und dem äußeren Dichtabschnitt 5B angeordnet ist und durch die Wirkung eines Fluiddrucks gebogen wird. Die Dichtung ist symmetrisch zu einer virtuellen Ebene S senkrecht zu der Achse L ausgebildet, die auch die Mittelachse der Dichtung 5 ist.
-
Der innere Dichtabschnitt 5A wird durch die bogenförmige innere Dichtfläche 11 und die beiden rechten und linken flachen Seitenflächen 13, die parallel zueinander liegen, umgeben, während der äußere Dichtabschnitt 5B durch die bogenförmige äußere Dichtfläche 12 und die beiden rechten und linken flachen Seitenflächen 14, die parallel zueinander liegen, umgeben wird. Die Seitenflächen 13 und 14 des inneren Dichtabschnitts 5A des äußeren Dichtabschnitts 5B sind in derselben Ebene senkrecht zu der Achse L angeordnet. Daher sind die Dicken T in der Richtung der Achse L des inneren Dichtabschnitts 5A und des äußeren Dichtabschnitts 5B einander gleich und konstant. Außerdem sind sie kleiner als die Nutenbreite der Dichtungsnut 7. Somit ist zwischen der Nutenseitenwand 7b der Dichtungsnut 7 und der Seitenfläche der Dichtung 5 eine Lücke 15 ausgebildet, in welcher die Dichtung 5 gebogen werden kann. Die Dicken T des inneren Dichtabschnitts 5A und des äußeren Dichtabschnitts 5B entsprechen der Dicke der Dichtung 5.
-
Außerdem ist eine Ringbreite Wb des äußeren Dichtungsabschnitts 5B in der radialen Richtung der Dichtung gleich oder kleiner als eine Ringbreite Wa des inneren Dichtabschnitts 5A.
-
Die innere Dichtfläche 11 und die äußere Dichtfläche 12 weisen eine Bogenform auf, die nach oben vorsteht. Ein Krümmungsradius des Bogens ist kleiner als eine Hälfte der Breite W in der radialen Richtung der Dichtung 5. In diesem Fall können die Krümmungsradien der inneren Dichtfläche 11 und der äußeren Dichtfläche 12 gleich sein. Bei der dargestellten Ausführungsform ist aber der Krümmungsradius der äußeren Dichtfläche 12, die auf der Innenfläche des Strömungsdurchgangs 2 gleitet, kleiner als der Krümmungsradius der inneren Dichtfläche 11, die in Kontakt mit dem Nutenboden 7a der Dichtungsnut 7 steht und nicht gleitet. Der Krümmungsradius der inneren Dichtfläche 11 kann aber auch kleiner ausgestaltet sein als der Krümmungsradius der äußeren Dichtfläche 12.
-
Außerdem ist die innere Dichtfläche 11 so ausgebildet, dass sie die gesamte Dicke der Dichtung 5 abdeckt, während die äußere Dichtfläche 12 teilweise in einem inneren Bereich ausgebildet ist, der einen Teil beider Enden der Dichtung 5 in der Dickenrichtung nicht umfasst. Im Gegensatz dazu kann die innere Dichtfläche 11 teilweise in dem oben genanten inneren Bereich ausgebildet sein, während die äußere Dichtfläche 12 so ausgebildet sein kann, dass sie die gesamte Dicke der Dichtung 5 abdeckt. Alternativ können sowohl die innere Dichte 11 als auch die äußere Dichtfläche 12 so gestaltet sein, dass sie die gesamte Dicke der Dichtung 5 abdecken, oder sie können teilweise in dem inneren Bereich bis auf einen Teil der beiden Enden der Dichtung 5 in der Dickenrichtung ausgebildet sein.
-
In einem Teil des inneren Dichtabschnitts 5A und des äußeren Dichtabschnitts 5B ist eine Vielzahl kleiner Nuten 17 ausgebildet, welche die beiden Abschnitte 5A und 5B in der radialen Richtung kreuzen. Die kleinen Nuten 17 verhindern die Ausbildung eines abgedichteten Raumes zwischen der Dichtung 5 und der Nutenseitenwand 7b und der Nutenseitenwand 7a, wenn die Seitenflächen der Dichtung 5, d. h. die Seitenflächen 13 und 14 des inneren Dichtabschnitts 5A und des äußeren Dichtabschnitts 5B, in Kontakt mit der Nutenseitenwand 7b der Dichtungsnut 7 gebracht werden, und verhindern ein Ansaugen der Dichtung 5 durch den abgedichteten Raum.
-
Der mittlere flexible Abschnitt 5C verringert den Gleitwiderstand, indem die Dichtung 5 durch den mittleren flexiblen Abschnitt 5C gebogen wird, wenn ein Fluiddruck auf die Dichtung 5 wirkt, und ist so gestaltet, dass die Dichtung durch die Wirkung des Fluiddruckes zu einer gleichmäßig gekrümmten Fläche gebogen werden kann, wobei die für die Krümmung erforderliche Flexibilität beibehalten wird.
-
Das bedeutet, dass der mittlere flexible Abschnitt 5C dadurch gebildet wird, dass eine symmetrische, ringförmige zurückgesetzte Nut 18 mit einem flachen Boden in einem Bereich zwischen dem inneren Dichtabschnitt 5A und dem äußeren Dichtabschnitt 5B der beiden rechten und linken Seitenflächen der Dichtung 5 vorgesehen wird. Dadurch sind beide rechten und linken Seitenflächen 19 des mittleren flexiblen Abschnitts 5C flach und parallel zueinander und sie sind Flächen senkrecht zu der Achse L. Eine Dicke Tc des mittleren flexiblen Abschnitts 5C ist kleiner als die Dicke T des inneren Dichtabschnitts 5A und des äußeren Dichtabschnitts 5B und ist konstant über den gesamten mittleren flexiblen Abschnitt 5C. Ein bevorzugter Bereich des Verhältnisses Tc/T zwischen den Dicken T und Tc liegt bei 0,6 bis 0,65.
-
Außerdem ist die Ringbreite Wc des mittleren flexiblen Abschnitts 5C in der radialen Richtung der Dichtung so gewählt, dass sie gleich der Dicke Tc des mittleren flexiblen Abschnitts 5C oder größer als die Dicke Tc ist. Vorzugsweise ist die Ringbreite Wc des mittleren flexiblen Abschnitts 5C größer als die Ringbreiten Wa und Wb des inneren Dichtabschnitts 5A und des äußeren Dichtabschnitts 5B.
-
Wenn kein Fluiddruck auf eine der Seitenflächen der Dichtung 5 wirkt oder wenn auf beide Seiten ein gleicher Fluiddruck wirkt, wenn der Strömungsdurchgang 2 geöffnet ist, wird der mittlere flexible Abschnitt 5C nicht zu der rechten oder linken Seite gebogen, wie es in 2 gezeigt ist, und die Dichtung 5 behält ihre symmetrische Gestalt, in der sie sich linear in der radialen Richtung erstreckt.
-
Wenn andererseits ein Fluiddruck auf eine der Seitenflächen der Dichtung 5 wirkt, indem der Strömungsdurchgang durch die Dichtung 5 geschlossen wird, wie es in 3 gezeigt ist, wird der mittlere flexible Abschnitt 5C der Dichtung 5 durch die Kraft des Fluiddrucks, die auf die eine Seitenfläche 19 wirkt, sanft zu der Seite der anderen Seitenfläche 19 gebogen. Als Folge hiervon wird die Dichtung 5 zu einer C-Form deformiert. Da ein Abstand zwischen der inneren Dichtfläche 11 und der äußeren Dichtfläche 12 der Dichtung 5 durch die Deformation verringert wird, wird eine Kraft, mit welcher die Dichtflächen 11 und 12 in Kontakt mit dem Nutenboden 7a der Dichtungsnut 7 und der inneren Fläche des Strömungsdurchgangs 2 gepresst werden, verringert, und die Quetschmenge der Dichtung 5 wird reduziert. Dadurch wird der Gleitwiderstand der Dichtung 5, d. h. der Gleitwiderstand der äußeren Dichtfläche 12, verringert.
-
Insbesondere dann, wenn die Dichtung 5 gebogen wird, ändern sich Kontaktpositionen der bogenförmigen inneren Dichtfläche 11 und der äußeren Dichtfläche 12 mit den Nutenboden 7a der Dichtungsnut 7 und dem Strömungsdurchgang 2 von den mittleren Abschnitten der jeweiligen Dichtflächen zu Positionen nahe deren Endabschnitt. Sind aber die Krümmungsradien der inneren Dichtfläche 11 und der äußeren Dichtfläche 12 kleiner ausgebildet als eine Hälfte der Breite der Dichtung 5 in radialer Richtung, so wird der Grad einer Verringerung des Abstandes zwischen den Kontaktpositionen der beiden Dichtflächen 11 und 12 mit der Änderung der Kontaktpositionen erhöht, und der Gleitwiderstand zuverlässig und wirksam verringert.
-
Wie oben beschrieben wurde, gleitet die Dichtung 5 in dem Strömungsdurchgang 2 in einem Zustand, in dem der Gleitwiderstand verringert ist, und erreicht eine Schaltposition.
-
Der mittlere flexible Abschnitt 5C der Dichtung 5 kann so gestaltet sein, dass dann, wenn der Abschnitt durch die Wirkung eines Fluiddruckes gebogen wird, wie es in 3 gezeigt ist, ein Teil der Seitenfläche 19, insbesondere deren mittlerer Abschnitt, in Kontakt mit der einen Nutenwand 7b der Dichtungsnut 7 gebracht wird. Da die Dichtung 5 an drei Punkten in Kontakt mit der Nutenwand 7b gebracht wird, nämlich dem inneren Dichtabschnitt 5A, dem äußeren Dichtabschnitt 5B und dem mittleren flexiblen Abschnitt 5C, wird auf diese Weise die Ausrichtung der Dichtung 5 während der Krümmung stabilisiert und eine Einstellung des Abstandes zwischen der inneren Dichtfläche 11 und der äußeren Dichtfläche 12, d. h. eine Einstellung des Gleitwiderstandes, wird erleichtert.
-
Hierbei kann die Dichtung 5 zu einer gleichmäßigen C-Form gebogen werden, weil bei dem mittleren flexiblen Abschnitt 5C die rechten und linken flachen Seitenflächen 19 parallel zueinander liegen und der Abschnitt eine festgelegte Dicke Tc aufweist. Wenn die beiden Seitenflächen 19 des mittleren flexiblen Abschnitts 5C zu einer bogenförmigen Kurve geformt sind, wie bspw. die herkömmliche, kürbisförmige Dichtung, wird die Dichtung in der Mitte durchbrechen, weil der mittlere, flexible Abschnitt plötzlich an einem Abschnitt mit der geringsten Dicke gebrochen wird. Damit kann der gewünschte Zweck nicht erreicht werden.
-
Ist bei dem Kolben- oder Spulenventil gemäß 1 der Kolben (Spule) 3 wie dargestellt an einer Schaltposition auf der linken Seite angeordnet, verschließen die zweiten und vierten Dichtungen 5 von links in dem Kolben 3 den Strömungsdurchgang 2, während die ersten und dritten Dichtungen 5 den Strömungsdurchgang 2 öffnen. Somit stehen der Zufuhranschluss P und der zweite Ausgangsanschluss B in Verbindung miteinander, und der erste Ausgangsanschluss A und der erste Ablassanschluss EA stehen in Verbindung miteinander. Da zu dieser Zeit die ersten und dritten Dichtungen 5 der Wirkung eines Fluiddruckes nicht ausgesetzt sind oder der Fluiddruck gleichmäßig auf beiden Seitenflächen wirkt, ist der mittlere flexible Abschnitt 5C in einem Zustand, in dem er weder nach rechts noch nach links gebogen ist, wie es in 2 gezeigt ist. Daher behält die Dichtung 5 ihre symmetrische Ausrichtung, in welcher sie sich linear in der radialen Richtung erstreckt.
-
Wenn andererseits die zweiten und vierten Dichtungen 5 den Strömungsdurchgang 2 verschließen, wird der mittlere, flexible Abschnitt 5C durch die Kraft des Fluiddruckes in der Richtung der anderen Seitenfläche gebogen, weil ein Fluiddruck nur auf eine der Seitenflächen der Dichtung 5 wirkt, wie es in 3 gezeigt ist. Dadurch wird Dichtung 5 zu einer C-Form deformiert. Durch die Deformation ist die Dichtung 5 in einem Zustand, in dem der Gleichwiderstand verringert ist.
-
3 zeigt einen gebogenen Zustand der zweiten Dichtung 5, wobei eine Biegungsrichtung der vierten Dichtung 5 dieser Richtung entgegengesetzt ist.
-
Wird der Kolben 3 aus der oben beschriebenen Schaltposition in eine Schaltposition auf der rechten Seite bewegt, werden die zweiten und vierten Dichtungen 5 aus dem Strömungsdurchgang 2 entfernt. Ein Strömungsdurchgang zwischen dem Zufuhranschluss P und dem ersten Ausgangsanschluss A und ein Strömungsdurchgang zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss B und dem zweiten Ablassanschluss EB werden geöffnet. Die ersten und dritten Dichtungen 5 werden in den Strömungsdurchgang 2 eingesetzt. Ein Strömungsdurchgang zwischen dem ersten Ausgangsanschluss A und dem ersten Ablassanschluss EA und der Strömungsdurchgang zwischen dem Zufuhranschluss P und dem zweiten Ausgangsanschluss B werden verschlossen. Daher stehen der Zufuhranschluss P und der erste Ausgangsanschluss A in Verbindung miteinander, und der zweite Ausgangsanschluss B und der zweite Ablassanschluss EB stehen in Verbindung miteinander.
-
Da hierbei die zweiten und vierten Dichtungen 5 der Wirkung des Fluiddruckes kontinuierlich ausgesetzt sind, bis sie aus dem Fluiddurchgang 2 entfernt sind, gleiten sie in dem Fluiddurchgang 2, wobei sie ihre gebogene Ausrichtung wie in 3 beibehalten und der Gleitwiderstand klein ist.
-
Wenn der Kolben 3 gestartet wird, wirkt außerdem eine Kraft in einer Richtung, in welcher die Dichtung angehoben wird, durch den Gleitwiderstand der äußeren Dichtfläche 12 auf die zweiten und vierten Dichtungen 5. Die Dichtungen 5 beginnen mit der Bewegung zu gleiten, so dass die äußere Dichtfläche 12 von der Innenfläche des Strömungsdurchgangs 2 abgestreift wird. Als Folge hiervon wird auch das Problem einer Fixierung der Dichtung 5 gelöst.
-
Wenn die zweiten und vierten Dichtungen 5 auch aus dem Strömungsdurchgang 2 entfernt sind, wirkt der Fluiddruck nicht länger und die Dichtungen 5 kehren zu der in 3 gezeigten linearen Ausrichtung zurück.
-
Andererseits behalten die ersten und dritten Dichtungen 5 die gradlinige Ausrichtung bis sie in den Strömungsdurchgang 2 eingesetzt werden und den Strömungsdurchgang 2 blockieren. Sobald sie den Strömungsdurchgang blockieren, werden sie durch die Wirkung des Fluiddruckes zu einer C-Form deformiert, wie es in 3 gezeigt ist, und gleiten in dem Strömungsdurchgang 2 zu der Schaltposition mit geringem Gleitwiderstand, wobei sie ihre Ausrichtung beibehalten.
-
Die oben beschriebene Ausführungsform bezieht sich auf ein Kolbenventil. Die vorliegende Erfindung kann aber auch bei einem Fluiddruckzylinder oder einer anderen Fluiddruckvorrichtung eingesetzt werden, bei welcher ein Gleitelement, bspw. ein Kolben, eine Dichtung aufweist.
