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Die Erfindung betrifft ein Pneumatikventil zum Schalten eines Druckluftflusses mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung ein als Schieberventil ausgebildetes Pneumatikventil mit einem Schieber als in axialer Richtung verschiebbares Ventilelement, mittels dessen mehrere äußere Anschlüsse über eine innenliegende Ventilbohrung miteinander verbindbar oder gegeneinander abdichtbar sind. Zur Abdichtung des Ventilelementes gegenüber dem Ventilgehäuse ist wenigstens ein Elastomerdichtring vorgesehen, der mit dem Ventilgehäuse verbunden und nach innen dichtend oder mit dem Ventilelement verbunden und nach außen dichtend ausgebildet sein kann. In Abhängigkeit von der Anordnung des Elastomerdichtrings ist am jeweils anderen Teil, d. h. am Ventilelement oder am Ventilgehäuse, eine Lauffläche ausgebildet, die bei Betätigung des Ventils ebenfalls wie der Elastomerdichtring auf Reibung beansprucht wird.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 103 54 269 B4 geht ein gattungsgemäßes Pneumatikventil hervor, das ein Ventilgehäuse mit einem hieran befestigbaren Gehäusedeckel aufweist, der eine in das Ventilgehäuse hineinragende Führungsbuchse mit einer Beschichtung aus unverstärktem Kunststoffmaterial zur Ausbildung einer Lauffläche aufweist. Die Beschichtung ist vorzugsweise eine stoffschlüssig angeformte Schicht, die eine relativ glatte Oberfläche besitzt und insbesondere kein in die Lauffläche hineinragendes Verstärkungsmaterial, beispielsweise Fasermaterial, wie beim Ventilgehäuse der Fall, aufweist. Dadurch soll. gewährleistet sein, dass der Antriebskolben exakt und gleichmäßig laufen kann und seine Dichtung, insbesondere ein O-Ring, nicht beschädigt wird. Denn die Laufflächenkörper-Beschichtung soll die Reibung zwischen dem Antriebskolben und der Lauffläche verringern. Als Werkstoff zur Ausbildung der Führungsbuchse und/oder der Beschichtung wird ein Kunststoff, insbesondere ein thermoplastischer Kunststoff, vorgeschlagen.
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In Abhängigkeit von der konkreten Ausbildung des Pneumatikventils kann als Lauffläche der Dichtung nicht nur die Innenbohrung des Ventilgehäuses oder eine hierin eingesetzte Führungsbuchse zum Einsatz gelangen, sondern auch die Außenkontur des axial verschiebbaren Ventilelementes. In beiden Fällen kann die Lauffläche spritztechnisch in einem Thermoplast abgeformt sein. Ein entsprechend hergestellter Schieberkörper für ein Pneumatikventil geht beispielsweise aus der Druckschrift
DE 41 31 830 C3 hervor. Wie dieser Druckschrift ebenfalls zu entnehmen ist, gehören Schieberventile mit Schieber aus Stahl oder Aluminium oder Messing mit einer Nickelschicht ebenfalls zum Stand der Technik.
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Das Funktionsprinzip eines weiteren bekannten Pneumatikventils geht aus der beiliegenden 1 hervor. Diese zeigt ein innendichtendes System, bei dem mehrere Elastomerdichtringe 12 in einem Ventilgehäuse 6 fixiert sind, die im Betrieb des Ventils in Reibkontakt mit einem als axial beweglicher Schieber ausgebildeten Ventilelement 8 aus eloxiertem Aluminium stehen. Um die Reibung und damit den Verschleiß gering zu halten, wird das System fettgeschmiert. Das in der 1 dargestellte Pneumatikventil ist ein elektrisch vorgesteuertes 5/2-Wegeventil. Das Pneumatikventil weist demnach fünf äußere Anschlüsse 1, 2, 3, 4, 5, und zwei Schaltstellungen auf, wobei der Anschluss 1 den Druckanschluss, die Anschlüsse 2 und 4 die Arbeitsanschlüsse und die Anschlüsse 3 und 5 die Entlüftungsanschlüsse bezeichnen. Als innendichtendes System bewegt sich das als Schieber ausgebildete Ventilelement 8 relativ zu den im Ventilgehäuse 6 fixierten Elastomerdichtringen 12 in axialer Richtung. Abhängig von der Schaltstellung des Ventilelementes 8 werden die Anschlüsse 1, 2, 3, 4, 5 miteinander verbunden oder gegeneinander abgedichtet. Um die Betätigungskräfte und den Verschleiß zwischen dem Ventilelement 8 und den Elastomerdichtringen 12 gering zu halten, wird das System im Fertigungsprozess mit einer Fettschmierung für die gesamte Lebensdauer versehen.
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Neben innendichtenden Schieberventilen entsprechend der Darstellung der 1 sind auch außendichtende Ventile, insbesondere bei kleiner bauenden Ventilen, bekannt. Ein entsprechendes Beispiel geht aus der beiliegenden 2 hervor. Hier sitzen die Elastomerdichtringe 12 direkt auf dem Ventilelement 8 und werden gegen die Ventilbohrung 7 des Ventilgehäuses 1 bewegt. Die Elastomerdichtringe 12 sind in ringförmigen Aussparungen des Ventilelementes 8 montiert und damit axial fixiert. Außendichtende Systeme weisen jedoch den Nachteil auf, dass das Schmierfett leichter als bei innendichtenden Systemen über das axial bewegliche Ventilelement 8 weg geschoben wird und dann an der Reibstelle nicht mehr zur Verfügung steht.
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Über die Betriebszeit des Ventils kann es infolge dieses Effektes zu einer Mangelschmierung kommen, wodurch die Beanspruchung des Dichtsystems steigt, was den Ausfall des Dichtsystems zur Folge haben kann. Durch den zunehmenden Einsatz von Kunststoffen als Werkstoff in Pneumatikventilen kann sich die Gefahr der Mangelschmierung erhöhen. Das Haftvermögen des Schmierfetts auf einer Kunststoffoberfläche ist im Vergleich zu einer Metalloberfläche üblicherweise geringer, was sich negativ auf das Reibverhalten zwischen Lauffläche und Elastomerdichtring auswirken kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Pneumatikventil der eingangs genannten Art mit einer verbesserten Schmierung bereitzustellen, um den Verschleiß im Bereich der Dichtelemente zu verringern und das Versagen des Dichtsystems zu verhindern. Dadurch soll ein Pneumatikventil mit einer erhöhten Lebensdauer geschaffen werden.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Pneumatikventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Offenbarung der Erfindung
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Das zum Schalten eines Druckluftflusses vorgeschlagene Pneumatikventil umfasst ein Ventilgehäuse, das mehrere äußere Anschlüsse aufweist, die mit einer innenliegenden Ventilbohrung verbunden sind, in welcher zum Schalten des Druckluftflusses zwischen den Anschlüssen ein Ventilelement axial verschiebbar aufgenommen ist. Erfindungsgemäß besitzt die Ventilbohrung einen Innenwandabschnitt oder das Ventilelement einen Außenwandabschnitt, welcher mindestens eine in axialer Richtung verlaufende, eine Kapillare ausbildende Nut zur Schmierstoffversorgung eines in der Ventilbohrung oder im Ventilelement aufgenommenen Elastomerdichtrings aufweist. Ferner erfindungsgemäß steht die Nut mit wenigstens einem als Ringnut oder Ringraum ausgebildeten Schmierstoffdepot in Verbindung.
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Die Erfindung ist sowohl bei innendichtenden Systemen als auch bei außendichtenden Systemen realisierbar. Die wenigstens eine in axialer Richtung verlaufende, eine Kapillare ausbildende Nut dient der Schmierstoffversorgung und ist entweder in der Oberfläche eines Innenwandabschnitts der Ventilbohrung oder eines Außenwandabschnitts des Ventilelementes ausgebildet. Den Schmierstoff bezieht die Nut über das als Ringnut oder Ringraum ausgebildete Schmierstoffdepot, mit welchem sie in Verbindung steht. Die wenigstens eine Kapillare ausbildende Nut trägt dazu bei, dass der Schmierstoff in Richtung eines Elastomerdichtrings transportiert wird. Der Transport des Schmierstoffs hängt ferner vom spezifischen Kriechverhalten des Schmierstoffs und/oder vom Ölabgabeverhalten eines als Schmierstoff eingesetzten Fettes ab. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Nut bis an einen Umkehrpunkt des Elastomerdichtrings herangeführt, so dass der Schmierstoff insbesondere bei einem Wechsel der Bewegungsrichtung oder beim Anfahren nach längerer Nichtbetätigung des Ventils vom Elastomerdichtring aufgenommen werden kann. Auf diese Weise sind eine konstante Schmierung zur Minimierung des Dichtringverschleißes und damit eine Erhöhung der Lebensdauer des Pneumatikventils gewährleistet. Denn bei Erreichen des Umkehrpunktes werden vom Elastomerdichtring winzige Schmierstoffmengen mitgenommen und auf der Lauffläche verteilt. Der dauerhafte Schmierstofffilm stellt demnach eine konstant niedrige Reibung im System sicher.
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Da an den Umkehrpunkten wiederum eine glatte Oberfläche von Vorteil ist, wird alternativ vorgeschlagen, dass die wenigstens eine in axialer Richtung verlaufende Nut einen geringen Abstand zu einem solchen Umkehrpunkt aufweist. Das heißt, dass im Bereich des Umkehrpunktes die als Lauffläche dienende Oberfläche der Ventilbohrung oder des Ventilelementes glatt ausgebildet. Dadurch ist eine Minimierung der Haftreibung beim Losbrechen des Reibkontaktes des Elastomerdichtrings gegenüber der Lauffläche gewährleistet, wodurch ebenfalls die Lebensdauer des Pneumatikventils erhöht wird. Durch die minimierte Haftreibung in den Umkehrpunkten wird zudem der erforderliche Schaltdruck reduziert und die Schaltzeitkonstanz verbessert. Darüber hinaus kann sich die wenigstens eine in axialer Richtung verlaufende Nut auch über den Umkehrpunkt hinaus erstrecken. Welche Ausführungsform sich als besonders vorteilhaft erweist, hängt unter anderem vom Kriechverhalten und/oder Ölabgabeverhalten des jeweils eingesetzten Schmierstoffs bzw. Fettes ab.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient ein als Ringnut ausgebildetes Schmierstoffdepot zugleich der Aufnahme des Elastomerdichtrings. Das heißt, dass die wenigstens eine in axialer Richtung verlaufende, eine Kapillare ausbildende Nut an dem Bauteil ausgebildet ist, an welchem auch der Elastomerdichtring fixiert ist. Dieses Bauteil kann wiederum ein die Ventilbohrung aufweisendes Bauteil oder das hierin axial beweglich aufgenommene Ventilelement sein. Da der Elastomerdichtring regelmäßig mit einem geringen axialen Spiel in einer solchen Ringnut aufgenommen ist, wird im Bereich der Ringnut ein weiteres ringförmiges Kapillarsystem ausgebildet, das als Schmierstoffdepot für den Elastomerdichtring dient. Im Betrieb des Ventils wird durch die oszillierende Bewegung des Elastomerdichtrings Schmierstoff aus dem ringförmigen Kapillarsystem herausgedrückt und auf der Dichtlippe des Elastomerdichtrings verteilt. Der Schmierstoff wird der den Elastomerdichtring aufnehmenden Ringnut über die wenigstens eine axial verlaufende Nut zugeführt, welche vorzugsweise mit einem weiteren als Ringnut oder Ringraum ausgebildeten Schmierstoffdepot in Verbindung steht. Somit ist eine konstante Versorgung der den Elastomerdichtring aufnehmenden Ringnut mit Schmierstoff gewährleistet.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung endet die wenigstens eine in axialer Richtung verlaufende, eine Kapillare ausbildende Nut an einer Lauffläche, welche im Betrieb des Ventils in Reibkontakt mit dem Elastomerdichtring steht. Das heißt, dass der die wenigstens eine Nut aufweisende Innenwandabschnitt der Ventilbohrung oder Außenwandabschnitt des Ventilelementes direkt an die Lauffläche eines Elastomerdichtrings angrenzt. Die Lauffläche und die wenigstens eine Nut sind demnach am selben Bauteil ausgebildet, während der Elastomerdichtring am jeweils anderen Bauteil fixiert ist, wobei es sich bei den Bauteilen wiederum um ein die Ventilbohrung ausbildendes Bauteil oder das Ventilelement handelt. Der Grenzbereich zwischen dem die wenigstens eine Nut aufweisenden Innenwandabschnitt bzw. Außenwandabschnitt definiert somit einen Umkehrpunkt des Elastomerdichtrings.
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Weiterhin bevorzugt ist der die wenigstens eine in axialer Richtung verlaufende Nut aufweisende Innenwandabschnitt der Ventilbohrung oder Außenwandabschnitt des Ventilelementes in axialer Richtung versetzt zu den Anschlüssen angeordnet. Durch die versetzte Anordnung ist sichergestellt, dass der in der wenigstens einen Nut enthaltene Schmierstoff im Betrieb des Ventils nicht weggeblasen wird.
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Vorteilhafterweise weist die wenigstens eine in axialer Richtung verlaufende, eine Kapillare ausbildende Nut eine Tiefe und/oder Breite von 3 bis 45 μm, vorzugsweise von 10 bis 30 μm, auf. Tiefe und/oder Breite der Nut können zudem über ihre axiale Erstreckung hinweg variieren. Vorzugweise nimmt die Tiefe der Nut in Richtung des Elastomerdichtrings ab. Die optimale Tiefe und/oder Breite der Nut hängt ferner vom spezifischen Kriechverhalten und/oder Ölabgabeverhalten des eingesetzten Schmierstoffs bzw. Fettes ab.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die wenigstens eine in axialer Richtung verlaufende Nut und/oder das als Ringnut oder Ringraum ausgebildete Schmierstoffdepot mit Herstellung des Ventilgehäuses oder des Ventilelementes im Spitzgießverfahren ausgebildet oder nachträglich mechanisch aufgebracht worden ist bzw. sind, beispielsweise mittels eines Lasers, eines Mikrofräsers oder eines Erodierdrahtes. Dadurch ist eine einfache und kostengünstige Fertigung gewährleistet. Beispielsweise kann das die Nut aufweisende Bauteil aus einem thermoplastischen Werkstoff gefertigt und die Nut und/oder das Schmierstoffdepot während des Spritzgießens ausgeformt worden sein. Sofern ein metallischer Werkstoff, insbesondere Aluminium zum Einsatz gelangt, wird eine nachträgliche mechanische Aufbringung bevorzugt.
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Um die Ausbildung von Kriechbarrieren in Form von Kanten zu verhindern, wird weiterhin vorgeschlagen, dass das als Ringnut oder Ringraum ausgebildete Schmierstoffdepot zumindest teilweise konisch und/oder gerundet ausgebildete Flankenflächen besitzt. Das als Ringnut oder Ringraum ausgebildete Schmierstoffdepot geht vorzugsweise über einen Radius in die die wenigstens eine Nut aufweisende Innenwandfläche der Ventilbohrung oder Außenwandfläche des Ventilelementes über.
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Des Weiteren kann auch der die wenigstens eine Nut aufweisende Innenwandabschnitt der Ventilbohrung oder Außenwandabschnitt des Ventilelementes zumindest in einem Teilbereich konisch und/oder gerundet ausgebildet sein. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass die Ventilbohrung oder das Ventilelement Abschnitte mit verschiedenen Durchmessern besitzt, wobei dann vorzugsweise der konisch und/oder gerundet ausgebildete Teilbereich im Bereich eines Übergangs ausgebildet ist. Auf diese Weise wird die Ausbildung von scharfen Kanten vermieden, welche – sofern sie im Betrieb des Pneumatikventils von einem Elastomerdichtring überstrichen werden – zum vorzeitigen Verschleiß des Elastomerdichtrings beitragen würden. Beispielsweise kann ein konisch und/oder gerundet ausgebildeter Teilbereich der Ausbildung einer Anlaufkante dienen, über welche ein Elastomerdichtring beim Anlaufen aus einer Position, in welcher er nicht in Kontakt mit der Lauffläche steht, in eine Dichtposition überführt wird, in welcher er in Reibkontakt mit der Lauffläche steht. Zur Vermeidung der Ausbildung einer scharfen Kante, ist die Anlaufkante daher bevorzugt zumindest im Bereich des Übergangs in die Lauffläche gerundet ausgebildet.
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Vorteilhafterweise weist der Innenwandabschnitt der Ventilbohrung oder der Außenwandabschnitt des Ventilelementes mehrere parallel in axialer Richtung verlaufende, Kapillare ausbildende Nuten zur Schmierstoffversorgung des Elastomerdichtrings auf. Dabei sind die mehreren Nuten zumindest über einen Teilumfangsbereich des Innenwandabschnitts bzw. des Außenwandabschnitts gleichmäßig verteilt angeordnet. Dadurch ist eine über den Umfang der Ventilbohrung oder des Ventilelementes weitgehend gleichmäßige Verteilung des Schmierstoffs sichergestellt.
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Da die Vorteile der Erfindung insbesondere bei Ventilen zum Tragen kommen, die eine Lauffläche aufweisen, welche an einem Bauteil aus einem thermoplastischen Werkstoff ausgebildet ist, wird weiterhin vorgeschlagen, dass das Ventilgehäuse und/oder das Ventilelement aus einem thermoplastischen Werkstoff gefertigt sind. Nachteile, die sich aus dem deutlich verringertem Haftvermögen des Schmierstoffs auf einer thermoplastischen Oberfläche ergeben, können somit ausgeglichen werden.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines 5/2-Wegeventils gemäß dem Stand der Technik, das als innendichtendes System ausgebildet ist,
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2 eine schematische Darstellung eines Mehrwegeventils gemäß dem Stand der Technik, das als außendichtendes System ausgebildet ist,
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3 eine Ansicht eines Ventilelementes eines außendichtenden Mehrwegeventils gemäß dem Stand der Technik,
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4 eine Teilansicht eines Ventilelementes eines ersten erfindungsgemäßen Pneumatikventils (außendichtendes System),
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5 eine Teilansicht eines Ventilelementes eines zweiten erfindungsgemäßen Pneumatikventils (außendichtendes System),
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6 eine Teilansicht eines Ventilelementes eines dritten erfindungsgemäßen Pneumatikventils (innendichtendes System),
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7 eine Teilansicht eines Ventilelementes eines vierten erfindungsgemäßen Pneumatikventils (innendichtendes System),
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8 eine Teilansicht eines Ventilelementes eines fünften erfindungsgemäßen Pneumatikventils (außendichtendes System) und
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9 eine Teilansicht eines Ventilelementes eines sechsten erfindungsgemäßen Pneumatikventils (innendichtendes System).
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Hinsichtlich der Beschreibung der 1 und 2 wird zwecks Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand der 3 bis 5 sowie 8 an einem außendichtenden System und anhand der 6, 7 und 9 an einem innendichtenden System erläutert, wobei es sich lediglich um bevorzugte Ausführungsbeispiele handelt, welche die Erfindung nicht erschöpfend wiedergeben.
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3 zeigt ein als Schieber ausgeführtes Ventilelement 8, das mehrere Ringnuten 17 zur Aufnahme von Elastomerdichtringen 12 (in 3 der Deutlichkeit halber nicht dargestellt) aufweist. Die Ringnuten 17 werden zum Teil von konisch verlaufenden Abschnitten des Ventilelementes begrenzt, welche zu einer Verringerung des Durchmessers und damit zur Ausbildung von Ringräumen 18 führen. Die Übergänge sind mit einem Radius R, d. h. gerundet ausgeführt.
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Am Beispiel eines Ventilelementes entsprechend der 3 ist eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in der 4 dargestellt. Beidseits einer Ringnut 17 weist das Ventilelement 8 in einem Außenwandabschnitt 10 mehrere parallel in axialer Richtung verlaufende, Kapillare ausbildende Nuten 11 auf, die indirekt über die Ringnut 17 oder direkt mit einem als Ringnut oder Ringraum ausgebildeten Schmierstoffdepot 13 in Verbindung stehen. Der im Schmierstoffdepot 13 enthaltene Schmierstoff wird über die Kapillare ausbildenden Nuten 11 der Ringnut 17 zugeführt, in welcher üblicherweise ein Elastomerdichtring 12 (in 4 nicht dargestellt) mit geringem axialen Spiel aufgenommen ist, so dass die Ringnut 17 ebenfalls als Schmierstoffdepot 13 dient. Der Außenwandabschnitt 10 des Ventilelementes 8 weist zwischen den Schmierstoffdepots 13 einen Teilbereich 16 auf, welcher konisch ausgebildet ist. In den Übergangsbereichen zu einem zylinderförmigen Teilbereich des Außenwandabschnitts 10 ist der Teilbereich 16 gerundet ausgeführt, um die Ausbildung von Kriechbarrieren zu vermeiden. Aus gleichem Grund weist das als Ringnut oder Ringraum ausgebildete Schmierstoffdepot 13, das die Außenwandfläche 10 begrenzt, Flankenflächen 15 auf, die zumindest teilweise konisch und teilweise gerundet ausgeführt sind. Im Betrieb des Ventils wird über die Nuten 11 Schmierstoff aus dem Schmierstoffdepot 13 der Ringnut 17 zugeführt, in welchem ein Elastomerdichtring 12 angeordnet ist. Aufgrund der Bewegung des Ventilelementes 8 im Betrieb des Ventils führt der Elastomerdichtring 12 oszillierende Bewegungen aus, welche dazu führen, dass der der Ringnut 17 über die Nuten 11 zugeführte Schmierstoff aus der Ringnut 17 wieder herausgedrückt wird, was dazu führt, dass die in Reibkontakt mit einer Lauffläche 14 (in 4 nicht dargestellt) einer Ventilbohrung 8 (in 4 nicht dargestellt) stehende Dichtlippe mit Schmierstoff versorgt wird.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist der 5 zu entnehmen. Im Unterschied zur Ausführungsform der 4 sind die Nuten 11 ausgehend vom als Ringnut oder Ringraum ausgebildeten Schmierstoffdepot 13 nur bis an die Ringnut 17, welche der Aufnahme des Elastomerdichtrings 12 dient, herangeführt. Der teilweise konisch und gerundet ausgeführte Teilbereich 16 erstreckt sich dabei über den gesamten Außenwandabschnitts 10. Über mehrere Radien R ist sichergestellt, dass die Übergänge „weich” ausgebildet sind, so dass keine Kriechbarrieren geschaffen werden. Aus 5 geht ferner hervor, dass mehrere Außenwandabschnitte 10 mit Nuten 11 zur Schmierstoffversorgung mehrerer Elastomerdichtringe 12 vorgesehen sein können.
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6 zeigt ein innendichtendes System. Die Nuten 11 sind wiederum in einem Außenwandabschnitt 10 des Ventilelementes 8 ausgebildet. Vorliegend könnte aber auch ein außendichtendes System dargestellt sein, dann wären die Elastomerdichtringe 12 an einem nicht dargestellten Ventilelement fixiert und stünden in Reibkontakt mit einer Ventilbohrung 7 eines Ventilgehäuses 6 (siehe Bezugszeichen in Klammern). Die Nuten 11 wären dann analog in einem Innenwandabschnitt 9 der Ventilbohrung 7 ausgebildet (siehe Bezugszeichen in Klammern). Ausgehend jedoch von einem innendichtenden System sind die Nuten 11 in einem Außenwandabschnitt 10 des Ventilelementes 8 ausgebildet, wobei der Außenwandabschnitt 10 an eine Lauffläche 14 für einen Elastomerdichtring 12 angrenzt. Die Grenze definiert einen Umkehrpunkt 19, so dass sich die Nuten 11 nicht in die Lauffläche 14 hinein erstrecken. im Umkehrpunkt 19 ist somit eine glatte Oberfläche der Lauffläche 14 zur Verringerung der Haftreibung gewährleistet. Die Nuten 11 werden über ein als Ringraum ausgebildetes Schmierstoffdepot 13 mit Schmierstoff versorgt. Um der Ausbildung einer Kriechbarriere entgegen zu wirken, ist der Übergang des Ringraums in den Außenwandabschnitt 10 mit einem Radius R ausgeführt. Das heißt, dass die Flankenflächen 15 des Ringraums teilweise gerundet ausgeführt sind. 6 zeigt beispielhaft eine spiegelbildliche Anordnung und Ausführung zweier Nuten 11 aufweisender Außenwandabschnitte 10 am Ventilelement 8.
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Dem Ausführungsbeispiel der 7 ist ebenfalls ein innendichtendes System zu entnehmen. Die Elastomerdichtringe 12 sind demnach am Ventilgehäuse 6 fixiert und stehen im Betrieb des Ventils in Reibkontakt mit einer am Ventilelement 8 ausgebildeten Lauffläche 14. Die Nuten 11 sind wiederum in Außenwandabschnitten 10 des Ventilelementes 8 ausgebildet und stehen jeweils mit einem als Ringnut ausgebildeten Schmierstoffdepot 13 in Verbindung. Das Ventilelement 8 befindet sich in der Darstellung auf der linken Seite im Anschlag. Hieraus folgt, dass die Nuten 11 immer im nicht überstrichenen Bereich der Elastomerdichtringe 12, das heißt außerhalb der Lauffläche 14 liegen.
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Ein weiteres außendichtendes System ist in der 8 schematisch dargestellt. Mehrere Elastomerdichtringe 12 sind in axialem Abstand zueinander auf dem Ventilelement 8 fixiert. Im Betrieb des Ventils gelangen die Elastomerdichtringe 12 über eine Anlaufkante 20 in Reibkontakt mit einer Lauffläche 14, welche durch eine Ventilbohrung 7 eines Ventilgehäuses 6 ausgebildet wird. Die Ventilbohrung 7 weist hierzu einen konisch verlaufenden Teilbereich auf, welcher über einen Radius R in die Lauffläche 14 übergeht. Dadurch wird die Ausbildung einer scharfen Kante und demzufolge der vorzeitige Verschleiß der die Kante überstreichenden Elastomerdichtringe 12 vermieden. Die Anlaufkante 20 fällt vorliegend mit dem Innenwandabschnitt 9 zusammen, welcher wenigstens eine Kapillare ausbildende Nut 11 zur Schmierstoffversorgung der Elastomerdichtringe 12 aufweist. Die Nuten 11 sind demnach mit Schmierstoff gefüllt. Im Bereich der Anlaufkante 20 weist der Elastomerdichtring 12 eine geringe Flächenpressung auf, so dass zum Einen der Elastomerdichtring 12 bei Kontakt mit den Nuten 11 nicht beschädigt wird und zum Anderen der Schmierstoff aus den Nuten 11 von dem Elastomerdichtring 12 beim Überstreichen der Anlaufkante 20 mitführt wird. Der zudem „weiche” Übergang der Anlaufkante 20 in die Lauffläche 14 trägt ferner zu einem verringerten Verschleiß des Elastomerdichtrings 12 beim Überstreichen der Anlaufkante 20 bei. Ferner wird die Ausbildung einer Abstreifkante vermieden, welche zum Verlust des Schmierstoffs führen würde. Im Bereich des Übergangs der Anlaufkante 20 in die Lauffläche 14 laufen die Nuten 11 aus, so dass die Ventilbohrung 7 im Bereich der Lauffläche 14 glatt ausgebildet ist.
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Der 9 ist ein weiteres innendichtendes System zu entnehmen. Ein Elastomerdichtring 12 ist hierzu am Ventilgehäuse (nicht dargestellt) fixiert. Das demgegenüber axial verschiebbare Ventilelement 8 weist eine als Schmierstoffdepot 13 dienende Ringnut auf, welche über eine Anlaufkante 20 in eine Lauffläche 14 übergeht. Der Übergang ist zur Vermeidung scharfer Kanten wiederum mit einem Radius R ausgebildet. Die schmierstoffführenden Nuten 11 erstrecken sich über einen Außenwandabschnitt 10, der vom Schmierstoffdepot 13 an die Lauffläche 14 heran führt. Die Anlaufkante 20 ist Teil dieses Außenwandabschnitts. Beim Überstreichen der Anlaufkante 20 (siehe Pfeil) wird bei geringer Flächenpressung durch den Elastomerdichtring 12 Schmierstoff mitgeführt. Durch den „weichen” Übergang wird wiederum zum Einen der Verschleiß des Elastomerdichtrings 12 reduziert, zum Anderen die Ausbildung einer Abstreifkante vermieden.
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Mittels eines Lasers wird in einen thermoplastischen Werkstoff eine Kapillarrillenstruktur eingebracht. Die Kapillarrillenstruktur ergibt sich durch die parallele Anordnung mehrerer Nuten 11.
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Versuche haben gezeigt, dass der Transport des Schmierstoffs durch die Ausbildung von Nuten 11 deutlich beschleunigt werden kann. Zum Teil war der Transport um das 100-fache schneller als auf einer rauen Oberfläche.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckanschluss
- 2
- Arbeitsanschluss
- 3
- Entlüftungsanschluss
- 4
- Arbeitsanschluss
- 5
- Entlüftungsanschluss
- 6
- Ventilgehäuse
- 7
- Ventilbohrung
- 8
- Ventilelement
- 9
- Innenwandabschnitt
- 10
- Außenwandabschnitt
- 11
- axial verlaufende Nut
- 12
- Elastomerdichtring
- 13
- Schmierstoffdepot
- 14
- Lauffläche
- 15
- Flankenfläche
- 16
- Teilbereich
- 17
- Ringnut
- 18
- Ringraum
- 19
- Umkehrpunkt
- 20
- Anlaufkante
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10354269 B4 [0002]
- DE 4131830 C3 [0003]
