DE102013015599A1

DE102013015599A1 - Dichtkörper

Info

Publication number: DE102013015599A1
Application number: DE201310015599
Authority: DE
Inventors: Stefan Waldinsperger; Klaus Schoch
Original assignee: Staiger GmbH and Co KG
Current assignee: Staiger GmbH and Co KG
Priority date: 2013-09-19
Filing date: 2013-09-19
Publication date: 2015-03-19
Anticipated expiration: 2033-09-20
Also published as: DE102013015599B4

Abstract

Der Dichtkörper ist für das wahlweise Schließen oder Öffnen eines Ventilsitzes eines Ventils für gasförmige oder flüssige Medien oder Schüttgüter vorgesehen. Er besitzt einen Dichtungshalter und eine scheibenförmige Dichtung, die in einer von einer Grundwand und einer Umfangswand mitbegrenzten Ausnehmung des Dichtungshalters angeordnet und mittels eines Bördels gehalten ist. An der Öffnungsseite der Ausnehmung ist am freien Ende des Bördels der Umfangswand eine Stanzschneide ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dichtkörper für das wahlweise Schließen oder Öffnen eines Ventilsitzes eines Ventils für gasförmige oder flüssige Medien oder Schüttgüter. Der Dichtkörper weist einen Dichtungshalter und eine scheibenförmige Dichtung auf, die in einer von einer Grundwand und einer Umfangswand mitbegrenzten Ausnehmung des Dichtungshalters angeordnet und mittels eines Bördels gehalten ist.
Bekannte Dichtkörper dieser Art werden in verschiedenen Schritten hergestellt. Dabei wird die Dichtung in einem separaten Arbeitsgang zum Beispiel aus einer Elastomerplatte herausgeschnitten oder in einem Formwerkzeug durch Spritzen oder Gießen hergestellt oder von einem stabförmigen Elastomerhalbzeug abgestochen. Dann wird die Dichtung in die Ausnehmung des Dichtungshalters eingelegt und fixiert. In einem weiteren Arbeitsgang wird der Dichtungshalter in eine Bördelmaschine eingelegt, mittels der das freie Ende der Umfangswand zur Herstellung der Bördels umgebogen wird, der somit die Dichtung an deren Umfangsrand übergreift.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Dichtkörper der eingangs beschriebenen Art und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Dichtkörpers dahingehend weiterzubilden, dass mit einfachen Mitteln eine Einsparung unterschiedlicher Arbeitsgänge und eine rationelle und kostengünstige Herstellung in hoher Taktfolge in gleichbleibend hoher Qualität erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bezüglich des Dichtkörpers durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich des Verfahrens zur Herstellung des Dichtkörpers durch die Merkmale des Anspruchs 16 gelöst.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
Weitere Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer Darstellung bevorzugte Ausführungsformen als Beispiel zeigt. Es stellen dar:
1 einen Plattenanker mit einer Scheibenfeder und einem Dichtkörper in einer vergrößerten Schnittdarstellung,
2 einen Dichtungshalter, eine Dichtplatte und ein Widerlager in einer vergrößerten Schnittdarstellung in einer Vormontageposition,
3 den Dichtungshalter, die Dichtplatte und das Widerlager der 2 in einer Stanzposition,
4 den aus dem Dichtungshalter und einer ausgestanzten Dichtung bestehenden Dichtkörper sowie die Dichtplatte und das Widerlager der 2 in einer Stanzbiegeendposition,
5 den Dichtkörper der 4 in einer Position über der Dichtplatte und dem Widerlager.
Die in der 1 dargestellte Plattenankerbaueinheit weist einen scheibenförmigen Plattenanker 1 eine dünne Scheibenfeder 2 sowie einen Dichtkörper 3 auf, die kreisförmig gestaltet und bezüglich einer Mittenachse 4 koaxial angeordnet sind. Die Plattenankerbaueinheit ist für den Einsatz in einem hier nicht dargestellten elektromagnetischen Ventil bestimmt, das für gasförmige oder flüssige Medien oder Schüttgüter verwendet werden kann. Dabei ist die Plattenankerbaueinheit innerhalb eines Ventilkörper einem Ventilsitz zugeordnet, der durch axiale Verlagerung der Plattenankerbaueinheit über einen dem Ventilkörper zugeordneten Elektromagneten und die Scheibenfeder 2 wahlweise geschlossen oder geöffnet werden kann.
Der Plattenanker 1 besitzt eine Mittenbohrung 5 und eine im Durchmesser größere Aufnahme 6, die bezüglich der Mittenachse 4 ebenfalls koaxial ausgebildet sind. Seitlich versetzt zur Mittenachse 4 befinden sich im Plattenanker 1 ein oder mehrere Durchgangslöcher 7, welche die gesamte Dicke des Plattenankers 1 von dessen Unterseite bis zu dessen Oberseite durchsetzen.
Der Dichtkörper 3 weist einen Dichtungshalter 8 auf, der eine Grundwand 9 und eine Umfangswand 10 besitzt, die eine Ausnehmung 11 begrenzen, in der eine Dichtung 12 formschlüssig gelagert ist. Die Umfangswand 10 weist an ihrem der Grundwand 9 entfernt liegenden Endbereich einen Bördel 13 auf, dessen freies Ende als Stanzschneide 14 ausgebildet ist. Der Bördel 13 und die Stanzschneide 14 sind bei dem fertiggestellten Dichtkörper 3 an der Umfangswand 10 so umgebogen, dass sie die Dichtung 12 an einem Randteil 15 der Dichtfläche 16 untergreifen und dabei im Wesentlichen parallel zur Grundwand 9 ausgerichtet sind. Die Dichtung 12, die im Durchmesser etwa gleich dem Durchmesser der Ausnehmung 11 ist und deren Dicke ungefähr gleich oder weniger als ein Drittel des Dichtungsdurchmessers ist, ist somit in dem Dichtungshalter 8 baueinheitlich integriert. Der Durchmesser der freien Dichtfläche 16, die von der umgebogenen Stanzschneide 14 begrenzt ist, kann zweckmäßig ungefähr dreiviertel des Durchmessers der Ausnehmung 11 betragen.
Die Scheibenfeder 2, die verschieden geformte Federstege aufweist, zwischen denen Durchbrüche ausgebildet sind, befindet sich zwischen dem Plattenanker 1 und dem Dichtkörper 3, wobei die obere Seite der Scheibenfeder 2 an der Unterseite des Plattenankers 1 anliegt, während die Grundwand 9 des Dichtungshalters 8 fest gegen die untere Seite der Scheibenfeder 2 drückt. Die Scheibenfeder 2 ist im Durchmesser größer als der Plattenanker 1, so dass letzterer von einem Umfangsrand 17 der Scheibenfeder 2 überragt ist, der bei in den Ventilkörper eingebauter Plattenankerbaueinheit an einer Umfangswand des Ventilkörpers festgelegt sein kann.
Der Ventilsitz des Ventilkörpers kann bezüglich der Mittenachse 4 vorteilhaft ebenfalls koaxial kreisrund ausgebildet und im Durchmesser so bemessen sein, dass sein Öffnungsrand an der der Dichtung 12 zugewandten Stirnseite nur etwas kleiner ist als der Durchmesser der freien Dichtfläche 16. Die Stirnseite des Ventilsitzes kann eine an den Öffnungsrand angrenzende Schrägfläche aufweisen. Bei geschlossenem Ventil, wenn also die Dichtfläche 16 an dem Öffnungsrand des Ventilsitzes dicht anliegt, befinden sich die Stanzschneide 14 und der Bördel 13 in einem nur geringen Abstand zu dem Öffnungsrand und der Schrägfläche des Ventilsitzes. Bei geöffnetem Ventil ist der Abstand größer, so dass das Medium am Ventilsitz ungehindert ausströmen kann.
Der Dichtungshalter 8 weist an der der Dichtung 12 abgewandten Seite der Grundwand 9 einen Befestigungsansatz 18 auf, der bezüglich der Mittenachse 4 koaxial angeordnet und vorzugsweise als aus einem Rohrstummel gebildeter Hohlniet ausgeführt ist. Wie die 1 zeigt, ist der Rohrstummel in die Mittenbohrung 5 des Plattenankers 1 von unten her so weit hineingesteckt worden, dass die Grundwand 9 an der Scheibenfeder 2 fest anliegt und das freie Rohrstummelende in die Aufnahme 6 des Plattenankers 1 hineinragt. Das freie Rohrstummelende wurde dann im Durchmesser so aufgeweitet, dass der Hohlniet mit einem sich in der Aufnahme 6 befindenden Nietrand 19 gebildet ist, so dass der Plattenanker 1, die Scheibenfeder 2 und der die Dichtung 12 tragende Dichtkörper 3 baueinheitlich fest miteinander verbunden sind und somit die Plattenankerbaueinheit bilden.
Die 2 bis 5 zeigen verschiedene Verfahrensstufen zur rationellen und kostengünstigen Herstellung des erfindungsgemäßen Dichtkörpers 3 in einem einzigen Arbeitshub.
In 2 ist eine Vormontagestufe dargestellt, wobei auf einem Widerlager 20 eine als so genanntes Halbzeug ausgebildete Dichtungsplatte 21 aufliegt. Das Widerlager 20 hat eine Axialbohrung 22 und eine koaxiale schalenförmige Mulde 23, deren Seitenwand 24 in Richtung zur Axialbohrung 22 schräg verläuft und am Grund der Mulde 23 eine ungefähr achtelkreisförmige Rundung 25 aufweist. Koaxial zur Mittenachse 4 befindet sich über der Dichtungsplatte 21 der Dichtungshalter 8, der in dieser Vormontageposition so ausgebildet ist, dass die Stanzschneide 14 und der Bördel 13 an der die Ausnehmung 11 begrenzenden Umfangswand 10 bezüglich der Mittenachse 4 parallel gestreckt ausgerichtet sind. Die Stanzschneide 14 weist also vertikal nach unten. Der Befestigungsansatz 18 des Dichtungshalters 8 ist bei diesem Herstellungsprozess wie zuvor beschrieben als Rohrstummel ausgeführt. Der über dem Dichtungshalter 8 befindliche Pfeil deutet an, dass der Dichtungshalter 8 während des Herstellungsprozesses axial nach unten in Richtung gegen die Dichtungsplatte 21 und das Widerlager 20 verlagert wird. Bei dieser Hubbewegung dringen die Stanzschneide 14, der Bördel 13 und die Umfangswand 10 in die Dichtungsplatte 21 ein.
In 3 ist eine so genannte Stanzposition dargestellt, der zu entnehmen ist, dass die am freien Ende des Bördels 13 der Umfangswand 10 ausgebildete Stanzschneide 14 die Dichtungsplatte 21 durchdrungen hat und letztere unten etwas überragt. Damit ist die Dichtung 12, die mit ihrer oberen Seite an der Grundwand 9 des Dichtungshalters 8 anliegt, ausgestanzt. Es ist zu erkennen, dass die Stanzschneide 14, deren Durchmesser geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Mulde 23 in deren Öffnungsbereich, etwas in die Mulde 23 eingetaucht ist. Beim weiteren Hinabdrücken des Dichtungshalters 8 in Pfeilrichtung gleiten die Stanzschneide 14 und der Bördel 13 in der Mulde 23 entlang der schrägen Seitenwand 24 und der Rundung 25 und werden dabei zwangsweise in Richtung zur Mittenachse 4 hin umgebogen.
Bei der in 4 dargestellten Stanzbiegeendposition ist der Dichtkörper 3 fertiggestellt. Der Dichtungshalter 8 ist in Richtung des Pfeils bis in die Endstellung des Arbeitshubs nach unten gedrückt worden. Dabei wurden die Stanzschneide 14 und der Bördel 13 aufgrund der Zwangsführung in der Mulde 23 derart in Richtung zur Mittenachse 4 hin umgebogen, dass die Stanzschneide 14, die am Grund der Mulde 23 anliegt, sich parallel zur Grundwand 9 erstreckt und den Randteil 15 der Dichtung 12 an deren Dichtfläche 16 übergreift. Die Dichtung 12 ist damit formschlüssig fest in der Ausnehmung 11 des Dichtungshalters 8 gelagert.
5 zeigt den nach Abschluss des Stanzbiegevorgangs in einem Arbeitshub fertiggestellten Dichtkörper 3 in einer in Pfeilrichtung nach oben verlagerten Entnahmeposition. Für die Herstellung eines weiteren neuen Dichtkörpers 3 wird die Dichtungsplatte 21 auf dem Widerlager 20 seitlich verschoben, so dass sich wie in 1 über der Mulde 23 entsprechendes Dichtungsplattenmaterial befindet, und es wird ein neuer Dichtungshalter 8 für den Stanzbiegeprozess bereitgestellt.
Anstelle der dargestellten Plattenankerbaueinheit kann es im Rahmen der Erfindung bei einer hier nicht dargestellten Ausführungsform auch vorteilhaft sein, den Dichtungshalter 8 mit der integrierten Dichtung 12 an einem Stabanker vorzusehen, der im Wesentlichen stangenförmig ausgebildet sein kann. Dabei befindet sich der Dichtungshalter 8 an demjenigen Ende des Stabankers, das dem Ventilsitz zugewandt ist. Der Stabanker und der Dichtungshalter 8 mit der Dichtung 12 können zweckmäßig fest miteinander verbunden sein und eine Stabankerbaueinheit bilden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform können der Dichtungshalter 8 und der Stabanker aus ein und demselben Material einstückig, z. B. als so genanntes Drehteil, hergestellt sein. Der Stabanker und der Dichtungshalter 8 bilden somit eine materialeinheitlich einstückige Stabankerbaueinheit mit integrierter Dichtung 12. Durch eine solche materialeinheitlich einstückige Stabankerbaueinheit wird der zusätzliche Vorteil erreicht, dass die Herstellung und Anbringung eines separaten Dichtungshalters an dem Stabanker entfällt, wodurch aufwändige Arbeitsgänge eingespart werden und eine rationelle und kostengünstige Herstellung erzielt wird. Die Stabankerbaueinheit kann ebenfalls für den Einsatz in einem hier nicht dargestellten elektromagnetischen Ventil für gasförmige oder flüssige Medien oder Schüttgüter bestimmt sein. Die Stabankerbaueinheit kann dabei zweckmäßig im Wesentlichen innerhalb eines elektromagnetischen Ventilantriebs axial verlagerbar sein, wobei die Dichtung 12 gegen den Ventilsitz im Ventilkörper gerichtet ist. Der Ventilsitz wird durch die axiale Verlagerung der Stabankerbaueinheit wahlweise geschlossen oder geöffnet.

Claims

Dichtkörper für das wahlweise Schließen oder Öffnen eines Ventilsitzes eines Ventils für gasförmige oder flüssige Medien oder Schüttgüter, mit einem Dichtungshalter (8) und einer scheibenförmigen Dichtung (12), die in einer von einer Grundwand (9) und einer Umfangswand (10) mitbegrenzten Ausnehmung (11) des Dichtungshalters (8) angeordnet und mittels eines Bördels (13) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangswand (10) an der der Grundwand (9) gegenüberliegenden Öffnungsseite der Ausnehmung (11) eine Stanzschneide (14) aufweist, die an dem freien Ende des Bördels (13) ausgebildet ist.
Dichtkörper nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Stanzschneide (14) des Bördels (13) an einem Randteil (15) einer der Grundwand (9) des Dichtungshalters (8) gegenüberliegenden und dem Ventilsitz zugewandten Dichtfläche (16) der Dichtung (12) anliegt.
Dichtkörper nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stanzschneide (14) des Bördels (13) am Randteil (15) der Dichtfläche (16) im Wesentlichen parallel zur Grundwand (9) der Ausnehmung (11) ausgerichtet ist.
Dichtkörper nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (12) und der Dichtungshalter (8) mit der Grundwand (8), der Umfangswand (10), dem Bördel (13) und der Stanzschneide (14) bezüglich einer Mittenachse (4) kreisförmig sind und dass der Durchmesser der von der Stanzschneide (14) begrenzten freien Dichtfläche (16) der Dichtung (12) etwa dreiviertel des Durchmessers der Ausnehmung (11) ist.
Dichtkörper nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Dichtung (12) im Wesentlichen gleich dem Durchmesser der Ausnehmung (11) ist.
Dichtkörper nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stanzschneide (14) des Bördels (13) in geringem Abstand zum Öffnungsrand des Ventilsitzes angeordnet ist.
Dichtkörper nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der von der Stanzschneide (14) des Bördels (13) begrenzten freien Dichtfläche (16) der Dichtung (12) nur etwas größer ist als der Durchmesser des Öffnungsrandes des Ventilsitzes.
Dichtkörper nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bördel (13) mit der Stanzschneide (14) auf Abstand zu einer an der Stirnseite des Ventilsitzes ausgebildeten Schrägfläche angeordnet ist.
Dichtkörper nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Dichtung (12) gleich oder weniger als ein Drittel des Dichtungsdurchmessers ist.
Dichtkörper nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Vormontageposition des Dichtungshalters (8) die Stanzschneide (14) und der Bördel (13) an der Umfangswand (10) der Ausnehmung (11) parallel gestreckt zur Mittenachse (4) ausgerichtet sind.
Dichtkörper nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer der Vormontageposition nachgelagerten Stanzposition des Dichtungshalters (8) die Umfangswand (10) der Ausnehmung (11) in eine Dichtungsplatte (21) eingreift und die Stanzschneide (14) des Bördels (13) die Dichtfläche (16) der Dichtung (12) überragt.
Dichtkörper nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungshalter (8) mit der Dichtung (12) an dem dem Ventilsitz zugewandten Ende eines stangenförmigen Stabankers angeordnet ist.
Dichtkörper nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungshalter (8) mit dem Stabanker als materialeinheitlich einstückige Stabankerbaueinheit ausgebildet ist.
Dichtkörper nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungshalter (8) an der der Dichtung (12) gegenüberliegenden Seite der Grundwand (9) einen koaxial angeordneten Befestigungsansatz (18) aufweist.
Dichtkörper nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsansatz (18) des Dichtungshalters (8) an einem scheibenförmigen Plattenanker (1) befestigt ist.
Dichtkörper nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsansatz (18) des Dichtungshalters (8) als Hohlniet ausgebildet und in einer Aufnahme (6) des Plattenankers (1) festgelegt ist.
Dichtkörper nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Unterseite des Plattenankers (1) und der Grundwand (9) des Dichtungshalters (8) eine Scheibenfeder (2) angeordnet ist.
Dichtkörper nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungshalter (8) mit der Dichtung (12), die Scheibenfeder (2) und der Plattenanker (1) zu einer einstückigen Plattenankerbaueinheit zusammengefasst sind.
Verfahren zur Herstellung eines Dichtkörpers für das wahlweise Schließen oder Öffnen eines Ventilsitzes eines Ventils für gasförmige oder flüssige Medien oder Schüttgüter, mit einem Dichtungshalter (8) und einer scheibenförmigen Dichtung (12), die in einer von einer Grundwandwand (9) und einer Umfangswand (10) mitbegrenzten Ausnehmung (11) des Dichtungshalters (9) angeordnet und mittels eines Bördels (13) gehalten ist, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem einzigen Hub der Dichtungshalter (8) mit einer an der Umfangswand (10) der Ausnehmung (11) parallel zu einer Mittenachse (4) zunächst gestreckt ausgerichteten Stanzschneide (14) und dem zunächst gestreckt ausgerichteten Bördel (13) axial gegen eine auf einem Widerlager (20) aufliegende Dichtungsplatte (21) verlagert wird, wobei die Stanzschneide (14) des Bördels (13) die Dichtungsplatte (21) durchdringt und die Dichtung (12) ausstanzt und die Stanzschneide (14) und der Bördel (13) nach der Durchdringung der Dichtungsplatte (21) an dem Widerlager (20) in Richtung zur Mittenachse (4) hin umgebogen werden.