DE102013202610A1 - Ventil mit verbessertem Dichtelement und verbessertem Ventilsitzträger - Google Patents

Ventil mit verbessertem Dichtelement und verbessertem Ventilsitzträger Download PDF

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sealing
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Matthias PROKSCH
Hirokazu Terashima
Elmar Okrent
Frank Miller
Andreas Peetz
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dichtelement eines Ventils, insbesondere eines Gasventils, zum Steuern eines Mediums, umfassend einen Basiskörper (73) mit einer Dichtfläche (70), wobei die Dichtfläche (70) zu einer Mittelachse (X-X) des Dichtelements geneigt ist oder zumindest einen geneigten Bereich aufweist. Ferner betrifft die Erfindung einen Ventilsitzträger eines Ventils, insbesondere eines Gasventils, zum Steuern eines Mediums, umfassend einen ersten ringförmigen Ventilsitz (4) in einer ersten Ventilsitzebene (V1) und einen zweiten ringförmigen Ventilsitz (5) in einer zweiten Ventilsitzebene (V2), und eine Durchlassöffnung (6), welche zwischen dem ersten Ventilsitz (4) und dem zweiten Ventilsitz (5) angeordnet ist, wobei die erste und zweite Ventilsitzebene (V1, V2) senkrecht zu einer Mittelachse (X-X) des Ventilsitzträgers ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dichtelement eines Ventils sowie einen Ventilsitzträger eines Ventils, welche insbesondere für ein Gasventil ausgelegt sind sowie ein derartiges Ventil zum Steuern eines insbesondere gasförmigen Mediums.
  • Ventile zum Steuern von Medien sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Im Kraftfahrzeugbereich werden dabei verstärkt in flüssigem Kraftstoff auch gasförmige Kraftstoffe wie z. B. Erdgas oder Biogas, verwendet. Insbesondere die bisher für flüssige Kraftstoffe verwendeten Ventile entsprechen häufig jedoch nicht den Anforderungen von Gasventilen für gasförmige Kraftstoffe. Aus der DE 10 2010 043 641 A1 ist beispielsweise ein Ventil bekannt, welches insbesondere für gasförmigen Wasserstoff ausgelegt ist. Ein noch nicht vollständig gelöster Problemkreis bei Gasventilen betrifft insbesondere eine zuverlässige Öffnung des Ventils bei kalten Außentemperaturen bzw. kalten Motortemperaturen. Hierbei muss insbesondere in einem Temperaturbereich von –40 ºC bis 120 ºC ein sicherer Betrieb des Ventils ermöglicht werden. Insbesondere bei tiefen Temperaturen kann es jedoch zu unerwünschten Undichtigkeiten am Ventil kommen, da die üblicherweise aus einem Elastomer-Werkstoff hergestellten Dichtelemente nur sehr geringe elastische Eigenschaften bei tiefen Temperaturen aufweisen. Insbesondere bei tiefen Temperaturen wurde festgestellt, dass es im Bereich des Ventilsitzes beim Öffnen zu Problemen kommen kann, wodurch die Öffnungszeiten undefiniert werden können.
  • Es wäre daher wünschenswert, bei einfachem und kostengünstigem Aufbau Verbesserungen während des Öffnungsvorgangs bei tiefen Temperaturen zu haben.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass ein Dichtelement eines Ventils, insbesondere eines Gasventils, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereitgestellt wird, welches auch bei tiefen Temperaturen ein schnelles und unkompliziertes Öffnen des Ventils sicherstellt. Weiterhin weist das erfindungsgemäße Dichtelement auch bei geschlossenem Ventil eine hohe Ventildichtheit auf. Darüber hinaus kann eine geringe Verschleißneigung des Dichtelements erreicht werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Dichtelement einen scheibenförmigen Basiskörper mit einer Dichtfläche aufweist, welche geneigt zu einer Mittelachse des Dichtelements ist oder einen geneigten Bereich aufweist. Somit ist die Dichtfläche des Dichtelements nicht wie im Stand der Technik senkrecht zur Mittelachse des Dichtelements angeordnet, sondern in einem Winkel hierzu. Mit anderen Worten liegen die Dichtfläche und eine Ebene senkrecht zur Mittelachse des Dichtelements nicht zusammen. Besonders bevorzugt ist dabei die Dichtfläche in einer Ebene angeordnet, welche in einem spitzen Winkel zu der Ebene senkrecht zur Mittelachse liegt. Der Winkel liegt vorzugsweise zwischen 1 º bis 10 º.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Um möglichst kostengünstig und einfach herstellbar zu sein, verjüngt sich der Basiskörper, besonders bevorzugt konisch.
  • Weiter bevorzugt weist der Basiskörper einen ersten Dichtbereich und einen vom ersten Dichtbereich beabstandeten zweiten Dichtbereich auf. Besonders bevorzugt sind die beiden Dichtbereiche am Basiskörper dabei koaxial zueinander angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung kann insbesondere ein unterschiedlicher Anpressdruck durch die geneigte Dichtfläche an den beiden Dichtbereichen erreicht werden, sodass ein Öffnen des Ventils insbesondere auch bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt problemlos möglich ist. Insbesondere werden hierdurch unterschiedliche Kontaktflächen der einzelnen Dichtbereiche am Ventilsitz erreicht. Vorzugsweise ist der erste und/oder zweite Dichtbereich als Dichtkreislinie oder als Dichtringfläche vorgesehen.
  • Weiter bevorzugt ist eine rückseitige Fläche am Basiskörper des Dichtelements senkrecht zur Mittelachse des Dichtelements angeordnet. Hierdurch kann das Dichtelement an der rückseitigen Fläche des Basiskörpers sicher und schnell mit einem Schließelement oder dergleichen verbunden werden.
  • Weiter bevorzugt ist eine Dicke des Dichtelements in Richtung der Mittelachse am ersten Dichtbereich unterschiedlich zu einer Dicke am zweiten Dichtbereich. Durch die unterschiedlichen Dicken des Dichtelements an den beiden Dichtbereichen ergeben sich im Betreib bei gleicher Schließkraft an beiden Dichtbereichen unterschiedlich große Verformungen des Dichtelements. Hieraus resultieren unterschiedliche Öffnungskräfte an den beiden Dichtbereichen, wobei in Summe eine reduzierte Öffnungskraft zum Öffnen des Dichtelements resultiert.
  • Besonders bevorzugt ist die Dichtfläche am Basiskörper in Schließrichtung zur Mittelachse geneigt oder alternativ in Öffnungsrichtung zur Mittelachse geneigt.
  • Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung einen Ventilsitzträger eines Ventils, insbesondere eines Gasventils, zum Steuern eines Mediums. Der erfindungsgemäße Ventilsitzträger umfasst einen ersten ringförmigen Ventilsitz in einer ersten Ventilsitzebene und einen zweiten ringförmigen Ventilsitz in einer zweiten Ventilsitzebene. Ferner umfasst der erfindungsgemäße Ventilsitzträger eine Durchlassöffnung, welche zwischen dem ersten und zweiten Ventilsitz angeordnet ist. Dabei sind die erste und zweite Ventilsitzebenen zueinander parallel und senkrecht zu einer Mittelachse des Ventilsitzträgers. Somit kann erfindungsgemäß ein Ventilsitzträger mit zwei Ventilsitzen bereitgestellt werden, welche auf unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind. Diese erfindungsgemäße Geometrie am Ventilsitzträger ermöglicht ebenfalls ein leichteres Öffnen eines Ventils bei tiefen Temperaturen.
  • Besonders bevorzugt ist der Ventilsitzträger mit einem ersten und zweiten Ventilsitz ausgebildet, welche jeweils als Ringwulst ausgebildet sind. Besonders bevorzugt sind die beiden ringwulstartigen Ventilsitze dabei koaxial zueinander angeordnet.
  • Weiter bevorzugt ist wenigstens an einem der ringförmigen Ventilsitze eine Vertiefung im Ventilsitzträger vorgesehen. Besonders bevorzugt sind an beiden Ventilsitzen jeweils Vertiefungen vorgesehen. Die Vertiefungen sind dabei bevorzugt unmittelbar benachbart zum ersten und/oder zweiten Ventilsitz angeordnet. Das Vorsehen der Vertiefungen verhindert dabei, dass ein Dichtelement mit einer zum Dichtelement gerichteten Fläche des Ventilsitzträgers im geschlossenen Zustand eines Ventils in Kontakt kommt und somit eine Öffnungskraft zum Öffnen des Ventils erhöht wird.
  • Weiter bevorzugt ist ein Abstand zwischen der ersten Ventilsitzebene und der zweiten Ventilsitzebene ≥ 10 µm, vorzugsweise ≥ 15 µm, und insbesondere ≥ 20 µm. Weiter bevorzugt ist der Abstand zwischen den beiden Ventilsitzebenen ≤ 50 µm.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Ventilsitzträger mit einem ringförmigen Ventilsitz, welcher in Umfangsrichtung des Ventilsitzes Teilbereiche mit unterschiedlichen Höhen aufweist. Somit wird erfindungsgemäß ein ringförmiger Ventilsitz vorgeschlagen, welcher an einem einzigen Ventilsitz unterschiedliche Höheniveaus zu einer Ebene senkrecht zu einer Mittelachse des Ventilsitzträgers aufweist. Besonders bevorzugt ist der ringförmige Ventilsitz dabei wellenförmig mit gleichmäßiger Wellenlänge gebildet. Hierdurch ergeben sich entlang des Umfangs des Ventilsitzes Bereiche, an denen ein Dichtelement im geschlossenen Zustand stärker und weniger stark zusammengedrückt wird, sodass hieraus unterschiedliche Öffnungskräfte entlang des Umfangs des Ventilsitzes resultieren. Besonders bevorzugt sind dabei die Höhenunterschiede in Umfangsrichtung des Ventilsitzes ≤ 50 µm, vorzugsweise ≤ 20 µm, weiter bevorzugt ≤ 15 µm und insbesondere bevorzugt ≥ 10 µm. Bevorzugt weist eine Dichtlinie entlang des ringförmigen Ventilsitzes dabei wenigstens zwei obere und zwei untere Wendepunkte auf.
  • Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Ventil, insbesondere ein Gasventil, umfassend ein erfindungsgemäßes Dichtelement und/oder umfassend einen erfindungsgemäßen Ventilsitzträger.
  • Besonders bevorzugt betrifft die Erfindung ein Erdgasventil zum Einblasen von gasförmigem Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Fahrzeug.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen in den Ausführungsbeispielen bezeichnet. In der Zeichnung ist:
  • 1 eine schematische Schnittansicht eines Gasventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 2 eine schematische Schnittansicht eines Ventils mit einem Dichtelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im geschlossenen Zustand,
  • 3 eine schematische Schnittansicht des Ventils von 2 im geöffneten Zustand,
  • 4 eine schematische Schnittansicht eines Ventils mit einem Dichtelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem geschlossenen Zustand,
  • 5 eine schematische Schnittansicht des Ventils von 4 in einem geöffneten Zustand,
  • 6 eine schematische Schnittansicht eines Ventils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung im geschlossenen Zustand,
  • 7 eine schematische Schnittansicht eines Ventils gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung im geschlossenen Zustand,
  • 8 eine schematische Schnittansicht eines Ventils gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung im geschlossenen Zustand, und
  • 9 eine schematische Schnittansicht eines Ventils gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung im geöffneten Zustand.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 ein Gasventil 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
  • Das Gasventil 1 des ersten Ausführungsbeispiels ist ein Einblasventil zum Einblasen von Kraftstoff in einen Brennraum. Das Gasventil 1 umfasst ein Ventilgehäuse 10, einen Magnetanker 12, eine Magnetspule 13 und eine Schließfeder 14. Ein Einstellbolzen 16 ist vorgesehen, um eine Rückstellkraft der Schließfeder 14 einzustellen. Das Gas wird in axialer Richtung zugeführt (Pfeil H) und durch einen Filter 11 geführt. Die Magnetspule 13 ist mittels einer Umspritzung aus Kunststoff am Ventilgehäuse 10 fixiert. Ein elektrischer Steckeranschluss 18 ist seitlich am Gasventil 1 vorgesehen.
  • Am Magnetanker 12 ist an einem axialen Ende ist ein Schließelement 3 befestigt, an welchem ein Dichtelement 7 angeordnet ist. Das Schließelement 3 verschließt Durchlassöffnungen 6, welche in einem Ventilsitzträger 2 gebildet sind. 1 zeigt den geschlossenen Zustand des Gasventils 1. Die Pfeile G deuten dabei eine Strömungsrichtung des gasförmigen Kraftstoffs an, wenn das Gasventil geöffnet ist, wobei das Gas durch einen Raum 19 im Ventilgehäuse 10 und durch die Durchlassöffnungen 6 in einen Brennraum eingeblasen wird. Im Schließelement 3 ist ferner eine mittige Öffnung 31 (vergleiche 2) vorgesehen, über welche ebenfalls Gas zu den Durchlassöffnungen 6 strömen kann.
  • Die 2 und 3 zeigen im Detail ein Gasventil 1 mit einem Dichtelement 7 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 zeigt dabei den geschlossenen Zustand des Ventils, 3 den geöffneten Zustand des Ventils.
  • Das Gasventil 1 umfasst einen scheibenförmigen Ventilsitzträger 2, welcher mehrere Durchlassöffnungen 6 aufweist. Die Durchlassöffnungen 6 sind ringförmig angeordnet und mehrere Stege (nicht dargestellt) verbinden einen Außenbereich 21 mit einem Innenbereich 22 des Ventilsitzträgers 2. Entlang des äußeren Umfangs der Durchlassöffnungen 6 ist ein erster wulstartiger Ventilsitz 4 vorgesehen und entlang des inneren Umfangs der Durchlassöffnungen 6 ist ein zweiter, wulstartiger Ventilsitz 5 vorgesehen. Die Form der beiden Ventilsitze 4, 5 im Schnitt ist dabei gleich gestaltet. Auch sind die beiden Ventilsitze 4, 5 ausgehend von einer Grundebene 23 des Ventilsitzträgers 2 gleich beabstandet.
  • Ferner umfasst das Gasventil 1 das Schließelement 3, an welchem das Dichtelement 7 angeordnet ist. Das Dichtelement 7 umfasst einen Basiskörper 73 und einen inneren Flanschbereich 74, welcher in die mittige Öffnung 31 im Schließelement 3 ragt. Durch den inneren Flanschbereich 74 am Basiskörper 73 kann das Dichtelement 7 einfach und sicher am Schließelement 3 befestigt werden.
  • Eine Dichtfläche 70 des Dichtelements 7 ist dabei geneigt zu einer Mittelachse X-X des Gasventils 1, welche auch eine Mittelachse des Dichtelements bildet. An der Dichtfläche 70 sind dabei ein erster Dichtbereich 71 und ein zweiter Dichtbereich 72 vorgesehen (vergleiche 3). Die beiden Dichtbereiche 71, 72, liegen im geschlossenen Zustand des Ventils auf dem ersten und zweiten Ventilsitz 4, 5 auf (vergleiche 2).
  • Weiterhin kann am radial äußeren Endbereich des Dichtelements 7 auf einfache Weise ein Anschlag 32 am Schließelement 3 vorgesehen werden.
  • Wie aus 3 ersichtlich ist, ist hierbei eine Dicke D1 des Dichtelements 7 am ersten Dichtbereich 71 größer als eine Dicke D2 des zweiten Dichtbereichs 72. Eine Rückseite 75 des Dichtelements ist dabei senkrecht zur Mittelachse X-X angeordnet. Da die Dichtfläche 70 geneigt zur Mittelachse X-X ist, verjüngt sich somit der Basiskörper 73 des Dichtelements in radialer Richtung nach außen.
  • Hierbei weist das Dichtelement 7 eine Verjüngung derart auf, dass eine Dicke des Dichtelements am radial äußersten Bereich des Basiskörpers 73 um 10 µm kleiner ist als eine Dicke am dicksten Bereich des Basiskörpers 73.
  • Durch diese unterschiedliche geometrische Auslegung der Dichtbereiche 71, 72 weist das Gasventil 1 im geschlossenen Zustand unterschiedliche Schließkräfte am ersten und zweiten Dichtbereich auf. Auch ergeben sich unterschiedliche Kontaktflächen am ersten und zweiten Dichtbereich 71, 72 in Verbindung mit dem ersten und zweiten Ventilsitz 4, 5. Hierdurch wird insbesondere bei tiefen Temperaturen, indem das aus einem Elastomer-Werkstoff hergestellte Dichtelement 7 unelastischer ist, als bei höheren Temperaturen, ein schnelleres und leichteres Öffnen des Ventils ermöglicht. In diesem Ausführungsbeispiel beginnt der Öffnungsvorgang dabei am ersten Ventilsitz 4, wobei das unter Druck stehende Medium kurz nach Beginn des Öffnungsvorgangs den Öffnungsvorgang selbst zusätzlich unterstützt.
  • Somit werden insgesamt für den Öffnungsvorgang des Gasventils 1 insbesondere bei Temperaturen unter 0 ºC geringere Öffnungskräfte benötigt, da der Öffnungsvorgang durch eine Art Abschälen des Dichtelements 7 zuerst vom ersten Ventilsitz 4 und dann vom zweiten Ventilsitz 5 erfolgt. Zusätzlich wird durch das erfindungsgemäße Dichtelement 7 noch eine geringere Verschleißneigung erreicht, was die Lebensdauer des Dichtelements 7 signifikant verlängert. Die verbesserte Öffnungscharakteristik insbesondere bei tiefen Temperaturen wird dabei erfindungsgemäß erreicht, ohne dass ein geometrisch kompliziertes Dichtelement 7 vorgesehen werden muss. Insbesondere hinsichtlich der Herstellungskosten des Dichtelements 7 ergibt sich hierbei kein Unterschied zu den bisher verwendeten Dichtelementen. Die erfindungsgemäße Idee der Anordnung der Dichtfläche 70 in einem Winkel zur Mittelachse X-X, welche ungleich einem rechten Winkel ist, löst dabei auf überraschend einfache Weise das Öffnungsproblem von Elastomerdichtungen bei Gasventilen bei tiefen Temperaturen unter 0 ºC. Die Dichtfläche ist dabei vorzugsweise in einem Winkel von 1 º bis 10 º zu einer zur Mittelachse X-X senkrechten Ebene angeordnet.
  • In den 4 und 5 ist ein Gasventil mit einem Dichtelement 7 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt, welches im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist beim Dichtelement 7 des zweiten Ausführungsbeispiels die Dichtfläche 70 jedoch nach innen geneigt. Hierdurch beginnt der Öffnungsvorgang am zweiten Ventilsitz 5, wobei das gasförmige Medium zur Unterstützung des Öffnungsvorgangs über Durchlassöffnung 31 im Schließelement 3 zuführbar ist. Der Neigungswinkel α der Dichtfläche 70 zu einer Ebene senkrecht zur Mittelachse X-X liegt dabei vorzugsweise in einem Bereich von 1º bis 10 º.
  • 6 zeigt ein Gasventil mit einem Ventilsitzträger 2 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist beim Ventilsitzträger 2 des dritten Ausführungsbeispiels eine Höhe der Ventilsitze 4, 5 unterschiedlich. Hierbei weist der erste Ventilsitz 4 eine Höhe H1 in Richtung der Mittelachse X-X senkrecht zu einer Grundebene 23 am Ventilsitzträger 2 auf. Der zweite Ventilsitz 5 weist eine Höhe H2 ausgehend von der Grundebene 23 auf. Die Höhe H2 ist dabei deutlich größer als die Höhe H1. Vorzugsweise ist die Höhe H2 um mindestens 10 µm höher als die Höhe H1. Durch diese geometrische Maßnahme H1 < H2 liegen die Ventilsitze 4, 5 des Ventilsitzträgers 2 in einer ersten und zweiten Ventilsitzebene V1, V2, die senkrecht zur Mittelachse X-X sind. Dadurch werden ebenfalls im geschlossenen Zustand unterschiedliche Pressungen und unterschiedliche Kontaktflächen des Dichtelements 7 an den beiden Ventilsitzen 4, 5 erreicht. Der Basiskörper 73 des Dichtelements 7 kann dabei mit einer konstanten Dicke in radialer Richtung gestaltet sein, oder alternativ wie im ersten Ausführungsbeispiel sich in Öffnungsrichtung des Schließelements 3 nach außen verjüngend oder alternativ wie im zweiten Ausführungsbeispiel sich in Öffnungsrichtung des Schließelements 3 nach innen verjüngend ausgebildet sein.
  • 7 zeigt ein Gasventil mit einem Ventilsitzträger 2 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zum dritten Ausführungsbeispiel ist bei dem Ventilsitzträger 2 des vierten Ausführungsbeispiels der erste Ventilsitz 4 höher als der zweite Ventilsitz 5, ausgehend von der Grundebene 23 des Ventilsitzträgers 2 (H1 > H2). Der Basiskörper 73 des Dichtelements 7 kann wieder mit konstanter Dicke oder sich nach innen verjüngend oder sich nach außen verjüngend oder mit geneigter Dichtfläche 70 bei konstanter Dicke ausgebildet sein.
  • 8 zeigt ein Gasventil gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der erste Ventilsitz 4 und der zweite Ventilsitz 5 auf gleicher Höhe ausgehend von einer Grundebene 23 des Ventilsitzträgers 2 angeordnet sind. Das Dichtelement 7 weist einen Basiskörper 73 auf, welcher eine konstante Dicke D3 aufweist. Ferner sind im Ventilsitzträger 2 eine erste Ausnehmung 8 radial außerhalb des ersten Ventilsitzes 4 gebildet und eine zweite Ausnehmung 9 radial innerhalb des zweiten Ventilsitzes 5 gebildet. Die Ausnehmungen 8, 9 verhindern dabei, dass das Dichtelement 7 in geschlossenem Zustand in direktem Kontakt mit einer Oberfläche des Ventilsitzträgers 2 kommt. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass Öffnungskräfte zum Öffnen des Schließelements 3 durch eine große Auflagefläche des Dichtelements 7 nicht zu hoch werden.
  • 9 zeigt ein Gasventil 1 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist am Ventilsitzträger 2 nur genau ein erster Ventilsitz 4 vorgesehen. Wie aus 9 ersichtlich ist, weist der ringförmige Ventilsitz 4 in Umfangsrichtung Teilbereiche mit unterschiedlichen Höhen auf. Ein Höhenunterschied H zwischen einem in Richtung der Mittelachse X-X höchsten Punkt P1 (Maximum) und einem in Richtung der Mittelachse X-X tiefsten Punkt P2 (Minimum) beträgt dabei mindestens 10 µm. Hierbei weist der einzige Ventilsitz 4 in Umfangsrichtung vier Maxima P1 und vier Minima P2 auf, wobei die gesamte geometrische Form des Ventilsitzes 4 wellenartig ist. Das Dichtelement 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Dichtscheibe mit konstanter Dicke T. Die Dicke T des Dichtelements 7 ist dabei derart gewählt, dass im geschlossenen Zustand das Dichtelement auch an den Minima P2 anliegt. Die Höhe H ist in 8 zur Verdeutlichung überhöht dargestellt, wobei die Höhe H in diesem Ausführungsbeispiel 10 µm beträgt.
  • Zum sechsten Ausführungsbeispiel sei ferner angemerkt, dass der wellenförmige Ventilsitz selbstverständlich auch bei Gasventilen verwendet werden kann, welche einen ersten und einen zweiten Ventilsitz 4, 5, wie in den Ausführungsbeispielen 1 bis 5 gezeigt, aufweisen. Auch kann der wellenförmige Ventilsitz mit allen beschriebenen Dichtelementen 7 kombiniert werden, welche eine geneigte Dichtfläche 70 relativ zu einer Ebene senkrecht zur Mittelachse X-X aufweisen, wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen dargestellt.
  • Weiterhin sei angemerkt, dass alle Ventilsitze 4, 5 der beschriebenen Ausführungsbeispiele mit allen Dichtelementen 7 der beschriebenen Ausführungsbeispiele beliebig kombinierbar sind. Die Kombinationen sind dabei derart zu wählen, dass bei Vorhandensein von zwei Ventilsitzen 4, 5 jeweils unterschiedliche Dichtkräfte an den beiden Ventilsitzen im geschlossenen Zustand vorhanden sind.
  • Wenn der Ventilsitz eine wellenartige Form aufweist, sind die Dichtelemente 7 derart zu wählen, dass entlang des Umfangs des Ventilsitzes im geschlossenen Zustand unterschiedliche Schließkräfte vorhanden sind, sodass während des Öffnungsvorgangs ein Abschälvorgang des Dichtelements 7 vom wellenartigen Ventilsitz den Öffnungsvorgang unterstützt wird.
  • Erfindungsgemäß weist bei einem Gasventil somit wenigstens einer der Dichtpartner, Dichtelement 7 und/oder Ventilsitzträger 2, an einem oder mehreren Dichtsitzen einen Dichtbereich in wenigstens zwei zueinander parallelen Ebenen auf, wobei die Ebenen senkrecht zu einer Mittelachse X-X der Dichtpartner sind.
  • Ferner wird zur Offenbarung der Erfindung ausdrücklich auf die begleitende Zeichnung verwiesen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010043641 A1 [0002]

Claims (13)

  1. Dichtelement eines Ventils, insbesondere eines Gasventils, zum Steuern eines Mediums, umfassend – einen Basiskörper (73) mit einer Dichtfläche (70), – wobei die Dichtfläche (70) zu einer Mittelachse (X-X) des Dichtelements geneigt ist oder zumindest einen geneigten Bereich aufweist.
  2. Dichtelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper (73) des Dichtelements (7) sich verjüngend, insbesondere konisch, ausgebildet ist.
  3. Dichtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper (73) des Dichtelements (7) einen ersten Dichtbereich (71) und einen vom ersten Dichtbereich (71) beabstandeten zweiten Dichtbereich (72) aufweist.
  4. Dichtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückseite (75) am Basiskörper (73) senkrecht zur Mittelachse (X-X) ist.
  5. Dichtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Dicke (D1) des Dichtelements am ersten Dichtbereich (71) unterschiedlich zu einer zweiten Dicke (D2) am zweiten Dichtbereich (72) ist.
  6. Dichtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (70) des Dichtelements (7) nach innen in Richtung zur Mittelachse (X-X) geneigt ist oder nach außen geneigt ist.
  7. Ventilsitzträger eines Ventils, insbesondere eines Gasventils, zum Steuern eines Mediums, umfassend – einen ersten ringförmigen Ventilsitz (4) in einer ersten Ventilsitzebene (V1), – einen zweiten ringförmigen Ventilsitz (5) in einer zweiten Ventilsitzebene (V2), und – eine Durchlassöffnung (6), welche zwischen dem ersten Ventilsitz (4) und dem zweiten Ventilsitz (5) angeordnet ist, – wobei die erste und zweite Ventilsitzebene (V1, V2) senkrecht zu einer Mittelachse (X-X) des Ventilsitzträgers ist.
  8. Ventilsitzträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Ventilsitz (4, 5) jeweils als Ringwulst ausgebildet ist.
  9. Ventilsitzträger nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch wenigstens eine Vertiefung (8, 9) im Ventilsitzträger (2), welche benachbart zum ersten und/oder zweiten Ventilsitz (4, 5) angeordnet ist.
  10. Ventilsitzträger nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (A) zwischen der ersten Ventilsitzebene (V1) und der zweiten Ventilsitzeben (V2) ≥ 10 µm, insbesondere ≥ 15 µm, weiter insbesondere ≥ 20 µm ist und insbesondere ≤ 50 µm ist.
  11. Ventilsitzträger umfassend einem ringförmigen Ventilsitz (4), welcher in Umfangsrichtung des Ventilsitzes Teilbereiche (P1, P2) mit unterschiedlichen Höhen ausgehend von einer Grundebene (23) des Ventilsitzträgers aufweist, wobei die Grundebene (23) senkrecht zu einer Mittelachse (X-X) ist.
  12. Ventilsitzträger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenunterschiede (H) am Ventilsitz ≤ 50 µm sind, insbesondere ≤ 20 µm, ferner insbesondere ≤ 15 µm und insbesondere ≥ 10 µm sind.
  13. Gasventil umfassend ein Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder ein Ventilsitzträger nach einem der Ansprüche 7 bis 12.
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