DE102016114538A1

DE102016114538A1 - Dichtungsvorrichtung für ein Ventil sowie Ventil

Info

Publication number: DE102016114538A1
Application number: DE102016114538.6A
Authority: DE
Inventors: Ralf Scheibe; Johannes Baumann
Original assignee: Buerkert Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Buerkert Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2016-08-05
Publication date: 2018-02-08
Anticipated expiration: 2036-08-06
Also published as: DE102016114538B4

Abstract

Eine Dichtungsvorrichtung für ein Ventil, insbesondere ein Mehrwegventil, hat eine Schließzunge (42), die eine Aufnahme für ein Betätigungselement (38) hat, und einen Dichtrahmen (40), der einen Basisabschnitt (46) und einen Bügelabschnitt (48) aufweist. Der Basisabschnitt (46) erstreckt sich geschlossen um die Aufnahme herum. Die Schließzunge (42) ist am Basisabschnitt (46) bewegbar befestigt. Der Bügelabschnitt (48) ist mit seinen beiden Bügelenden am Basisabschnitt (46) befestigt. Der Bügelabschnitt (48) und die Schließzunge (42) erstrecken sich vom Basisabschnitt (46) aus in Richtung Fluidseite und der Bügelabschnitt (48) definiert eine Bügelebene. Der Basisabschnitt (46) hat in einer Richtung senkrecht zur Bügelebene eine größere Ausdehnung als der Bügelabschnitt (48) in dieser Richtung. Ferner ist ein Ventil gezeigt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung für ein Ventil sowie ein Ventil, insbesondere ein Mehrwegventil.
Üblicherweise bestehen Ventile aus wenigstens zwei Gehäuseteilen, die aneinander anliegen. Dabei weist wenigstens ein Gehäuseteil im Bereich der Anlageflächen eine Ausnehmung auf, die als Arbeitsraum dient und in die Strömungskanäle der Gehäuseteile münden. Im Arbeitsraum ist ein bewegliches Betätigungselement mit einer Schließzunge vorgesehen, das im Arbeitsraum verschwenkt werden kann, sodass die Schließzunge je nach Stellung des Betätigungselements einen der in den Arbeitsraum mündenden Fluidkanäle verschließt. Damit das Betätigungselement die Fluidkanäle wirksam verschließen kann, ist die Schließzunge üblicherweise mit einem Dichtmaterial versehen. Außerdem muss der Arbeitsraum abgedichtet werden, d. h. die Spalten, die sich zwischen den Gehäuseteilen ergeben, müssen verschlossen werden. Auch müssen der Antriebsraum und die Betätigungsöffnung, über die der Antriebsraum mit dem Arbeitsraum in Verbindung steht, fluiddicht verschlossen werden.
Üblicherweise werden sowohl für die Dichtungen als auch für das Dichtungsmaterial des Betätigungselementes einzelne Dichtelemente verwendet, beispielsweise O-Ringe oder Überzüge. Dadurch wird die Montage des Ventils jedoch sehr aufwendig, da viele Bauteile zu montieren sind.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Dichtungsvorrichtung und ein Ventil bereitzustellen, die möglichst wenige Bauteile aufweisen und einfach herzustellen und zu montieren sind.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Dichtungsvorrichtung für ein Ventil, insbesondere ein Mehrwegventil, mit einer Schließzunge, die eine Aufnahme für ein Betätigungselement hat, und einem Dichtrahmen, der einen Basisabschnitt und einen Bügelabschnitt aufweist, wobei sich der Basisabschnitt geschlossen um die Aufnahme herum erstreckt, die Schließzunge am Basisabschnitt bewegbar befestigt ist, der Bügelabschnitt mit seinen beiden Bügelenden am Basisabschnitt befestigt ist, sich der Bügelabschnitt und die Schließzunge vom Basisabschnitt aus in Richtung Fluidseite erstrecken und der Bügelabschnitt eine Bügelebene definiert, und der Basisabschnitt in einer Richtung senkrecht zur Bügelebene eine größere Ausdehnung hat als der Bügelabschnitt in dieser Richtung.
Dabei umgibt der Basisabschnitt einen Querschnitt der Aufnahme, insbesondere das offene Ende der Aufnahme, senkrecht zur Bügelebene.
Dadurch, dass die Dichtungsvorrichtung sowohl einen Dichtrahmen als auch eine Schließzunge aufweist, dient die Dichtungsvorrichtung zum einen dazu, den Arbeitsraum abzudichten, d. h. die Spalten zwischen einzelnen Gehäuseteilen des Ventils zu verschließen. Zum anderen dient die Dichtungsvorrichtung gleichzeitig dazu, das Betätigungselement mit einem Dichtmaterial, hier der Schließzunge, zu versehen und die Aufnahme und damit die Betätigungsöffnung zum Antriebsraum fluiddicht abzudichten. Somit ist nur ein Bauteil notwendig, um die gewünschten Dichtwirkungen zu erzielen, sodass die Montage eines Ventils stark vereinfacht wird.
Vorzugsweise hat der Basisabschnitt einen äußeren Dichtring und eine vom äußeren Dichtring zur Schließzunge verlaufende Membran. Mittels der Membran kann die Schließzunge auf einfache Weise beweglich am Basisabschnitt befestigt werden.
Beispielsweise verläuft der Bügelabschnitt um die Schließzunge herum. Auf diese Weise dient der Bügelabschnitt als O-Ring in der Ebene der Schließzunge. Dabei ist der Bügelabschnitt jedoch stets von der Schließzunge beabstandet, sodass ein Freiraum zwischen dem Bügelabschnitt und der Schließzunge entsteht, durch den das Fluid fließen kann.
In einer Ausgestaltung der Erfindung schließen der Basisabschnitt und der Bügelabschnitt einen Winkel größer 0° ein, insbesondere verlaufen sie im Wesentlichen senkrecht zueinander, wodurch die Dichtungsvorrichtung Spalten zwischen Gehäuseteilen abdichten kann, die sich in mehreren Ebenen erstrecken. Dabei können der Basisabschnitt und der Bügelabschnitt T-förmig angeordnet sein.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung weist der Basisabschnitt an seiner äußeren Kante, insbesondere am äußeren Dichtring ein Profil auf, wobei das Profil an der Innenseite breiter ist als an der Außenseite, insbesondere weist das Profil an der Innenseite eine Dichtlippe auf, und/oder das Profil des Bügelabschnittes ist an der Innenseite des Bügelabschnittes breiter als an der Außenseite. Insbesondere weist der Bügelabschnitt an der Innenseite eine Dichtlippe auf. Dabei beziehen sich die Begriffe „Innenseite“ und „Außenseite“ auf den geschlossenen Basisabschnitt bzw. den Bügel, wobei die Innenseiten mit dem Fluid in Kontakt stehen. Dadurch, dass das Profil des Basis- bzw. des Bügelabschnittes an der dem Fluid zugewandten Seite breiter ausgeführt ist, wird der entsprechende Abschnitt durch das Fluid an das zugehörige Gehäuseteil gedrückt, sodass der entsprechende Abschnitt selbstdichtend ist.
Vorzugsweise ist der Dichtrahmen oder die gesamte Dichtungsvorrichtung einstückig ausgeführt. Dadurch ist eine besonders kostengünstige Herstellung der Dichtungsvorrichtung möglich. Die Dichtungsvorrichtung bzw. der Dichtrahmen können dabei aus einem Elastomer sein. Zudem kann die Dichtungsvorrichtung durch Umspritzen oder Umschäumen des Betätigungselementes hergestellt sein.
Ferner wird die Aufgabe durch ein Ventil, insbesondere ein Mehrwegventil gelöst, mit wenigstens drei Gehäuseteilen, einem durch die wenigstens drei Gehäuseteile definierten Arbeitsraum und einer Dichtungsvorrichtung, die im Arbeitsraum vorgesehen ist und die den Arbeitsraum zwischen den wenigstens drei Gehäuseteilen zumindest gegenüber einem Antriebsraum abdichtet, wobei in wenigstens einem Gehäuseteil wenigstens ein Fluidkanal vorgesehen ist, der in den Arbeitsraum mündet, und wobei die Dichtungsvorrichtung eine Schließzunge aufweist, die im Arbeitsraum derart beweglich angeordnet ist, dass sie den Fluidkanal öffnen und verschließen kann. Die Dichtungsvorrichtung dichtet somit alle Gehäuseteile bzw. die Spalten zwischen den Gehäuseteilen ab. Die mit Fluid in Berührung kommenden Gehäuseteile können aus hochbeständigen Werkstoffen wie Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Metall, beispielsweise Edelstahl oder Titan hergestellt sein. Dadurch, dass die Dichtungsvorrichtung sowohl als Dichtung der Gehäuseteile als auch als Schließzunge ausgebildet ist, ist lediglich ein Bauteil zur Abdichtung sämtlicher Gehäuseteile und zum selektiven Verschließen der Fluidkanäle notwendig.
Das Ventil kann ein 3/2-Wegeventil sein.
Vorzugsweise ist die Dichtungsvorrichtung einstückig ausgeführt, sodass sie kostengünstig herzustellen ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Ventil ein erstes, ein zweites und ein drittes Gehäuseteil auf, wobei im zweiten Gehäuseteil und im dritten Gehäuseteil jeweils wenigstens ein Fluidkanal vorgesehen ist, der an jeweils einem Ventilsitz in den Arbeitsraum mündet, wobei die Ventilsitze zur Schließzunge hin ausgerichtet sind, wodurch auf einfache Weise die Ventilsitze am Arbeitsraum angeordnet sind.
Vorzugsweise sind die Ventilsitze einstückig mit dem entsprechenden Gehäuseteil ausgebildet, sodass die Gehäuseteile kostengünstig herzustellen und keine weiteren Montageschritte notwendig sind.
Beispielsweise liegen die Ventilsitze einander gegenüber, und die Schließzunge ist zwischen den Ventilsitzen derart angeordnet, dass sie bei Bewegung wahlweise einen der Ventilsitze schließen kann, wodurch ein Mehrwegventil realisiert ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Dichtungsvorrichtung wie zuvor beschrieben ausgebildet, und die drei Gehäuseteile liegen aneinander an, wobei der Basisabschnitt zwischen dem ersten Gehäuseteil einerseits und dem zweiten und dritten Gehäuseteil andererseits und der Bügelabschnitt zwischen dem zweiten Gehäuseteil und dem dritten Gehäuseteil angeordnet ist, sodass der Arbeitsraum zuverlässig abgedichtet ist, d. h. alle Spalten zwischen den Gehäuseteilen durch die Dichtungsvorrichtung verschlossen sind.
Beispielsweise weist das erste Gehäuseteil eine erste Anlagefläche auf, die eine erste Dichtebene definiert, wobei das zweite Gehäuseteil und das dritte Gehäuseteil an der ersten Anlagefläche anliegen und wobei sich der Basisabschnitt in der ersten Dichtebene erstreckt. Auf diese Weise wird der Fluidraum des Arbeitsraumes gegenüber dem ersten Gehäuseteil vollständig abgedichtet. Das erste Gehäuseteil kommt somit nicht mit dem Fluid in Kontakt, sodass das Material des ersten Gehäuseteils unabhängig vom Fluid gewählt werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegen das zweite Gehäuseteil und das dritte Gehäuseteil an einer zweiten Anlagefläche aneinander an, die eine zweite Dichtebene definiert, wobei sich der Bügelabschnitt in der zweiten Dichtebene erstreckt, wodurch der Spalt zwischen dem zweiten und dem dritten Gehäuseteil zuverlässig verschlossen werden kann. Dabei können die erste Dichtebene und die zweite Dichtebene einen Winkel größer als 0° einschließen, insbesondere senkrecht zueinander liegen, um Anlageflächen in zwei Ebenen zu ermöglichen.
Vorzugsweise ist die Schließzunge in einer ihrer Positionen, insbesondere ihrer Ruheposition, parallel zur zweiten Dichtebene, insbesondere in der zweiten Dichtebene angeordnet, wodurch eine einfache Montage möglich ist.
Beispielsweise sind die Ventilsitze parallel zur zweiten Dichtebene angeordnet, wodurch die Ventilsitze und Fluidkanäle einfach herzustellen sind.
Der Basisabschnitt kann in einer Richtung senkrecht zur zweiten Dichtebene frei von Dichtkräften, insbesondere kraftfrei sein. Insbesondere wirken keine Kräfte in Richtung der ersten Dichtebene auf den Basisabschnitt, die aufgebracht werden, um das erste mit dem zweiten und dem dritten Gehäuseteil aneinander zu fixieren und/oder abzudichten. Durch solche Kräfte senkrecht zur zweiten Dichtebene könnte sich ansonsten der Basisabschnitt verformen, wodurch die Aufnahme im Bereich der ersten Dichtebene verkleinert würde, was wiederum eine Behinderung der Bewegung des Befestigungsabschnittes zur Folge hätte.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Ventil ein Betätigungselement und das Gehäuseteil eine Betätigungsöffnung auf, wobei das Betätigungselement einen Betätigungsabschnitt und einen in der Aufnahme der Dichtungsvorrichtung vorgesehen Kern aufweist. Der Betätigungsabschnitt ist mit dem Kern verbunden und erstreckt sich durch die Betätigungsöffnung des ersten Gehäuseteils. Dabei verbindet die Betätigungsöffnung den Antriebsraum mit dem Arbeitsraum. Durch die Anordnung des Kerns in der Aufnahme ist es möglich, dass das Betätigungselement nicht mit dem Fluid in Berührung kommt. Somit kann das Material des Betätigungselementes unabhängig vom Fluid und somit härter und/oder steifer als das Material der Dichtungsvorrichtung gewählt sein. Beispielsweise ist das Betätigungselement aus Metall.
Das erste Gehäuseteil hat im Bereich der Betätigungsöffnung ein Abstützelement, an dem das Betätigungselement anliegt, wodurch verhindert werden kann, dass sich die Ränder der Betätigungsöffnung schnell abnutzen.
Vorzugsweise ist die Dichtungsvorrichtung durch teilweises Umspritzen oder Umschäumen des Betätigungselementes hergestellt. Auf diese Weise kann die Dichtungsvorrichtung kostengünstig hergestellt werden.
In einer Ausführungsvariante weisen das zweite Gehäuseteil und das dritte Gehäuseteil jeweils wenigstens einen Fluidanschluss auf, wobei die Fluidanschlüsse in einer Ebene angeordnet sind, sodass das Ventil einfach in einen Fluidkreislauf einzubinden ist, insbesondere Teil eines modularen Systems sein kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
1a und 1b perspektivische Ansichten eines erfindungsgemäßen Ventils von der Seite bzw. schräg von unten,
2 eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Ventils mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung,
3a eine perspektivische Ansicht der Dichtungsvorrichtung gemäß 2,
3b und 3c perspektivische Schnittansichten der Dichtungsvorrichtung gemäß 3a in einem Längs- bzw. Querschnitt, und
4 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Ventils gemäß den 1 und 2 in montiertem Zustand.
In 1 ist ein Ventil dargestellt, das als Mehrwegventil ausgeführt ist. Das Ventil 10 weist ein erstes Gehäuseteil 12, ein zweites Gehäuseteil 14 und ein drittes Gehäuseteil 16 auf, wobei das erste Gehäuseteil 12 noch mit einer Abdeckung 18 versehen ist.
Das zweite und das dritte Gehäuseteil 14, 16 sind zum Beispiel aus hochbeständigen Werkstoffen wie Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Metall, beispielsweise Edelstahl oder Titan hergestellt. Das erste Gehäuseteil 12 kann aus einem anderen, kostengünstigeren Werkstoff hergestellt sein, da es nicht mit dem Fluid in Berührung kommt.
Aus dem ersten Gehäuseteil 12 und der Abdeckung 18 ragen an der Oberseite des Ventils 10 elektrische Anschlüsse 20 heraus. Auf der Unterseite sind Fluidanschlüsse 22 zu erkennen, wobei das zweite Gehäuseteil 14 einen Fluidanschluss 22 und das dritte Gehäuseteil 16 zwei Fluidanschlüsse 22 aufweist, die nebeneinander in einer Ebene liegen.
Sowohl das zweite Gehäuseteil 14 als auch das dritte Gehäuseteil 16 sind mit einer Befestigungsöffnung 24 versehen.
Wie in 2 besonders gut am Beispiel des dritten Gehäuseteils 16 zu sehen, weisen das zweite Gehäuseteil 14 und das dritte Gehäuseteil 16 je eine Ausnehmung 26 auf, die im zusammengesetzten Zustand einen Arbeitsraum 28 (4) begrenzen.
Im zweiten Gehäuseteil 14 und im dritten Gehäuseteil 16 sind Fluidkanäle 30 vorgesehen, die in die Ausnehmungen 26 und damit in den Arbeitsraum 28 münden.
An der Mündung der Fluidkanäle 30 ist jeweils ein ringförmiger Ventilsitz 32 ausgebildet, der die Mündung des entsprechenden Fluidkanals 30 umgibt. In der gezeigten Ausführungsform sind die Ventilsitze 32 einstückig mit dem zweiten Gehäuseteil 14 bzw. dem dritten Gehäuseteil 16 ausgebildet und zwar als vorstehende Ringe.
Zusätzlich weist das dritte Gehäuseteil 16 einen weiteren Fluidkanal 34 auf, der als Zu- bzw. Ablauf für den Arbeitsraum 28 dient.
Im Arbeitsraum 28 sind eine Dichtungsvorrichtung 36 und ein Betätigungselement 38 angeordnet, die in den 3a bis 3c im Detail dargestellt sind. Das Betätigungselement 38 ist zum Beispiel aus Metall hergestellt.
Die Dichtungsvorrichtung 36 weist einen Dichtrahmen 40 und eine Schließzunge 42 auf, die mit dem Dichtrahmen 40 bewegbar befestigt ist. In der gezeigten Ausführungsform ist die gesamte Dichtungsvorrichtung 36 einstückig ausgeführt. Denkbar ist allerdings auch, dass nur der Dichtrahmen 40 einstückig ausgeführt ist.
Als Material der Dichtungsvorrichtung 36 und/oder des Dichtrahmens 40 eignet sich beispielsweise ein Elastomer.
Der Dichtrahmen 40 umfasst einen Basisabschnitt 46 und einen Bügelabschnitt 48, und die Schließzunge 42 hat eine Aufnahme 50 für das Betätigungselement 38.
Der Basisabschnitt 46 ist in der gezeigten Ausführungsform als Ring oder geschlossenes Band ausgeführt, das sich geschlossen um die Aufnahme 50 herum erstreckt.
Der Basisabschnitt 46 ist ringförmig, genauer gesagt hat er eine ringähnliche Struktur. In der gezeigten Ausführungsform umschließt der Basisabschnitt 46 den Querschnitt der Aufnahme 50, der eine langestreckte, rechteckige Geometrie mit abgerundeten Ecken hat, sodass der Basisabschnitt 46 selbst ein Rechteck mit abgerundeten Ecken beschreibt. Andere Geometrien des Basisabschnittes 46 bzw. des Querschnitts der Aufnahme 50 sind ebenfalls denkbar, beispielsweise eine kreisförmige oder ovale Geometrie.
Denkbar ist auch, dass der Basisabschnitt 46 plattenartig ausgeführt ist, und sich die Aufnahme 50 senkrecht durch den Basisabschnitt 46 erstreckt.
Vom Basisabschnitt 46 ausgehend erstreckt sich der Bügelabschnitt 48, wobei die beiden Bügelenden des Bügelabschnitts 48 am Basisabschnitt 46 befestigt sind. Außerdem geht der Bügelabschnitt 48 einstückig in den Basisabschnitt 46 über.
In der gezeigten Ausführungsform verlaufen der Basisabschnitt 46 und der Bügelabschnitt 48 im Wesentlichen senkrecht zueinander, schließen also einen Winkel größer als 0° ein. Die Bereiche, an denen der Bügelabschnitt 48 am Basisabschnitt 46 befestigt ist, sind T-förmig.
Der Basisabschnitt 46 ist höher als der Bügelabschnitt 48, bzw. der Basisabschnitt 46 erstreckt sich aus der Ebene heraus, in der der Bügelabschnitt 48 liegt.
Genauer gesagt liegt der Bügelabschnitt 48 in einer durch die Bügelform des Bügelabschnitts 48 definierten Bügelebene B. Senkrecht zu dieser und in dieser Richtung R hat der Basisabschnitt 46 eine größere Ausdehnung als der Bügelabschnitt 48. Auch der Querschnitt der Aufnahme 50 ist im Bereich des Basisabschnittes 46 in der Richtung R senkrecht auf die Bügelebene B größer als der Bügelabschnitt 48, die hier die Dicke des Bügelabschnittes 48 ist.
Der Basisabschnitt 46 kann zudem an seiner äußeren Kante einen äußeren Dichtring und eine vom äußeren Dichtring zur Schließzunge 42 verlaufende Membran 44 haben, sodass die Schließzunge 42 durch die Membran 44 am äußeren Dichtring befestigt ist.
Das Profil des äußeren Dichtrings und auch das Profil des Bügelabschnitts 48, die in 3c in den Vergrößerungen dargestellt sind, sind an den Innenseiten breiter ausgeführt als an den Außenseiten. Dabei ist die Innenseite des äußeren Dichtrings des Basisabschnittes 46 und seines Profils die der Aufnahme 50 zugewandten Seite, und die Innenseite des Bügelabschnitts 48 ist die Innenseite des Bügels. In der gezeigten Ausführungsform weisen die Profile des äußeren Dichtringes des Basisabschnittes 46 und des Bügelabschnittes 48 an den jeweiligen Innenseiten je eine Dichtlippe 52 auf.
Die Schließzunge 42 erstreckt sich auf die Fluidseite des Basisabschnittes 46, d. h. in Bezug auf die 3a bis c auf der unteren Seite des Basisabschnitts 46.
Die Schließzunge 42 wird vom Bügelabschnitt 48 umlaufen, d. h. dass die Schließzunge 42 in dem vom Bügelabschnitt 48 gebildeten Bügel liegt.
Die Schließzunge 42 umgibt die Aufnahme 50 vollständig, sodass kein Fluid von der Fluidseite des Basisabschnittes 46 auf die andere Seite des Basisabschnittes 46 dringen kann. In der gezeigten Ausführungsform liegt die Schließzunge 42 in der Bügelebene B, wenn keine Kraft auf die Schließzunge 42 wirkt, d. h. wenn die Schließzunge 42 in ihrer Ruheposition ist.
Die Schließzunge 42 ist vom Bügelabschnitt 48 beabstandet, sodass sich ein Freiraum 54 zwischen dem Bügelabschnitt 48 und der Schließzunge 42 ausbildet.
Das Betätigungselement 38 weist einen Kern 58 und einen Betätigungsabschnitt 60 auf, wobei der Kern 58 in der Aufnahme 50 befestigt ist.
Der Betätigungsabschnitt 60 schließt an den Kern 58 an und ist an seinem dem Kern 58 abgewandten Ende U-förmig ausgeführt.
Die in den 3a bis c gezeigte Dichtungsvorrichtung 36 wird durch teilweises Umspritzen oder Umschäumen des Betätigungselementes 38 hergestellt.
In 4 ist das Ventil 10 in vollständig montierter Position dargestellt. Im Gegensatz zu 2 ist nun auch der Aufbau des ersten Gehäuseteils 12 zu erkennen.
Im ersten Gehäuseteil 12 ist ein Antriebsraum 62 vorgesehen, der über eine Betätigungsöffnung 64 mit dem zwischen den drei Gehäuseteilen 12, 14, 16 gebildeten Arbeitsraum 28 in Verbindung steht. An der dem Arbeitsraum 28 zugewandten Fläche weist das erste Gehäuseteil 12 eine erste Anlagefläche A₁ auf, an der das zweite Gehäuseteil 14 und das dritte Gehäuseteil 16 anliegen. Diese erste Anlagefläche A₁ definiert auch zugleich eine erste Dichtebene D₁.
An der ersten Anlagefläche A₁ bzw. als Teil der ersten Anlagefläche A₁ weist das erste Gehäuseteil 12 im Bereich der Betätigungsöffnung 64 ein Abstützelement 66 auf, das aus einem verschleißarmen Werkstoff und plattenförmig hergestellt sein kann.
Das Abstützelement 66 weist ebenfalls eine Aussparung auf, die Teil der Betätigungsöffnung 64 ist. Insbesondere hat diese Aussparung einen kleineren Querschnitt als der Teil der Betätigungsöffnung 64, der sich durch das erste Gehäuseteil 12 erstreckt.
Das zweite Gehäuseteil 14 und das dritte Gehäuseteil 16 weisen je eine zweite Anlagefläche A₂ auf, an der die beiden Gehäuseteile 14, 16 aneinander anliegen.
Diese zweite Anlagefläche A₂ definiert eine zweite Dichtebene D₂. Entsprechend erstreckt sich ein Spalt zwischen dem zweiten Gehäuseteil 14 und dem dritten Gehäuseteil 16 in der zweiten Dichtebene D₂ vom Arbeitsraum 28 aus.
Die erste Dichtebene D₁ und die zweite Dichtebene D₂ sind in der gezeigten Ausführungsform rechtwinklig zueinander angeordnet. Denkbar sind jedoch auch andere Winkel zwischen den beiden Dichtebenen D₁, D₂.
Parallel zur zweiten Dichtebene D₂ liegen die Ventilsitze 32, die einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Zwischen den Ventilsitzen 32 und der ersten Anlagefläche A₁ mündet der weitere Fluidkanal 34 in den Arbeitsraum 28.
Zwischen dem weiteren Fluidkanal 34 und der ersten Analagefläche A₁ weisen das dritte Gehäuseteil 16 und, an der entsprechenden Stelle, das zweite Gehäuseteil 14 eine Stufe 68 zur Aufnahme des Basisabschnitts 46 der Dichtungsvorrichtung 36 auf.
Die Dichtungsvorrichtung 36 mitsamt dem Betätigungselement 38 ist im Arbeitsraum 28 eingesetzt.
Durch die Dichtungsvorrichtung 36 wird der Arbeitsraum 28 in einen Fluidraum, in den die Fluidkanäle 30, 34 münden, und einen rückseitigen Raum unterteilt, die voneinander fluidisch getrennt sind.
Der Basisabschnitt 46 der Dichtungsvorrichtung 36 ist zwischen dem ersten Gehäuseteil 12 einerseits und dem zweiten und dritten Gehäuseteil 14, 16 andererseits angeordnet und liegt auf dem Boden der Stufe 68 auf.
Der Basisabschnitt 46 ist somit in der ersten Dichtebene D₁ an der ersten Anlagefläche A₁ angeordnet und dichtet den Spalt zwischen dem ersten Gehäuseteil 12 und dem zweiten bzw. dritten Gehäuseteil 14, 16 gegenüber dem Arbeitsraum 28 ab.
Auch der vom Basisabschnitt 46 umgebene Querschnitt der Aufnahme 50 liegt in der ersten Dichtebene D₁ bzw. leicht parallel dazu versetzt, und die Membran 44 erstreckt sich ebenfalls zumindest teilweise in der Dichtebene D₁ oder leicht parallel dazu versetzt.
Der Bügelabschnitt 48 der Dichtungsvorrichtung 36 ist zwischen dem zweiten Gehäuseteil 14 und dem dritten Gehäuseteil 16 angeordnet und dichtet den Spalt zwischen dem zweiten Gehäuseteil 14 und dem dritten Gehäuseteil 16 ab. Der Bügelabschnitt 48 erstreckt sich somit in der zweiten Dichtebene D₂. Die zweite Dichtebene D₂ entspricht der Bügelebene B.
Der Bügelabschnitt 48 wird zwischen dem zweiten Gehäuseteil 14 und dem dritten Gehäuseteil 16 eingeklemmt und nimmt somit die Dichtkraft senkrecht zur zweiten Dichtebene D₂ auf. Die Dichtkraft ist dabei zumindest ein Teil der Kraft mit der das zweite und das dritte Gehäuseteil 14, 16 aneinander befestigt sind.
Am Basisabschnitt 46 liegen das zweite und das dritte Gehäuseteil 14, 16 dagegen nicht seitlich, d.h. an den äußeren Kanten des Basisabschnittes 46 an. Der Basisabschnitt 46 wird zwischen den drei Gehäuseteilen 12, 14 und 16 eingeklemmt und nimmt die Dichtkraft senkrecht zur ersten Dichtebene D₁ auf, sodass keine Kraft auf den Basisabschnitt 46 senkrecht zur zweiten Dichtebene D₂ ausgeübt wird und die Schließzunge durch die Dichtkraft nicht verspannt wird.
Die Schließzunge 42 liegt in der in 4 gezeigten Ruheposition in der zweiten Dichtebene D₂ und erstreckt sich bis zwischen die beiden Ventilsitze 32, die somit zur Schließzunge 42 hin weisen.
Die Fluidkanäle 30 und auch der weitere Fluidkanal 34 münden alle auf der Fluidseite des Basisabschnittes 46 in den Arbeitsraum 28, d. h. in den Fluidraum, wobei aufgrund der Schließzunge 42 bzw. des Basisabschnittes 46 kein Fluid zum erste Gehäuseteil 12 strömen kann. Der an den ersten Gehäuseteil 12 angrenzende rückseitige Raum und das erste Gehäuseteil 12 stehen somit nicht in Kontakt mit dem Fluid. Deswegen kann das erste Gehäuseteil 12 aus einem anderen, kostengünstigeren Material als die anderen beiden Gehäusteile 14, 16 hergestellt sein, da das Material des zweiten und dritten Gehäuseteils ggf. auf das Fluid abgestimmt werden muss.
Das Betätigungselement 38 erstreckt sich aus dem rückseitigen Raum durch die Betätigungsöffnung 64 in den Antriebsraum 62 und ist dort mit einem Antrieb 70 verbunden.
Der Antrieb 70 ist beispielsweise elektrodynamischer Antrieb, wie ein Lorenzkraft-Antrieb, ein elektromagnetischer, piezoelektrischer, motorischer, pneumatischer, hydraulischer oder mechanischer Aktuator und/oder ein Aktuator mit einem elektroaktivem Polymer.
Der Betätigungsabschnitt 60 des Betätigungselementes 38 liegt an dem Abstützelement 66 an, sodass dort eine Lagerstelle für das Betätigungselement 38 geschaffen wird.
Durch den Antrieb 70 kann nun das Betätigungselement 38 bewegt werden, sodass der Kern 58 und damit die Schließzunge 42 um die Lagerstelle verschwenkt werden.
In Bezug auf die Ansicht der 4 kann dadurch die Schließzunge 42 nach links oder nach rechts bewegt werden, wodurch die Schließzunge mit einem der Ventilsitze 32 in Kontakt kommt und damit den entsprechenden Fluidkanal 30 verschließt. Somit kann durch Bewegung der Schließzunge 42 wahlweise einer der Ventilsitze 32 verschlossen werden, sodass ein 3/2-Wegeventil realisiert ist.
Wenn beispielsweise der Ventilsitz 32 des dritten Gehäuseteils 16 verschlossen ist, d.h. wenn die Schließzunge 42 in Bezug auf 4 nach rechts verschwenkt ist, dann strömt das Fluid durch den weiteren Fluidkanal 34 in den Arbeitsraum 28. Durch den Freiraum 54 zwischen der Schließzunge 42 und dem Bügelabschnitt 48 strömt das Fluid weiter zum Ventilsitz 32 des zweiten Gehäuseteils 14, um dann das Ventil 10 durch den Fluidkanal 30 des zweiten Gehäuseteils 14 zu verlassen.

Claims

Dichtungsvorrichtung für ein Ventil (10), insbesondere ein Mehrwegventil, mit einer Schließzunge (42), die eine Aufnahme (50) für ein Betätigungselement (38) hat, und einem Dichtrahmen (40), der einen Basisabschnitt (46) und einen Bügelabschnitt (48) aufweist, wobei sich der Basisabschnitt (46) geschlossen um die Aufnahme herum erstreckt, die Schließzunge (42) am Basisabschnitt (46) bewegbar befestigt ist, der Bügelabschnitt (48) mit seinen beiden Bügelenden am Basisabschnitt (46) befestigt ist, sich der Bügelabschnitt (48) und die Schließzunge (42) vom Basisabschnitt (46) aus in Richtung Fluidseite erstrecken und der Bügelabschnitt (48) eine Bügelebene (B) definiert, und der Basisabschnitt (46) in einer Richtung (R) senkrecht zur Bügelebene (B) eine größere Ausdehnung hat als der Bügelabschnitt (48) in dieser Richtung (R).
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisabschnitt (46) einen äußeren Dichtring und eine vom äußeren Dichtring zur Schließzunge (42) verlaufende Membran (44) hat.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bügelabschnitt (48) um die Schließzunge (42) herum verläuft.
Dichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisabschnitt (46) und der Bügelabschnitt (48) einen Winkel größer 0° einschließen, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zueinander sind.
Dichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisabschnitt (46) an seiner äußeren Kante, insbesondere am äußeren Dichtring ein Profil aufweist, wobei das Profil an der Innenseite breiter ist als an der Außenseite, insbesondere an der Innenseite eine Dichtlippe (52) aufweist, und/oder das Profil des Bügelabschnittes (48) an der Innenseite des Bügelabschnittes (48) breiter ist als an der Außenseite, insbesondere an der Innenseite eine Dichtlippe (52) aufweist.
Dichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtrahmen (40) oder die gesamte Dichtungsvorrichtung (36) einstückig ausgeführt ist.
Ventil, insbesondere Mehrwegventil, mit wenigstens drei Gehäuseteilen (12, 14, 16), mit einem durch die wenigstens drei Gehäuseteile (12, 14, 16) definierten Arbeitsraum (28) und mit einer Dichtungsvorrichtung (36), die im Arbeitsraum (28) vorgesehen ist und die den Arbeitsraum (28) zwischen den wenigstens drei Gehäuseteilen (12, 14, 16) zumindest gegenüber einem Antriebsraum (62) abdichtet, wobei in wenigstens einem Gehäuseteil (14, 16) wenigstens ein Fluidkanal (30) vorgesehen ist, der in den Arbeitsraum (28) mündet, und wobei die Dichtungsvorrichtung (36) eine Schließzunge (42) aufweist, die im Arbeitsraum (28) derart beweglich angeordnet ist, dass sie den Fluidkanal (30) öffnen und verschließen kann.
Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsvorrichtung (36) einstückig ausgeführt ist.
Ventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (10) ein erstes, ein zweites und ein drittes Gehäuseteil (12, 14, 16) aufweist, wobei im zweiten Gehäuseteil (14) und im dritten Gehäuseteil (16) jeweils wenigstens ein Fluidkanal (30) vorgesehen ist, der an jeweils einem Ventilsitz (32) in den Arbeitsraum (28) mündet, wobei die Ventilsitze (32) zur Schließzunge (42) hin ausgerichtet sind.
Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsitze (32) einstückig mit dem entsprechenden Gehäuseteil (14, 16) ausgebildet sind.
Ventil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsitze (32) einander gegenüberliegen und die Schließzunge (42) zwischen den Ventilsitzen (32) derart angeordnet ist, dass sie bei Bewegung wahlweise einen der Ventilsitze (32) verschließen kann.
Ventil nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsvorrichtung (36) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist und die drei Gehäuseteile (12, 14, 16) aneinander anliegen, wobei der Basisabschnitt (46) zwischen dem ersten Gehäuseteil (12) einerseits und dem zweiten und dritten Gehäuseteil (14, 16) andererseits und der Bügelabschnitt (48) zwischen dem zweiten Gehäuseteil (14) und dem dritten Gehäuseteil (16) angeordnet ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (12) eine erste Anlagefläche (A₁) aufweist, die eine erste Dichtebene (D₁) definiert, wobei das zweite Gehäuseteil (14) und das dritte Gehäuseteil (16) an der ersten Anlagefläche (A₁) anliegen und wobei sich der Basisabschnitt (46) in der ersten Dichtebene (D₁) erstreckt.
Ventil nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (14) und das dritte Gehäuseteil (16) an einer zweiten Anlagefläche (A₂) aneinander anliegen, die eine zweite Dichtebene (D₂) definiert, wobei sich der Bügelabschnitt (48) in der zweiten Dichtebene (D₂) erstreckt.
Ventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließzunge (42) in einer ihrer Positionen, insbesondere ihrer Ruheposition, parallel zur zweiten Dichtebene (D₂), insbesondere in der zweiten Dichtebene (D₂) angeordnet ist.
Ventil nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsitze (32) parallel zur zweiten Dichtebene (D₂) angeordnet sind.
Ventil nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisabschnitt (46) in einer Richtung senkrecht zur zweiten Dichtebene (D₂) frei von Dichtkräften, insbesondere kraftfrei ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (10) ein Betätigungselement (38) und das erste Gehäuseteil (12) eine Betätigungsöffnung (64) aufweist, wobei das Betätigungselement (38) einen Betätigungsabschnitt (60) und einen in der Aufnahme (50) der Dichtungsvorrichtung (36) vorgesehen Kern (58) aufweist, wobei der Betätigungsabschnitt (60) mit dem Kern (58) verbunden ist und sich durch die Betätigungsöffnung (64) des ersten Gehäuseteils (12) erstreckt.
Ventil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (12) im Bereich der Betätigungsöffnung (64) ein Abstützelement (66) aufweist, an dem das Betätigungselement (38) anliegt.
Ventil nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsvorrichtung (36) durch teilweises Umspritzen oder Umschäumen des Betätigungselementes (38) hergestellt ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 9 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (14) und das dritte Gehäuseteil (16) jeweils wenigstens einen Fluidanschluss (22) aufweisen, wobei die Fluidanschlüsse (22) in einer Ebene angeordnet sind.