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TECHNISCHES GEBIET
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Die
Neuerung betrifft ein Scheibenventil mit einem entlang einer Trennebene
in einen ersten Gehäuseteil mit einer ersten Durchtrittsöffnung
und einen zweiten Gehäuseteil mit einer zweiten Durchtrittsöffnung
geteilten Gehäuse, mit einem scheibenförmigen
Schließglied, welches um eine in dem Gehäuse verlaufende
Drehachse drehbar ist und zu diesem Zweck zwei im Gehäuse
drehbar gelagerte Wellenzapfen besitzt, mit einem Dichtring, welcher
sich in einer Nut befindet und dort die in dieser verlaufende Trennebene
abdichtet, wozu er zwischen den Gehäuseteilen eingespannt
ist, zwei einander diametral gegenüberliegende Öffnungen
für die Durchführung der Wellenzapfen aufweist
und mit einer Sitzfläche mit dem Schließglied
zusammenarbeitet, mit dem Dichtring, der in radialer Richtung gesehen,
an einer außenseitigen Mantelfläche einen Wulst
aufweist, der formschlüssig in einen zugeordneten Nutabschnitt
der Nut eingreift, wobei die Trennebene durch den Nutabschnitt verläuft,
und mit dem Dichtring, der in einer auf der Trennebene senkrecht
stehenden Meridianebene axialsymmetrisch zu einer ersten Symmetrieachse
ausgebildet ist.
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STAND DER TECHNIK
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Ein
Scheibenventil mit einer einfachen Dichtung ohne Wulst ist beispielsweise
in der Firmendruckschrift [1], SÜDMO, Klappenventil-Programm, S.
2 bis 5 oder der Firmendruckschrift [2], GEA Tuchenhagen,
VARIVENT®-Scheibenventile, 008/0d-00, beschrieben.
Der mit einem einzigen scheibenförmigen Schließglied
zusammenwirkende Dichtring ist form- und kraftschlüssig
in einer Nut derart eingebettet, dass er zum Einen den innerhalb
der Durchtrittsöffnungen der Gehäuseteile gebildeten
Innenraum des Scheibenventils gegenüber der Trennebene
zwischen den beiden Gehäuseteilen zur äußeren
Umgebung hin abdichtet und zum Anderen radial innenseits in der
Schließstellung des Scheibenventils eine Sitzfläche
für das scheibenförmige Schließglied
bildet. Die den Dichtring aufnehmende Nut ist bei allen bekannten
Ausführungsformen der in Rede stehenden Scheibenventile
(auch als sog. Einscheibenventile bezeichnet) hinterschnitten, um
ein Herausreißen des Dichtrings aus der Nut durch Kräfte,
die durch Vakuumbildung und/oder Strömung im Innenraum
oder durch Walkarbeit beim Einfahren des Schließgliedes
in und Ausfahren aus dem Dichtring auftreten, zu verhindern. Der
maßgebliche Dichtringquerschnitt, der sich in einer auf
der Trennebene senkrecht stehenden Meridianebene ergibt, besitzt dabei
Schwalbenschwanzform ([2]) oder T-Form ([2]; [1]), wobei bei Vakuumbeanspruchung
die T-Form Vorteile gegenüber der Schwalbenschwanzform
aufweist. Bei größeren Nennweiten kann mit den
bekannten Dichtringquerschnitts-Formen ein sicherer Halt des Dichtrings
in der zugeordneten Nut nicht immer sichergestellt werden.
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Ein
Scheibenventil der vorg. Art kann auch als sog. Leckage-Scheibenventil
ausgebildet sein (
DE
20 2006 012 553 U1 ), bei dem die Leckagesicherung dadurch
erreicht wird, dass das scheibenförmige Schließglied
an seinem Umfang eine zum Dichtring offene Ringnut aufweist, in
welche zwei getrennte Leckagekanäle münden, die
in dem unteren Wellenzapfen des Schließgliedes verlaufen
und mit der Umgebung des Gehäuses in Verbindung stehen.
Bedingt durch die Ringnut am Umfang des scheibenförmigen
Schließgliedes hat letzteres zwangsläufig gegenüber
einem Schließglied ohne Ringnut eine größere
axiale Dicke, die auch eine größere Breite des Dichtrings
erfordert. Die Kräfte, die durch Walkarbeit beim Einfahren
des Schließgliedes in den und Ausfahren aus dem breiteren
Dichtring auftreten, sind damit größer als beim
nicht leckagesicherten Scheibenventil der vorg. Art mit einem schmaleren
Dichtring.
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In
radialer Richtung gesehen, an einer außenseitigen Mantelfläche
des Dichtrings ein Wulst vorgesehen ist, der formschlüssig
in einen zugeordneten Nutabschnitt der Nut eingreift (
US 2 912 218 A ). Dabei verläuft
die Trennebene durch den Nutabschnitt, und der Dichtring und der
Wulst sind in einer auf der Trennebene senkrecht stehenden Meridianebene
axialsymmetrisch ausgebildet. Ein diesbezügliches Scheibenventil
wird im Rahmen der vorliegenden Neuerung als gattungsbildend betrachtet
Es ist Aufgabe der vorliegenden Neuerung, bei einem Scheibenventil
oder leckagegesicherten Scheibenventil der vorg. Art den Dichtringquerschnitt
in einer auf der Trennebene senkrecht stehenden Meridianebene des
Dichtrings dahingehend zu verändern, dass der Widerstand
des Dichtrings gegen Herausreißen aus seiner Nut und die
Einbettung des Dichtrings in seine Nut gegenüber bekannten
Lösungen deutlich verbessert sind.
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ZUSAMMENFASSUNG DER NEUERUNG
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen des Scheibenventils und seines Dichtrings
gemäß der Neuerung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der
erfinderische Grundgedanke besteht in einem an sich bekannten zusätzlichen
Wulst an einer, in radialer Richtung gesehen, außenseitigen Mantelfläche
des Dichtrings, wobei dieser Wulst, ebenso wie Dichtringquerschnitt
in der zugeordneten Nut, in einem zusätzlichen Nutabschnitt,
der vorzugsweise komplementär zur Geometrie des Wulstes ausgeführt
ist, formschlüssig Aufnahme findet. Durch die Anordnung
des Wulstquerschnittes an der außenseitigen Mantelfläche
des Dichtrings wird das Widerstandsmoment des Dichtrings gegen Herausreißen aus
der Nut und dem zusätzlichen Nutabschnitt signifikant erhöht.
Außerdem erhöht der zusätzliche Wulst den
Widerstand des Dichtrings gegen seitliches, in Richtung der Rohrachse
orientiertes Verschieben in der Nut, wobei diese Verschiebebewegung
durch die Reibung beim Einfahren des Schließgliedes in
den und Ausfahren aus dem elastischen Dichtring auftritt. Somit
wird auch ein Abheben der stirnseitigen Dichtflächen des
Dichtrings von den jeweils zugeordneten Dichtflächen der
Nut verhindert. Durch das Merkmal, dass die Trennebene durch den
Nutabschnitt für den Wulst verläuft, gelingt eine
sehr einfache Ausformung des Dichtrings aus dem Spritzwerkzeug für
seine Herstellung und damit ist auch gleichzeitig eine kostengünstige
Realisierung dieses Spritzwerkzeuges möglich.
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Der
neuerungsgemäße Dichtring behält seine
aus dem an sich bekannten Dichtringquerschnitt resultierenden, bekannten
Eigenschaften, wenn er in einer auf der Trennebene senkrecht stehenden
Meridianebene axialsymmetrisch zu einer ersten Symmetrieachse ausgebildet
ist.
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Um
bei tolerierbaren Maßabweichungen des Dichtrings und seiner
Nut eine einwandfreie Montage des Dichtrings in der Nut sicherzustellen
und darüber hinaus eine Schwergängigkeit des Schließgliedes
bei seinem Einfahren in den und Aus fahren aus dem Dichtring bei
höheren Temperaturen zu verhindern, ist neuerungsgemäß vorgesehen,
dass der Dichtring an seiner außenseitigen Mantelfläche,
beiderseits der Trennebene, jeweils wenigstens eine umlaufende Dehnungsrille
aufweist.
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Darüber
hinaus werden dem Wulst in dem zugeordneten Nutabschnitt die vorstehend
erwähnten gleichen Vorteile wie dem Dichtring hinsichtlich einer
notwendigen Ausdehnung zuteil, wenn der Wulst, quer zur Trennebene
und über seinen Umfang verteilt, mehrere Dehnungsausnehmungen
aufweist.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wie dies auch vorgeschlagen wird, wenn die Trennebene
geometrischer Ort der ersten Symmetrieachse ist. In diesem Falle
sind die Nut und damit der Dichtring spiegelbildlich in den beiden
Gehäuseteilen angeordnet, denn die Spiegelachse bzw. die
erste Symmetrieachse verläuft innerhalb der Trennebene.
Der vorgeschlagene Dichtring weist nach zwei weiteren Vorschlägen in
einer auf der Trennebene senkrecht stehenden Meridianebene einen
Dichtringquerschnitt auf, der entweder Schwalbenschwanzform oder
T-Form besitzt.
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Die
Herstellung des Wulstes im Rahmen des an sich bekannten Dichtringquerschnittes
und die Einbettung des Wulstes in das Scheibenventil gestalten sich
besonders einfach, wenn der Wulst in einer auf der Trennebene senkrecht
stehenden Meridianebene axialsymmetrisch zu einer zweiten Symmetrieachse
ausgebildet ist. Die symmetrische Anordnung des Wulstes und des
zugeordneten Nutabschnittes sind vollständig, wie dies
auch vorgeschlagen wird, wenn die Trennebene geometrischer Ort der
zweiten Symmetrieachse ist. In diesem Falle sind der Nutabschnitt
und damit der Wulst spiegelbildlich in den beiden Gehäuseteilen
angeordnet, denn die Spiegelachse bzw. die zweite Symmetrieachse
verläuft innerhalb der Trennebene. Eine diesbezügliche
Ausgestaltung verwirklicht eine vollständige Symmetrie des
Dichtrings und seiner Wulst bezogen auf die besagte Meridianebene.
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Der
Wulst erfüllt die an ihn gestellten Anforderungen in besonderer
Weise, wenn er in einer auf der Trennebene senkrecht stehenden Meridianebene einen
Wulstquerschnitt aufweist, der Schwalbenschwanzform oder T-Form
besitzt oder wenn er allseits stetig gerundet ist. Dabei ist es
weiterhin hinsichtlich Herstellung und Einbettung in das Scheibenventil
von Vorteil, wie dies ebenfalls vorgesehen ist, wenn der Nutabschnitt
in einer auf der Trennebene senkrecht stehenden Meridianebene des
Dichtrings und bezogen jeweils auf die Trennebene keine Hinterschneidungen
aufweist.
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Eine
besonders sichere und spaltbildungsfreie Einbettung des Dichtrings
in das Scheibenventil wird dadurch sichergestellt, wenn, wie dies
eine weitere Ausbildung vorsieht, der Dichtring und der Wulst in
der Nut und dem Nutabschnitt eine den jeweiligen Formschluss überlagernde
kraftschlüssige Verpressung erfahren. Die kraftschlüssige
Verpressung ergibt die optimalsten Einbettungsbedingungen, wenn der
Nutabschnitt in seinem Querschnitt komplementär zur Geometrie
des Wulstquerschnittes und die Nut in ihrem Querschnitt in an sich
bekannter Weise komplementär zur Geometrie des Dichtringquerschnittes
ausgeführt sind.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine
eingehendere Darstellung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung
und den beigefügten Figuren der Zeichnung sowie aus den
Ansprüchen. Während die Neuerung in den verschiedensten Ausführungsformen
realisiert ist, wird in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
einer bevorzugten Ausführungsform des vorgeschlagenen Scheibenventils
und seines Dichtrings dargestellt und nachfolgend nach Aufbau und
Funktion beschrieben unter der Voraussetzung, dass diese Ausführungsform
nur ein Beispiel für die Neuerung darstellt, nicht aber
die Neuerung auf dieses speziell dargestellte Beispiel beschränkt
ist. Es zeigen
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1 einen
Meridianschnitt durch das Scheibenventil und seinen Dichtring gemäß der
Neuerung, wobei die Schnittebene senkrecht zu einer zwischen den
Gehäuseteilen des Gehäuses sich befindenden Trennebene
verläuft;
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2 eine
Ansicht des Dichtrings gemäß 1 in
Richtung einer Rohrachse;
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3 einen
Mittelschnitt durch den Dichtring gemäß 2 entsprechend
einem dort mit B-B gekennzeichneten Schnittverlauf;
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4 einen
Mittelschnitt durch den Dichtring gemäß 2 entsprechend
einem dort mit C-C gekennzeichneten Schnittverlauf;
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5 im
Schnitt und in vergrößerter Darstellung eine in 3 mit „X” gekennzeichnete
Einzelheit des Dichtrings im Bereich des Dichtringkörpers
und des Wulstes und
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6 im
Schnitt und in vergrößerter Darstellung eine in 2 mit „Y” gekennzeichnete
Einzelheit des Dichtrings im Bereich der zweiten Öffnung
zur Durchführung des zweiten Wellenzapfens.
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BESCHREIBUNG
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Ein
Scheibenventil 1 (1) weist
ein entlang einer Trennebene 6 in einen ersten Gehäuseteil 2.1 mit
einer ersten Durchtrittsöffnung 2.1a und einen zweiten
Gehäuseteil 2.2 mit einer zweiten Durchtrittsöffnung 2.2a geteiltes
Gehäuse 2 auf. Die Durchtrittsöffnungen 2.1a, 2.2a begrenzen
einen rohrförmigen Innenraum des Scheibenventils 1,
der über einen auf jeder Seite des Gehäuses 2 angeschraubten,
und jeweils über eine Gehäusedichtung 8 an
letzterem abgedichteten Flansch mit Rohranschluss 7 mit
einer Rohrleitung 10, vorzugsweise durch Schweißung, stoffschlüssig
verbunden ist. Eine Rohrachse R der Rohrleitung 10 fluchtet
dabei mit einer Längsachse L der Durchtrittsöffnungen 2.1a, 2.2a und
dem sich jeweils anschließenden Flansch mit Rohranschluss 7.
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Um
eine in der Trennebene 6 verlaufende Drehachse A ist ein
scheibenförmiges Schließglied 3 drehbar,
wobei es zu diesem Zweck zwei im Gehäuse 2 drehbar
gelagerte Wellenzapfen 3a, 3b besitzt (s. auch 2).
Bezogen auf eine waagerecht orientierte Rohrleitung 10 ist
die Drehachse A senkrecht orientiert, und der erste Wellenzapfen 3a ist
mit einer Antriebsachse eines oberhalb des Scheibenventils 1 angeordneten,
in 1 nicht dargestellten bzw. nicht darstellbaren
Antriebs verbunden. Bei diesem Antrieb kann es sich beispielsweise
um einen Handantrieb oder einen mit Druckmittel, vorzugsweise Druckluft,
beaufschlagbaren Kolben/Feder-Antrieb handeln. Diametral dem ersten
Wellenzapfen 3a gegenüberliegend ist an dem Schließglied 3 der
zweite Wellenzapfen 3b angeordnet.
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Das
Scheibenventil 1 besitzt einen Dichtring 4, welcher
sich mit einem ringförmigen Dichtringkörper 4a in
einer Nut 5 befindet und dort die in dieser verlaufende
Trennebene 6 abdichtet, wozu er zwischen den Gehäuseteilen 2.1, 2.2 des
Gehäuses 2 eingespannt ist. Der Dichtring 4 weist
zwei einander diametral gegenüberliegende Öffnungen 4c, 4d für die
Durchführung der Wellenzapfen 3a, 3b auf
(s. auch 4, 2, 3, 6, 1),
und er arbeitet mit einer an der inneren Mantelfläche des
ringförmigen Dichtringkörpers 4a ausgebildeten
Sitzfläche 4e mit dem Schließglied 3 zusammen.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel weist das scheibenförmige
Schließglied
3 an seinem Umfang eine zum Dichtring
4 offene
Ringnut
3c auf (
1), in welche zwei nicht dargestellte,
getrennte Leckagekanäle münden, die vorzugsweise
in dem (unteren) zweiten Wellenzapfen
3b des Schließgliedes
3 verlaufen
und mit der Umgebung des Gehäuses
2 in Verbindung
stehen (s. hierzu beispielsweise
DE 20 2006 012 553 U1 ). Die beiden Gehäuseteile
2.1,
2.2 sind über
mehrere, über deren Umfang verteilt angeordnete Verbindungsschrauben
9 miteinander
verschraubt.
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Der
Dichtring 4 ist in einer auf der Trennebene 6 senkrecht
stehenden Meridianebene axialsymmetrisch zu einer ersten Symmetrieachse
S ausgebildet, wobei die Trennebene 6 bevorzugt geometrischer
Ort der ersten Symmetrieachse S ist (siehe z. B. 1, 3).
Dabei weist der Dichtring 4 in dieser Meridianebene einen
Dichtringquerschnitt Q auf, der T-Form besitzt. Der Dichtringquerschnitt
Q kann aber auch schwalbenschwanzförmig ausgebildet sein.
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Der
Dichtring 4 weist, in radialer Richtung gesehen (1 bis 5),
an einer außenseitigen Mantelfläche 4h einen
Wulst 4b auf, der formschlüssig in einen zugeordneten,
bevorzugt komplementären Nutabschnitt 5a der Nut 5 eingreift,
wobei die Trennebene 6 durch den Nutabschnitt 5a verläuft. Der
Wulst 4b ist in jedem Falle in einer auf der Trennebene 6 senkrecht
stehenden Meridianebene axialsymmetrisch zu einer zweiten Symmetrieachse
s ausgebildet, wobei im Ausführungsbeispiel die Trennebene 6 darüber
hinaus geometrischer Ort der zweiten Symmetrieachse s ist (5, 1).
In der vorg. Meridianebene weist der Wulst 4b eine Wulstquerschnitt
q auf, der T-Form besitzt. Der Wulstquerschnitt q kann aber auch
schwalbenschwanzförmig oder allseits stetig gerundet ausgebildet
sein. Um eine einfache Ausformung des Dichtrings 4 in Verbindung
mit dem Wulst 4b aus der Spritzform zu seiner Herstellung
zu erreichen und diese Spritzform selbst kostengünstig
zu realisieren, weist der Nutabschnitt 5a in einer auf
der Trennebene 6 senkrecht stehenden Meridianebene des
Dichtrings 4 und bezogen jeweils auf die Trennebene 6 keine
Hinterschneidungen aufweist.
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Der
Dichtring 4 mit der Wulst 4b einerseits und die
Nut 5 mit dem Nutabschnitt 5a andererseits sind
so bemessen, dass der Dichtring 4 und der Wulst 4b in
der Nut 5 und dem Nutabschnitt 5a eine den jeweiligen
Formschluss überlagernde kraftschlüssige Verpressung
erfahren.
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An
seiner außenseitigen Mantelfläche 4h weist
der Dichtring 4, beiderseits der Trennebene 6, jeweils
wenigstens eine umlaufende Dehnungsrille 4f auf (3, 5).
Der Wulst 4b besitzt, quer zur Trennebene 6 und über
seinen Umfang verteilt, mehrere Dehnungsausnehmungen 4g (2).
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- 1
- Scheibenventil
- 2
- Gehäuse
- 2.1
- erster
Gehäuseteil
- 2.1a
- erste
Durchtrittsöffnung
- 2.2
- zweiter
Gehäuseteil
- 2.2a
- zweite
Durchtrittsöffnung
- 3
- scheibenförmiges
Schließglied (Klappe)
- 3a
- erster
Wellenzapfen
- 3b
- zweiter
Wellenzapfen
- 3c
- Ringnut
- 4
- Dichtring
- 4a
- ringförmiger
Dichtringkörper
- 4b
- Wulst
- 4c
- erste Öffnung
- 4d
- zweite Öffnung
- 4e
- Sitzfläche
- 4f
- (umlaufende)
Dehnungsrille
- 4g
- Dehnungsausnehmung
(in der Wulst 4b, quer zur Trennebene verlaufend)
- 4h
- außenseitige
Mantelfläche
- 5
- Nut
- 5a
- Nutabschnitt
- 6
- Trennebene
- 7
- Flansch
mit Rohranschluss
- 8
- Gehäusedichtung
- 9
- Verbindungsschraube
- 10
- Rohrleitung
- q
- Wulstquerschnitt
- s
- zweite
Symmetrieachse (des Wulstquerschnittes q)
- A
- Drehachse
- L
- Längsachse
(der Durchtrittsöffnung 2.1a, 2.2a und
des Flansches mit Rohranschluss 7)
- Q
- Dichtringquerschnitt
- R
- Rohrachse
- S
- erste
Symmetrieachse (des Dichtringquerschnittes Q)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202006012553
U1 [0003, 0024]
- - US 2912218 A [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - SÜDMO,
Klappenventil-Programm, S. 2 bis 5 [0002]
- - GEA Tuchenhagen, VARIVENT®-Scheibenventile, 008/0d-00 [0002]