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Die Erfindung betrifft ein Einbauteil,
das als Rückflußverhinderer
ausgebildet und in eine Gas- oder Flüssigkeitsleitung einsetzbar
ist, wobei das Einbauteil ein Gehäuse aufweist, in dessen Gehäuseinneren
zumindest ein Schließkörper beweglich angeordnet
ist, der in Schließstellung
die Durchströmöffnung eines
Zuströmkanales
abdichtet.
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Die vorliegende Erfindung befaßt sich
auch mit einem Einbauteil, das als Durchflußmengenregler ausgebildet und
in eine Gas- oder Flüssigkeitsleitung einsetzbar
ist, wobei das Einbauteil ein Gehäuse aufweist, in dessen Gehäuseinneren
wenigstens ein Drossel- oder Regelkörper angeordnet ist, der zwischen
sich und einer benachbarten Gehäusewandung
einen sich druckabhängig
verändernden
Regelspalt begrenzt.
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Man kennt bereits sanitäre Einbauteile
der eingangs erwähnten
Art, die in eine Wasserleitung eingesetzt werden, um die pro Zeiteinheit
durchströmende
Wassermenge zu vergleichmäßigen und/oder um
einen auch nur vorübergehenden
Rückfluß des Wassers
zu verhindern.
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So hat man bereits Durchflußmengenregler geschaffen,
die in ihrem Gehäuseinneren
einen kegel- oder konusförmigen
Gehäusekern
aufweisen. Der Gehäusekern
wird von einem ringförmigen
Drossel- oder Regelkörper
aus elastischem Material umgriffen, der zwischen sich und dem Gehäusekern
einen sich druckabhängig
verändernden
Regelspalt begrenzt. Bei der Herstellung der vorbekannten Durchflußmengenregler
unterliegen die benötigten Drossel-
oder Regelkörper
den elastischen Eigenschaften des Gummimaterials, was von Einbauteil
zu Einbauteil zu unterschiedlichen Regeleigenschaften führen kann.
Darüber
hinaus sind die vorbekannten Einbauteile meist vielteilig ausgestaltet
und daher entsprechend aufwendig in der Herstellung.
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Es besteht daher die Aufgabe, ein
vielseitig verwendbares Einbauteil zu schaffen, das sich durch eine
einfache Herstellung und vorzugsweise auch durch eine gleichmäßige und
sichere Funktion auszeichnet.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht bei dem als Rückflußverhinderer
ausgebildeten Einbauteil der eingangs erwähnten Art insbesondere darin, dass
das Einbauteil ein ringförmiges
Lippenformteil aufweist, das mit seinem Ringkörper im Gehäuseinneren gehalten ist und
im Bereich wenigstens einer Durchströmöffnung mindestens eine vom
Fluid bewegbare Dichtlippe als Schließkörper hat, die in Schließstellung
mit ihrem Lippen-Endbereich dichtend an einer gegenüberliegenden
Gehäusefläche anliegt.
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Das erfindungsgemäße Einbauteil, das als Rückflußverhinderer
in eine Gas- oder eine Flüssigkeitsleitung
eingesetzt werden kann, weist ein ringförmiges Lippenformteil auf,
das mit seinem Ring körper
im Gehäuseinneren
gehalten ist. Dieses Lippenformteil hat als Schließkörper zumindest
eine vom Fluid bewegbare Dichtlippe, die von einem Rückstrom
des Fluids derart in Richtung zu einer gegenüberliegenden Gehäusefläche bewegt
wird, dass die Dichtlippe in ihrer Schließstellung mit ihrem Lippen-Endbereich
dichtend an dieser Gehäusefläche anliegt.
Ist das Gehäuse
einstückig
ausgebildet, kann das erfindungsgemäße Einbauteil mit geringem
Aufwand im wesentlichen aus zwei Teilen, nämlich dem Gehäuse und
dem Lippenformteil, hergestellt werden. Diese geringe Teilezahl
begünstigt
die hohe Funktionssicherheit des erfindungsgemäßen Einbauteiles.
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Dabei sieht eine bevorzugte Ausführungsform
gemäß der Erfindung
vor, dass im Gehäuseinneren
ein Gehäusekern
vorgesehen ist, der zwischen sich und dem Gehäuse-Innenumfang eine Durchströmöffnung begrenzt,
und dass das Lippenformteil mit seinem Ringkörper am Gehäuse-Innenumfang gehalten ist
und in Schließstellung
mit dem freien Lippen-Endbereich seiner Dichtlippe dichtend am Gehäusekern
anliegt.
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Bei dem als Durchflußmengenregler
ausgestalteten Einbauteil besteht die erfindungsgemäße Lösung insbesondere
darin, dass das Einbauteil ein ringförmiges Lippenformteil aufweist,
das mit seinem Ringkörper
im Gehäuseinneren
gehalten ist und zumindest eine Regellippe hat, die als Regelkörper ausgebildet
ist und mit ihrem freien Lippenende in Richtung zur benachbarten
Gehäusewandung
orientiert ist.
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Das als Durchflußmengenregler in eine Gas- oder
eine Flüssigkeitsleitung
einsetzbare Einbauteil hat ebenfalls ein Lippenformteil, das im
Gehäuseinneren
gehalten ist. Dieses Lippenformteil weist zumindest eine Regellippe
auf, die als Drossel- oder Regelkörper ausgebildet
und mit ihrem freien Lippenende in Richtung zur benachbarten Gehäusewandung
orientiert ist. Diese Regellippe ist in Abhängigkeit vom Druck des Fluids
derart bewegbar, dass der zwischen der Regellippe und der benachbarten
Gehäusewandung
vorgesehene Regelspalt druckabhängig
verändert
wird. Da das ebenfalls mit geringem Aufwand im wesentlichen aus
zwei Teilen herstellbare Einbauteil eine Regellippe hat und da das
Ansprechverhalten dieses Regelkörpers
weniger von den elastischen Eigenschaften der verwendeten Materialmischung
und vielmehr von der Form und den Abmessungen der Regellippe abhängig ist,
zeichnet sich insbesondere auch dieses Einbauteil durch eine gleichmäßige Regelfunktion
aus.
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Dabei sieht eine bevorzugte Ausführungsform
gemäß der Erfindung
vor, dass das Lippenformteil mit seinem Ringkörper am Gehäuseinnenumfang gehalten ist
und mit dem freien Lippenende seiner Regellippe in Richtung zur
benachbarten Gehäusewandung
eines Gehäusekerns
orientiert ist.
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Eine Weiterbildung gemäß der Erfindung
von eigener schutzwürdiger
Bedeutung, welche die Funktion eines Durchflußmengenreglers sowie eines Rückflußverhinderers
in einem Einbauteil zusammenfasst, sieht vor, dass das Lippenformteil
zumindest eine zuströmseitige
Regel- oder Steuerlippe sowie wenigstens eine abströmseitige
Dichtlippe hat.
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Um ein feinfühliges und weitgehend materialunabhängiges Ansprechverhalten
des erfindungsgemäßen Durchflußmengenreglers
zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Regellippe mit ihrem
freien Lippen-Endbereich in eine der Durchströmrichtung des Fluids entgegengesetzte
Richtung weist, und zwischen sich und dem Gehäuse-Innenumfang einen zuströmseitig
offenen Ringraum begrenzt. In diesem zuströmseitig offenen, sacklochartigen
Ringraum trifft das zuströmende
Fluid derart auf die Regellippe auf, dass diese druckabhängig zum
Gehäusekern
gedrückt
wird und den die Durchflußmenge
begrenzenden und vergleichmäßigenden
Regelspalt verändert.
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Um stets bei niederem wie auch bei
hohem Druck die Sollmenge des Fluids ungehindert durch das Einbauteil
durchströmen
zu lassen, ist es zweckmäßig, wenn
an der zum freien Lippenende der Regellippe benachbarten Gehäusewandung
eine Regelprofilierung vorgesehen ist, welche Regelprofilierung vorzugsweise
durch in Durchströmrichtung
orientierte Einformungen gebildet ist. Diese Einformungen können beispielsweise
auch am Gehäusekern
im Bereich der Regellippe vorgesehen sein. Da die Regellippe erst
bei einem definierten Druckwert in Richtung zur benachbarten Gehäusewandung
gedrückt
wird, spricht die Regellippe bei diesem Druckwert mit einem deutlich
bemerkbaren Peak an, der sich als Steuerimpuls für abströmseitig nachfolgende Geräte nutzen
läßt.
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Dabei wird ein feinfühliges Ansprechverhalten
des zumindest als Durchflußmengenregler
dienenden Einbauteiles begünstigt,
wenn die über
den Wandungsumfang der benachbarten Gehäusewandung vorzugsweise gleichmäßig verteilten
Einformungen kreisbogenförmig
oder dergleichen gerundet sind.
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Demgegenüber kann die Dichtlippe des
wenigstens als Rückflußverhinderer
dienenden Einbauteiles in radialer Richtung orientiert sein und
in Schließstellung
mit einem Ringflansch am Gehäusekern
zusammenwirken. Bevorzugt wird jedoch eine Ausführungsform, bei der die Dichtlippe
mit ihrem freien Lippenendbereich in Durchströmrichtung orientiert ist. Eine
solche in Durchströmrichtung
orientierte Dichtlippe kann sich bei einem unerwünschten Rückstrom auch an einen zylindrischen
oder kegelbeziehungsweise konusförmigen
Gehäusekern
dichtend anlegen.
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Dabei ist es zweckmäßig, wenn
die dem freien Lippenende benachbarte Gehäusewandung in ihrem von der
Dichtlippe beaufschlagten Bereich einen nuten- oder einformungsfreien
Wandungsabschnitt hat.
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Während
das Gehäuse
gegebenenfalls mit seinem Gehäusekern
vorzugsweise aus einem geeigneten formstabilen Metall oder insbesondere
einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, sieht eine bevorzugte
Ausführungsform
gemäß der Erfindung
vor, dass das Lippenformteil aus einem elastischen Gummi- oder Kunststoffmaterial
hergestellt ist.
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Zwar kann der Ansprechdruck und das
Ansprechverhalten der Regel- beziehungsweise Dichtlippen beispielsweise
allein durch die Shore-Härte des
gummielastischen Materials beeinflußt und festgelegt werden, bevorzugt
wird jedoch eine Ausführungsform,
bei welcher der Ansprechdruck und das Ansprechverhalten der Regellippe
und/oder der Dichtlippe durch die Länge, die Dicke oder dergleichen
Formgebung und Abmessungen der Lippe(n) und/oder durch die Materialeigenschaften
des Lippenformteils vorbestimmt sind.
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Das Lippenformteil kann beispielsweise
in eine Nut eingelegt und gehalten werden, die am Innenumfang des
gegebenenfalls auch einstückigen Gehäuses vorgesehen
ist. Bevorzugt wird jedoch eine Ausführungsform, bei der das Gehäuse des
Einbauteiles zumindest zweiteilig ausgebildet und das ringförmige Lippenformteil
mit seinem Ringkörper zwischen
zwei benachbarten Gehäuseteilen
gehalten ist.
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Dabei kann es zweckmäßig sein,
wenn der Ringkörper
des Lippenformteiles als Gehäuseteiledichtung
für die
benachbarten Gehäuseteile
ausgebildet ist.
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Um die hinsichtlich Durchflußmengenregelung
und Rückflußverhinderung
vorgesehenen Funktionen des erfindungsgemäßen Einbauteiles eventuell
noch optimieren zu können,
kann es vorteilhaft sein, wenn am Regelkörper des Lippenformteiles beidseits
zumindest eine Regel- und/oder Dichtlippe vorgesehen ist, und wenn
diese Regel- und/oder Dichtlippen im Bereich einer zugeordneten
Durchströmöffnung beziehungsweise
im Bereich eines Regelspalts angeordnet sind.
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Dabei sieht eine Weiterbildung gemäß der Erfindung,
für die
selbständiger
Schutz beansprucht wird, vor, dass am Regelkörper des vorzugsweise im wesentlichen
stern- oder x-förmigen
Lippenformteils beidseits jeweils eine Regellippe und eine Dichtlippe vorgesehen
ist und dass die auf gegenüberliegenden Seiten
des Regelkörpers
vorgesehenen Lippen jeweils einem Regelspalt mit abströmseitiger
Durchströmöffnung zugeordnet
sind. Ein solches stern- oder x-förmiges Lippenformteil kann
beispielsweise an der abströmseitigen
Stirnfläche
einer im Gehäuseinneren
etwa mittig angeordneten Gehäuse-Ringwand
verklebt, verschweißt
oder dergleichen befestigt sein. Auch dieses Einbauteil kann im
wesentlichen aus zwei Bauteilen, nämlich dem Gehäuse sowie
dem damit verbundenen Lippenformteil, hergestellt werden.
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Um dem Lippenformteil im Einbauteil
einen festen und sicheren Halt zu geben, ist es vorteilhaft, wenn
der Ringkörper
des Lippenformteiles zwischen dem zuströmseitigen und dem abströmseitigen
Gehäuseteil
in einer Gehäusekammer
festgelegt ist. Dabei sieht eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung
vor, dass die Gehäusekammer
bis auf einen Ringspalt verschlossen ausgebildet ist und dass den
Ringspalt ein Verbindungssteg des Lippenformteiles durchsetzt, der
dessen Ringkörper
mit den Regel- und/oder den Dichtlippen verbindet.
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Der geringe Herstellungsaufwand für das erfindungsgemäße Einbauteil
wird noch zusätzlich
reduziert, wenn die zum Lippenformteil benachbarten Gehäuseteile
miteinander verrastbar sind. Aus dem gleichen Grunde ist es zweckmäßig, wenn
der sich in Durchströmrichtung
vorzugsweise kegel- oder konusförmig
verjüngende
Gehäusekern
mit einem insbesondere zuströmseitigen
Gehäuseteil über einen wenigstens
radialen Verbindungssteg einstückig
verbunden ist.
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Zusätzliche Ausgestaltungen der
Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung
mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch
näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 ein
als Durchflußmengenregler
ausgebildetes und hier längs
geschnittenes Einbauteil mit einem ringförmigen Lippenformteil, dessen
Regellippe mit einem ebenfalls im Gehäuseinneren befindlichen kegel-
oder konusförmigen
zentralen Gehäusekern
zusammenwirkt,
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2 ein
ebenfalls in einem Längsschnitt dargestelltes
Einbauteil, ähnlich
dem aus 1, das sowohl
als Durchflußmengenregler
als auch als Rückflußverhinderer
ausgebildet ist und dessen Lippenformteil dazu eine abströmseitige
Dichtlippe hat,
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3 einen
mit 1 vergleichbaren
Durchflußmengenregler
bei steigenden Druckverhältnissen in
Längsschnitten
(vgl. 3a, 3c, 3e) und Querschnitten (vgl. 3b, 3d, 3f)
und
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4 unterschiedliche
und an das gewünschte
Ansprechverhalten angepasste Ausführungen eines Einbauteiles
nebst den diesen Ausführungen
zugeordneten Leistungsdiagrammen.
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In den 1 und 2 sind Einbauteile 1, 100 dargestellt,
die zumindest als Durchflußmengenregler
in eine Gas- oder eine Flüssigkeitsleitung
einsetzbar sind. Die Einbauteile 1, 100 weisen
ein Gehäuse 2 auf,
an dessen Gehäuseinnenumfang
ein ringförmiges
Lippenformteil 3 gehalten ist.
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Wie aus den 1 und 2 deutlich
wird, ist das Gehäuse 2 zweiteilig
ausgestaltet und weist ein zuströmseitiges
und ein abströmseitiges
Gehäuseteil 4, 5 auf.
Das Lippenformteil 3 ist mit seinem Ringkörper 6 in
einer Gehäusekammer 7 zwischen
dem zuströmseitigen
und dem abströmseitigen
Gehäuseteil 4, 5 festgelegt.
Diese Gehäusekammer 7 ist
bis auf einen Ringspalt geschlossen ausgebildet. Den Ringspalt durchsetzt
ein Verbindungssteg 8 des Lippenformteiles 3,
der den Ringkörper 6 mit
einer umlaufenden Regellippe 9 verbindet.
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Die Regellippe 9 ist als
Drossel- oder Regelkörper
ausgestaltet, der zwischen sich und einem zentralen Gehäusekern 10 einen
sich druckabhängig veränderten
Regelspalt begrenzt.
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Wie in den 1 und 2 dargestellt
ist, weist die Regellippe 9 mit ihrem freien Lippenendbereich
in eine der Durchströmrichtung
Pf1 des Fluids entgegengesetzte Richtung und begrenzt zwischen sich und
dem Gehäuse-Innenumfang
einen zuströmseitig offenen,
sacklochartigen Ringraum 11. Nach Erreichen eines festgelegten
Druckes des durch die Leitung und somit auch durch das Einbauteil 1, 100 strömenden Fluids
wird die Regellippe 9 druckabhängig derart in Richtung zum
Gehäusekern 10 ge drückt, dass
sich der Regelspalt verengt. Durch diese druckabhängige Bewegung
der Regellippe 9 und die daraus resultierende Verengung
des Regelspalts wird die pro Zeiteinheit durchströmende Menge
des Fluids auch bei starken Druckschwankungen konstant geregelt,
wobei sich die Durchflußmenge
im festgelegten Toleranzfeld bewegt.
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Der Gehäusekern 10 ist kegel-
oder konusförmig
ausgestaltet und verjüngt
sich gleichmäßig in Durchströmrichtung
Pf 1. Der Gehäusekern 10,
der über
in Durchströmrichtung
orientierte Radialstege 12 mit dem Gehäuseteil 4 einstückig verbunden
ist, weist an seinem Außenumfang – wie auch
in den in 3b, 3d und 3f dargestellten Querschnitten deutlich
wird – elipsoide,
polygonförmige – oder wie
hier – kreisbogenförmige Einformungen 13 auf,
die in Durchströmrichtung
orientierte und umfangseitig offene Durchströmkanäle bilden. Diese Einformungen 13 sind
gleichmäßig über den
Umfang des Gehäusekerns 10 verteilt.
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Das in 2 dargestellte
Einbauteil 100 ist zusätzlich
auch als Rückflußverhinderer
ausgebildet. Es weist dazu am Verbindungssteg 8 seines
Lippenformteiles eine abströmseitig
von der Regellippe 9 angeordnete Dichtlippe 14 auf,
die vom Fluid bewegbar und mit ihrem freien Lippenendbereich in
Durchströmrichtung
Pf1 orientiert ist. Diese Dichtlippe 14 ist als Schließkörper ausgebildet,
der in Schließstellung die
zwischen dem Gehäusekern 10 und
dem Gehäuse-Innenumfang
begrenzte Durchströmöffnung abdichtet.
Bei einem unerwünschten
Rückstrom
des Fluids entgegen der Durchströmrichtung
Pf1 wird die Dichtlippe derart in Richtung zum Gehäusekern 10 gedrückt, das
sie mit ihrem freien Lippenendbereich dichtend an der gegenüberliegenden
Gehäusefläche des
Gehäusekerns 10 anliegt.
Der Gehäusekern 10 hat
dazu in seinem von der Dichtlippe 14 beaufschlagten Bereich
einen nut- oder einformungsfreien Kernabschnitt.
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In den 4b, 4d und 4f sind die Durchflußmengen pro Zeiteinheit in
Abhängigkeit
vom Druck des Fluids bei unterschiedlichen Ausgestaltungen des Lippenformteils
dargestellt. Die dazugehörigen. als
Durchflußmengenregler
ausgestalteten Einbauteile 1 mit ihren verschiedenen Lippenformteilen 3 sind
in den 3a, 3c und 3e in einem Querschnitt gezeigt. Wie
aus einem Vergleich der 4a bis 4f deutlich wird, kann der
Ansprechdruck und das Ansprechverhalten der Lippen 9, 14 und
insbesondere der Regellippe 9 durch die Länge, die
Dicke oder dergleichen Formgebung und Abmessungen der Lippe 9, 14 sowie
auch durch die Shore-Härte
und dergleichen Materialeigenschaften des Lippenformteiles 3 vorbestimmt
werden.
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Es ist ein besonderer Vorteil der
hier dargestellten Durchflußmengenregler 1, 100,
dass deren Ansprechverhalten weniger von den Materialeigenschaften
des gummielastischen Drossel- oder Regelkörpers 9 als vielmehr
von dessen Formgebung und Abmessungen abhängt.
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Wie in den 3a und 3b dargestellt
ist, wird die Regellippe 9 bei geringen Drücken kaum
verändert.
In den 3c und 3d ist erkennbar, dass die Regellippe 9 bei
geringfügig
steigenden Wasserdrücken
schnell anspricht und in Richtung zum Gehäusekern 10 gedrückt wird.
Diese druckabhängige
Bewegung der Regellippe 9 ist in den 4b, 4d und 4f als deutlicher Peak im
Kurvenverlauf erkennbar. Dieser Peak, der je nach Ausgestaltung
der Regellippe 9 mehr oder weniger deutlich ist, kann als
Steuerimpuls genutzt werden, um beispielsweise einen Durchlauferhitzer
zu starten.
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In den 3e und 3f ist angedeutet, dass die Regellippe 9 bei
zunehmendem Wasserdruck auch in die Einformungen 13 des
Gehäu sekerns 10 gedrückt wird,
wobei nun eine maximale Durchflußmenge pro Zeiteinheit nicht überschritten
wird.
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Die Regellippe 9 des in 4a gezeigten Einbauteiles 1 ist
auf einen geringen Druckbereich von 0,2 bis 3,0 bar und Flüssigkeitsmengen
von 1 bis 8 l/min ausgelegt. Der freie Lippenendbereich ist dazu
dünn ausgestaltet
und auch im Ruhezustand in der Nähe
des Gehäusekerns 10 angeordnet.
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Die Regellippe 9 des in 4c und 4d gezeigten Einbauteiles 1 ist
auf hohe Druckwerte von 1 bis 10 bar und Durchflußmengen
von 1 bis 2 l/min ausgelegt. Der freie Lippenendbereich ist dazu
vergleichsweise dick ausgebildet und weiter entfernt vom Gehäusekern
angeordnet. Es ist daher ein höherer
Druck erforderlich, um diese Regellippe 9 in die Einformungen 13 des
Gehäusekerns 10 zu
drücken.
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In 4e ist
ein Einbauteil 1 dargestellt, das eine sehr dünne und
vergleichsweise lange Regellippe 9 hat, die mit ihrem freien
Lippen-Endbereich bis nahe an den Gehäusekern 10 reicht.
Das Einbauteil 1 gemäß 4e ist für niedrigviskose Fluide beziehungsweise
Fluide mit geringer Dichte, wie beispielsweise Luft oder andere
Gase, vorgesehen und für niedrige
Druckbereiche und hohe Durchflußmengen pro
Zeiteinheit von etwa 80 l/min ausgelegt. Dieses Einbauteil ist auch
in solchen Anwendungsbereichen einsetzbar, in denen herkömmliche
Durchflußmengenregler
mit einem O-Ring-förmigen
Drossel- oder Regelkörper
nicht eingesetzt werden können.
Dabei ist der Ansprechdruck und das Ansprechverhalten im Gegensatz
zu herkömmlichen
Durchflußmengenreglern
durch eine entsprechende Geometrie und Materialwahl des Lippenformteiles 3 und
seiner Regellippe 9 in beiden Bereichen variierbar. Der
Ansprechdruck eines solchen Einbauteiles kann bei entsprechender
geometrischer Auslegung seiner Regellippe 9 auch so ausgelegt
werden, dass der Ansprechdruck beispielsweise bereits bei 0,2 bar
liegt.
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Die hier dargestellten Einbauteile 1, 100 sind vielseitig
verwendbar und zeichnen sich durch eine einfache Herstellung und
eine gleichmäßige und
sichere Funktion aus.