DE4418730C2 - Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem Verschluß­ stück, das mit einem Ventilsitz zusammenwirkt und von einer Betätigungseinrichtung mit einem Antriebselement bewegbar ist, das in einem Gehäuse geführt ist.

US 5 145 148 zeigt ein derartiges Ventil, das zur Ver­ wendung in einem Bremssystem dient, um den Fluß bzw. den Druck der Bremsflüssigkeit zu steuern. Hierbei ist das Antriebselement in Form einer Stange ausgebildet, die bei Betätigung durch einen Anker, der bei Stromfluß in einer umgebenden Spule seine Position ändert, eine Kugel von einem Ventilsitz wegdrückt. Die Stange ist hierbei von einer Nylonbuchse umgeben, die die Stange im Gehäuse führt. Die Stange ist relativ dünn, um den magnetischen Kreis nicht zu stören. Dementsprechend dick ist die Nylonbuchse.

Bei einer derartigen Ausbildung läßt sich gelegentlich eine Fehlfunktion des Ventiles beobachten, d. h. das Ventil öffnet nicht oder schließt nicht dann, wenn es gewünscht ist, sondern verharrt in der eingenommenen Stellung. Dies wird auf die unterschiedlichen Wärmeaus­ dehnungskoeffizienten von Antriebselement und Gehäuse einerseits und Nylonbuchse andererseits zurückgeführt. Bei einer stärkeren Ausdehnung der Nylonbuchse kommt es zu einem Klemmen des Antriebselements im Gehäuse. Die­ ser Effekt läßt sich zwar teilweise dadurch beseitigen, daß ein größeres Spiel zwischen der Nylonbuchse und dem Gehäuse vorgesehen wird. Dieses Spiel führt jedoch zu einer ungenaueren Führung. Auch ist diese Maßnahme nicht anwendbar, wenn das Antriebselement besser abge­ dichtet in dem Gehäuse geführt sein soll oder wenn es auf einen definierten Spalt zwischen dem Antriebsele­ ment und dem Gehäuse ankommt, der zur Dämpfung der Be­ wegungen des Antriebselements dienen soll. Auch führt ein derartiger Spalt zu einer vorschnellen Abnützung des Ventiles, weil sich bei Bewegungen des Antriebsele­ ments nicht nur eine reine Reibungsbeaufschlagung von aneinanderanliegenden Flächen ergibt, sondern bei einem Flattern des Antriebselements im Gehäuse auch die Mög­ lichkeit einer Stoßbeanspruchung auftritt, durch die der Kunststoff leidet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zuverläs­ sig arbeitendes Ventil mit hoher Lebensdauer anzugeben, das mit einer Vielzahl von Fluiden arbeiten kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Ventil der eingangs ge­ nannten Art dadurch gelöst, daß zwischen Gehäuse und Antriebselement ein Hochtemperatur-Thermoplast angeord­ net ist.

Der Hochtemperatur-Thermoplast setzt die Reibung zwi­ schen dem Antriebselement und dem Gehäuse herab. Beide Teile können daher reibungsarm aneinander gleiten. Der Hochtemperatur-Thermoplast hat darüber hinaus auch noch einen Wärmekoeffizienten, der zwar nicht genau dem der üblicherweise für das Antriebselement und das Gehäuse verwendeten Materials, üblicherweise einem Metall, ent­ spricht, aber von der Größenordnung her diesem Wärme­ ausdehnungskoeffizienten sehr gut angenähert ist. Der Wärmeausdehnungskoeffizient eines derartigen Hochtempe­ ratur-Thermoplasts beträgt üblicherweise nur etwas das Doppelte desjenigen von Metall. Auch wenn daher eine Ausdehnung bei einer Temperaturerhöhung auftritt, ist diese nicht so kritisch, wie bei der Verwendung von Nylon. Thermoplast, Gehäuse und Antriebselement können daher mit geringen Toleranzen aneinander angepaßt sein. Darüber hinaus wird die bei einer Ausdehnung entstehen­ de höhere Reibungskraft, die hauptsächlich durch einen höheren Flächendruck zwischen Antriebselement und Ge­ häuse hervorgerufen wird, durch das verbesserte Rei­ bungsverhalten des Hochtemperatur-Thermoplasts kompen­ siert. Die geringere Reibung führt also nicht nur zu einem verminderten Verschleiß und damit zu einer höhe­ ren Lebensdauer, sondern auch zu einem zuverlässigeren Arbeiten des Ventils. Die Fluide können chemische Ver­ bindungen oder einfach nur Wasser umfassen.

Vorzugsweise dient Polyaryletherketon, insbesondere Polyetheretherketon als Hochtemperatur-Thermoplast. Hierdurch kann eine gute Stabilität auch bei höheren Temperaturen erreicht werden. Die genannten Hochtempe­ ratur-Thermoplaste sind gleichzeitig verhältnismäßig gut chemisch beständig gegenüber einer Reihe von chemi­ schen Verbindungen, z. B. Kältemitteln. Darüber hinaus sind diese Thermoplaste sehr maßhaltig.

Vorzugsweise ist der Hochtemperatur-Thermoplast faser­ verstärkt. Hierdurch kann eine größere mechanische Fe­ stigkeit, eine bessere Wärmeleitfähigkeit und eine Tem­ peraturausdehnung fast wie bei Metallen erreicht wer­ den.

Der Hochtemperatur-Thermoplast kann in einer bevorzug­ ten Ausgestaltung reibungsvermindernde Zusätze aufwei­ sen. Derartige Zusätze können beispielsweise durch Koh­ lenstoff oder Polytetrafluorethylen gebildet werden. Sie setzen die Reibung zwischen dem Antriebselement und dem Gehäuse weiter herab, wodurch nicht nur das Be­ triebsverhalten verbessert wird, sondern auch ein nied­ rigerer Energieverbrauch erzielt wird.

Vorzugsweise ist der Hochtemperatur-Thermoplast als reibungsvermindernde Schicht auf dem Antriebselement und/oder dem Gehäuse ausgebildet. Dadurch, daß der Hochtemperatur-Thermoplast nur als Schicht auf den je­ weiligen Flächen vorgesehen ist, spielt der möglicher­ weise abweichende Wärmeausdehnungskoeffizient praktisch keine Rolle mehr. Die Wärmeausdehnung wird dann über­ wiegend von den die Schicht tragenden Teilen bestimmt, nicht jedoch von der Schicht selbst. Darüber hinaus wird bei der Verwendung einer Schicht der Materialver­ brauch für den Hochtemperatur-Thermoplast kleingehal­ ten. Schließlich können die bisher bekannten Ventile nahezu unverändert weiterverwendet werden, da das Auf­ bringen einer Schicht mit nur kleinen konstruktiven Änderungen verbunden ist.

Vorzugsweise weist die Schicht eine Dicke im Bereich von 1/10 mm auf. Gegebenenfalls kann sie sogar noch dünner sein. Der Hochtemperatur-Thermoplast muß lediglich in einer Dicke vorhanden sein, die ausreicht, um die Reibungslagerung des Antriebselements im Gehäuse sicherzustellen. Hierfür reicht es vielfach schon aus, wenn der Hochtemperatur-Thermoplast nach Art eines Filmes aufgebracht ist.

Mit Vorteil weist das Antriebselement einen Kern auf, der mit dem Hochtemperatur-Thermoplast umgossen ist. Das Gießen ist eine relativ einfache Art, den Hochtem­ peratur-Thermoplast aufzubringen. Der Kern wird hierbei in eine Form eingebracht und alle Hohlräume zwischen dem Kern und der Form werden mit dem Hochtemperatur- Thermoplast ausgefüllt. Hierbei läßt sich gleichzeitig eine zuverlässige Befestigung des Thermoplasts an dem Kern erreichen.

Vorzugsweise weist der Kern eine rauhe Oberfläche auf. Hierdurch wird eine verbesserte Haftfähigkeit des Hoch­ temperatur-Thermoplasts am Kern erreicht. Eine Bearbei­ tung der Oberfläche des Kerns ist vielfach gar nicht mehr erforderlich. Je rauher die Oberfläche ist, desto besser kann das thermoplastische Material dort festhal­ ten. Im Grunde genommen kann der Kern als unbearbeite­ tes Gußteil aus einem Metall ausgebildet sein. Die End­ bearbeitung des Antriebselements kann sich dann auf die Oberfläche des Hochtemperatur-Thermoplasts beschränken. Diese ist in der Regel einfacher durchzuführen als die Bearbeitung des Kerns an sich.

Vorzugsweise ist der Hochtemperatur-Thermoplast als Spritzgußteil ausgebildet, das an den Kern angespritzt ist. Hierdurch wird eine hohe Zuverlässigkeit bei der Befestigung des Thermoplasts am Kern erreicht. Darüber hinaus läßt sich die Formgebung des Antriebsteils mit einer hohen Zuverlässigkeit vorher bestimmen. Nachbear­ beitungen des Antriebselements sind vielfach gar nicht mehr erforderlich.

Vorzugsweise weist der Kern Vertiefungen auf, die vom Hochtemperatur-Thermoplast ausgefüllt sind. Auch hierdurch läßt sich die Befestigung des Kunststoffs am Kern weiter verbessern.

Auch ist bevorzugt, daß das Antriebselement einstückig mit dem Verschlußstück ausgebildet ist. Hierdurch läßt sich eine Relativbewegung zwischen dem Antriebselement und dem Verschlußstück vermeiden. Ein Verschleiß kann hier nicht stattfinden. Hierdurch kann die Lebensdauer weiter erhöht werden.

Auch ist bevorzugt, daß das Antriebselement vollstän­ dig, gegebenenfalls zusammen mit dem Verschlußstück, von dem Hochtemperatur-Thermoplast umgeben ist. Der vollständige Einschluß stellt sicher, daß alle denkba­ ren Flächen, an denen eine Reibung auftreten könnte, mit der reibungsvermindernden Schicht versehen sind. Darüber hinaus wird das Antriebselement von dem Hoch­ temperatur-Thermoplast eingeschlossen und damit vor Angriffen durch die von dem Ventil gesteuerten Flüssig­ keit geschützt.

In einer anderen Ausgestaltung ist bevorzugt, daß der Hochtemperatur-Thermoplast nur in Teilbereichen auf der Oberfläche von Antriebselement und/oder Gehäuse ange­ ordnet ist. Hierdurch wird der Materialverbrauch ge­ ringgehalten, was sich gegebenenfalls günstig auf die Herstellungskosten des Ventils auswirken kann. Darüber hinaus treten bei einer Beschränkung des Hochtempera­ tur-Thermoplasts auf Teilbereiche auch nur kleine Ände­ rungen im konstruktiven Aufbau des Ventils ein, so daß insbesondere bei elektrisch oder magnetisch betriebenen Ventilen praktisch keine Änderungen im Ansprechverhal­ ten zu beobachten sind.

Vorzugsweise ist der Hochtemperatur-Thermoplast auch auf dem Verschlußstück in einem mit dem Ventilsitz zu­ sammenwirkenden Bereich angeordnet. Es hat sich heraus­ gestellt, daß der Hochtemperatur-Thermoplast nicht nur positive Auswirkungen auf das Reibungsverhalten des Antriebsteils hat. Er kann auch zur Verbesserung der Dichtigkeit des Ventils verwendet werden. Auch hier macht sich der gegenüber dem Material des Gehäuses und des Antriebselements nur unerheblich abweichende Wärme­ ausdehnungskoeffizient des Hochtemperatur-Thermoplasts positiv bemerkbar.

Vorzugsweise ist der Hochtemperatur-Thermoplast in um­ laufenden Nuten auf dem Antriebselement angeordnet und steht nur wenig über den Umfang des Antriebselements vor. Die Nuten dienen hierbei dazu, den Hochtemperatur- Thermoplast mechanisch auf dem Antriebselement fest zu­ halten und zwar so, daß er bei einer Relativbewegung zwischen Antriebselement und Gehäuse praktisch nicht verschoben werden kann. Die Ringe, in denen der Hoch­ temperatur-Thermoplast vorliegt, liegen damit auf dem Antriebselement fest. Selbstverständlich können die Ringe auch im Gehäuse festgelegt sein. Dadurch, daß sie nur wenig über den Umfang des Antriebselements vorste­ hen, also nur wenige zehntel Millimeter oder sogar we­ niger als 1/10 mm, wird zwar ein direkter Kontakt zwi­ schen dem Antriebselement und dem Gehäuse vermieden. Die Berührung erfolgt vielmehr ausschließlich über den Hochtemperatur-Thermoplast. Andererseits wird die me­ chanische Stabilität des Antriebselements praktisch nicht negativ beeinflußt. Das Antriebselement füllt nach wie vor das Gehäuse praktisch vollständig aus. Außerhalb des Thermoplasts entsteht lediglich ein kleiner Luftspalt.

Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das An­ triebselement als Anker eines Magnetventils ausgebildet ist. Bei einem derartigen Magnetventil beeinträchtigen größere Luftspalte die elektrischen und magnetischen Eigenschaften. Durch eine nur dünne Schicht oder einen geringen Überstand des Hochtemperatur-Thermoplasts ent­ stehen daher auch nur kleine Luftspalte, die vom magne­ tischen Fluß überbrückt werden müssen. Trotz eines rei­ bungsarmen Verhaltens sind also keine zusätzlichen elektrischen oder magnetischen Energien notwendig.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß der Anker aus ei­ nem Material mit guter magnetischer Leitfähigkeit, ins­ besondere Weicheisen, gebildet ist, das von dem Hoch­ temperatur-Thermoplast auch in allen Bereichen abge­ deckt ist, die mit einem durch das Ventil strömenden Fluid in Berührung kommen können. Durch die Abdeckung mit dem Hochtemperatur-Thermoplast ist es nun möglich, das Material des Ankers ausschließlich unter magneti­ schen bzw. elektrischen Gesichtspunkten auszuwählen. Eine Resistenz gegen das Fluid, das durch das Fluid strömt, ist nicht erforderlich. Diese Widerstandskraft wird vielmehr durch den Hochtemperatur-Thermoplast er­ reicht, der das Material des Ankers schützt.

Vorteilhafterweise ist das Antriebselement in Bewe­ gungsrichtung auf beiden Seiten des Ventilsitzes ge­ führt. Hierdurch läßt sich eine verbesserte Führungs­ genauigkeit erreichen, insbesondere bei der Anlage des Verschlußstücks an den Ventilsitz.

Vorzugsweise ist das Verschlußstück als Schieber, ins­ besondere als Drehschieber, ausgebildet, wobei minde­ stens eine Gleitfläche des Verschlußstücks mit dem Hochtemperatur-Thermoplast versehen ist. Bei einem Schieber wird das Verschlußstück über den Ventilsitz geschoben. Gegebenenfalls kann der Schieber auch eine Öffnung aufweisen, deren Größe sich in Bewegungsrich­ tung des Schiebers verändert. Je nach der Stellung des Schiebers wird dann zusammen mit der vom Ventilsitz umgebenen Eingangs- oder Ausgangsöffnung eine mehr oder weniger große Durchtrittsöffnung freigegeben. Bei einem Schieber gibt es nun in der Regel größere Gleitflächen, mit denen der Schieber im Gehäuse geführt ist. Wenn nun an diesen Gleitflächen der reibungsvermindernde Hoch­ temperatur-Thermoplast angeordnet ist, kann der Schie­ ber relativ leicht bewegt werden. Das Gehäuse kann mit größeren Kräften am Schieber anliegen. Das Ventil kann damit eine bessere Dichtigkeit haben, ohne daß die Be­ tätigungskräfte nennenswert erhöht werden müssen.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß der Schieber als Läufer eines elektromagnetischen Schrittmotors ausge­ bildet ist, wobei auch die elektromagnetischen Kompo­ nenten vom Hochtemperatur-Thermoplast umgeben sind. Man kann nun die elektromagnetischen Komponenten, bei­ spielsweise Permanentmagnete, ausschließlich unter dem Gesichtspunkt ihrer magnetischen oder elektrischen Ei­ genschaften auswählen, d. h. die Komponenten müssen nicht beständig gegen die zu steuernden Flüssigkeiten sein. Diese werden vielmehr vom Hochtemperatur-Thermo­ plast von den Komponenten ferngehalten. Man kann daher auch bei einem solchen Ventil Permanentmagnete verwen­ den, die normalerweise sehr empfindlich gegenüber ag­ gressiven Flüssigkeiten sind.

Auch ist bevorzugt, daß der Schieber aus dem Hochtempe­ ratur-Thermoplast gebildet ist. Im Fall des Schrittmo­ tors gilt dies natürlich nur mit Ausnahme der elektro­ magnetischen Komponenten. Durch die Ausbildung des Schiebers insgesamt aus dem Hochtemperatur-Thermoplast läßt sich eine sehr einfache Fertigung erreichen. Auch wird die Lebensdauer erhöht. Auch nach längerem Ge­ brauch, der normalerweise einen Verschleiß bedingen könnte, steht immer noch Hochtemperatur-Thermoplast als Material zur Verfügung, das die Gleitfläche bildet.

Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung eines der­ artigen Ventils/in einer mit Kältemittel betriebenen Kälteanlage zur Steuerung des Kältemittelflusses. Auf­ grund der Verwendung des Hochtemperatur-Thermoplasts läßt sich das Ventil einerseits ohne Fremdschmierung betreiben, so daß keine Verunreinigungen des Kältemit­ tels auftreten können. Andererseits kann das Ventil auch gegen das Kältemittel resistent gemacht werden.

Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung eines der­ artigen Ventils zur Steuerung eines Wasserstromes und/oder Wasserdrucks. Durch die Verwendung des Hoch­ temperatur-Thermoplasts werden Kavitations- und sonsti­ ge Verschleißerscheinungen weitgehend vermieden.

Bevorzugterweise wird das Ventil in einem mit Wasser als Hydraulikflüssigkeit betriebenen hydraulischen Sy­ stem zur Steuerung des Flusses und/oder des Drucks der Hydraulikflüssigkeit verwendet. Wasser weist bekannt­ lich praktisch keine schmierenden Eigenschaften auf. Dies hat bislang die Verwendung von Wasser als Hydrau­ likflüssigkeit verhindert oder zumindest doch sehr stark erschwert. Durch die Ausbildung des Ventils mit einem Hochtemperatur-Thermoplast auf den Gleitflächen stellt sich dieses Problem nicht mehr. Der Hochtempera­ tur-Thermoplast kann vielmehr die Gleiteigenschaften sicherstellen.

Das Ventil kann vorteilhafterweise auch zur Steuerung eines der folgenden Medien verwendet werden: Dampf, Luft, Öl, NH₃, CO₂, Salzlösungen, aggressive Flüssigkei­ ten oder Gase.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Ventils, teil­ weise im Schnitt,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines Ventils, teil­ weise im Schnitt,

Fig. 3 eine Ausführungsform einer Betätigungseinrich­ tung für ein Ventil, teilweise im Schnitt,

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform eines Ventils, teil­ weise im Schnitt,

Fig. 5 eine vierte Ausführungsform eines Ventils, teil­ weise im Schnitt,

Fig. 6 eine fünfte Ausführungsform eines Ventils mit einem Drehschieber im Schnitt (a) und in Drauf­ sicht (b) und

Fig. 7 eine sechste Ausführungsform eines Ventils mit Drehschieber im Schnitt (a) und in Draufsicht (b).

Ein Ventil 1 nach Fig. 1 weist in einem Gehäuse 2 einen Ventilsitz 3 auf, gegen den ein Verschlußstück 4 an­ liegt. Das Verschlußstück 4 ist mit einem Antriebsele­ ment 5 verbunden. Im vorliegenden Ausführungsfall ist das Verschlußstück 4 und das Antriebselement 5 eintei­ lig ausgebildet. Das Antriebselement 5 ist durch eine nicht näher dargestellte Betätigungseinrichtung betä­ tigbar. Diese Betätigungseinrichtung kann beispielswei­ se durch eine nicht näher dargestellte Magnetanordnung gebildet sein. Auch ist ein anderer externer Antrieb, beispielsweise über einen Hebel oder ein anderes Ge­ stänge denkbar.

Das Antriebselement 5 und das Verschlußstück 4 sind zusammen von einer Schicht 6 umgeben. Diese Schicht ist zwischen dem Gehäuse 2 und dem Antriebselement 5 ange­ ordnet. Sie besteht aus einem Hochtemperatur-Thermo­ plast, insbesondere aus Polyaryletherketonen oder Po­ lyetheretherketonen. Der Hochtemperatur-Thermoplast kann faserverstärkt sein, d. h. es können Glasfasern, Kohlefasern oder Metallfasern zugesetzt sein, die seine mechanische Festigkeit erhöhen, den Temperaturausdeh­ nungskoeffizienten verringern und die Wärmeleitfähig­ keit verbessern. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der Schicht 6, also des Hochtemperatur-Thermoplasts, ist ungefähr so groß wie der Wärmeausdehnungskoeffizient des Antriebselements 5, das im vorliegenden Ausführungs­ beispiel aus einem Metall gebildet ist, und des Gehäu­ ses 2, das ebenfalls aus einem Metall gebildet ist. Der Hochtemperatur-Thermoplast der Schicht 6 gleitet rei­ bungsarm an der Innenwand 7 des Gehäuses 2. Selbst wenn sich aufgrund einer etwas größeren Wärmeausdehnung die Schicht 6 mit einem größeren Druck an die Innenwand 7 anlegen sollte, ist aufgrund der guten Gleiteigenschaf­ ten des Hochtemperatur-Thermoplasts an der Innenwand 7 die Gefahr, daß das Antriebselement 5 im Gehäuse 2 ver­ klemmt, ausgesprochen gering. Die guten Reibungseigen­ schaften des Hochtemperatur-Thermoplasts können weiter durch reibungsvermindernde Zusätze verbessert werden, beispielsweise durch Kohlenstoff oder Polytetrafluoret­ hylen (PTFE).

Die Schicht 6 bedeckt auch das Verschlußstück 4. Mit Hilfe der Schicht 6 wird die Abdichtung zwischen dem Verschlußstück 4 und dem Ventilsitz 3 verbessert.

Die Schicht 6 schließt das Antriebselement 5 und das Verschlußstück 4 vollständig ein, schützt diese beiden Teile also auch vor dem Fluid, das von einem Eingangs­ anschluß 8 zu einem Ausgangsanschluß 9 oder umgekehrt fließt. Das Material des Antriebselements 5 und des Verschlußstückes 4 kann daher unabhängig von der zu steuernden Flüssigkeit gewählt werden. Wenn die Betäti­ gungseinrichtung magnetisch arbeitet, kann das Material des Antriebselements 5 beispielsweise ausschließlich unter dem Gesichtspunkt einer guten magnetischen Leit­ fähigkeit gewählt werden. So kann für das Antriebsele­ ment beispielsweise Weicheisen, verwendet werden, das gegenüber aggressiven Flüssigkeiten nicht sehr wider­ standsfähig wäre.

Die Schicht 6 kann sehr dünn sein. Ihre Dicke muß nur wenige zehntel Millimeter oder sogar weniger als 1/10 mm betragen. Sie muß lediglich so dick sein, daß eine Berührung zwischen der Innenwand 7 des Gehäuses 2 und dem Antriebselement 5 vermieden wird.

Zur Herstellung des ummantelten Antriebselements 5 wird die Schicht 6 vorzugsweise um das Antriebselement 5 herumgegossen. Hierzu verwendet man vorteilhafterweise ein Spritzgußverfahren. Die Schicht 6 ist also als Spritzgußteil ausgebildet, das an das Antriebselement 5, genauer gesagt dessen Kern 10 angespritzt ist. Um eine gute Haftung der Schicht 6 am Kern 10 zu errei­ chen, kann der Kern 10 eine rauhe Oberfläche aufweisen. Eine derartige rauhe Oberfläche entsteht vielfach be­ reits bei der Herstellung des Kernes 10.

Ein derartiges Ventil 1 kann beispielsweise in einer mit einem Kältemittel betriebenen Kälteanlage zur Steuerung des Kältemittelflusses eingesetzt werden. Die Schicht 6 schützt den Kern 10 vor einer Beeinträchti­ gung durch das Kältemittel.

Ein anderer Verwendungszweck ist die Steuerung des Flusses von Hydraulikflüssigkeit in einem hydraulischen System, das mit Wasser betrieben wird. Wasser hat be­ kanntlich praktisch keine schmierenden Eigenschaften, im Gegensatz zu den üblicherweise verwendeten syntheti­ schen Hydraulikölen. Durch die Anordnung der Schicht 6, die eine sehr stark reibungsvermindernde Wirkung hat, kann das Ventil 1 dennoch betrieben werden, obwohl die Hydraulikflüssigkeit nicht schmierend wirkt.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausgestaltung eines Ventils 101, bei dem entsprechende Elemente mit um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen sind.

Im Gegensatz zu der Ausgestaltung nach Fig. 1 bedeckt die reibungsvermindernde Schicht 106 nun nicht mehr das gesamte Antriebselement 105 oder dessen Kern 110. Viel­ mehr sind lediglich zwei Bereiche 106 vorgesehen. In diesen Bereichen 106 sind jeweils umlaufende Nuten 11 in die Oberfläche des Kernes 110 eingebracht. In diesen umlaufenden Nuten 11 ist Hochtemperatur-Thermoplast jeweils in Form eines Ringes 12 angeordnet. Die Nuten 11 verhindern dabei, daß diese Ringe 12 in Axialrich­ tung, d. h. in Bewegungsrichtung des Antriebselements 105 auf der Oberfläche des Kernes 110 verschoben wer­ den. Die Ringe 12 stehen nur ganz geringfügig über den Kern 110 nach außen vor. Dementsprechend wird auch nur ein sehr kleiner Luftspalt 13 zwischen dem Gehäuse 102 und dem Antriebselement 105 gebildet. Die Dicke des Überstandes und die daraus resultierende Dicke des Luftspaltes 13 beträgt ebenfalls nur 1/10 mm oder weni­ ger. Die Ringe 12 aus Hochtemperatur-Thermoplast bewir­ ken lediglich, daß keine unmittelbare Berührung zwi­ schen dem Kern 110 und der Innenwand 107 des Gehäuses 102 erfolgt. Auch die Ringe 12 können durch Spritzgie­ ßen hergestellt werden.

Fig. 3 zeigt eine Betätigungseinrichtung 14 für ein Ventil, wie es beispielsweise in den Fig. 1 oder 2 dar­ gestellt ist. Die Betätigungseinrichtung 14 weist Spulen 15, 16 auf, die abwechselnd mit elektrischem Strom gespeist werden können. Je nachdem, welche Spule 15, 16 mit Strom versorgt ist, bewegt sich das Antriebselement 205 nach oben oder nach unten in einem Gehäuse 202. Selbstverständlich kann man eine derartige Antriebsein­ richtung auch mit nur einer Spule ausbilden. Zur Ver­ minderung der Reibung zwischen der Innenwand 207 des Gehäuses 202 und dem Antriebselement 205 sind wieder Ringe 212 vorgesehen, die jeweils eine reibungsvermin­ dernde Schicht zwischen dem Kern 210 des Antriebsele­ ments 205 und der Innenwand 207 des Gehäuses 202 bil­ den. Hierbei sind die Ringe 212 so dünn ausgebildet bzw. sie stehen nur so wenig über den Außenumfang des Kernes 210 vor, daß durch ihre Verwendung praktisch keine Vergrößerung des Luftspaltes auftritt. Die Ver­ größerung des Luftspalts liegt in einem Bereich weit unter 1/10 mm. Die Spulen 15, 16 können daher genauso dimensioniert werden, wie dies bei bisher bekannten Betätigungseinrichtungen auch der Fall war. Eine mögli­ cherweise geringfügige Erhöhung des magnetischen Wider­ standes wird durch die bessere Gleitfähigkeit des An­ triebselements 205 im Gehäuse 202 bei weitem kompen­ siert. Mit Hilfe der Gleitringe 212 läßt sich ein wohl­ definierter Luftspalt festlegen. Ein Kontakt zwischen Innenwand 207 und Kern 210 wird vermieden.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Ventils 301, bei der entsprechende Elemente mit um 300 erhöhten Bezugszeichen versehen sind. Im Gegensatz zu den vorhe­ rigen Ausgestaltungen ist hier das Antriebselement 305 durch das Gehäuse 302 hindurchgeführt. Die Schicht 306, die ebenfalls in Form von zwei Ringen 312 auf dem Kern 310 des Antriebselements 305 angeordnet ist, dient hierbei gleichzeitig als Dichtung gegen Flüssigkeit, die zwischen den beiden Anschlüssen 308, 309 strömt. Auch hier sind die Ringe 312 aus Hochtemperatur-Thermo­ plast wieder in umlaufende Nuten 311 auf dem Kern des Antriebselements 305 eingebracht.

Fig. 5 zeigt eine vierte Ausgestaltung, bei der Elemen­ te, die denen aus Fig. 1 entsprechen, mit um 400 erhöh­ ten Bezugszeichen versehen sind.

In dieser Ausgestaltung ist das Antriebselement 405 in Bewegungsrichtung soweit verlängert, daß es durch den Ventilsitz 403 hindurchgeführt ist und mit seinem Fort­ satz 17 ebenfalls im Gehäuse 402 geführt ist. Das An­ triebselement 405 ist also auf beiden Seiten des Ven­ tilsitzes 403 geführt. Dies ermöglicht eine relativ genaue Führung vor allem auch in einem Zustand, in dem das Verschlußstück 404 am Ventilsitz 403 anliegt. Auch der Fortsatz 17 ist mit einer reibungsvermindernden Schicht 406 versehen.

Zusätzlich ist am Verschlußstück 404 eine Dichtfläche 18 vorgesehen, die ebenfalls aus dem Hochtemperatur- Thermoplast besteht. Der Hochtemperatur-Thermoplast dient also nicht nur zu einer Reibungsverminderung zwi­ schen dem Gehäuse 402 und dem Antriebselement 405, son­ dern auch zur Abdichtung zwischen dem Verschlußstück 404 und dem Ventilsitz 403. Man kann in diesem Fall ähnliche Vorteile erreichen, wie sie im Fall des voll­ ständigen Einschlusses von Antriebselement 5 mit Ver­ schlußstück 4 in der Ausführungsform nach Fig. 1 er­ zielt worden sind.

Fig. 6 zeigt eine fünfte Ausgestaltung, bei der Elemen­ te, die denen der vorherigen Figuren entsprechen, mit 500 beginnen.

In dieser Ausgestaltung ist das Verschlußstück 504 als Drehschieber ausgebildet und kann mit Hilfe des An­ triebselements 505 im Gehäuse 502 verdreht werden. Eine Feder 20 ist vorgesehen, die das Verschlußstück 504 in Anlage an eine Basisplatte 22 des Gehäuses 502 hält. In dieser Basisplatte 22 sind der Eingangsanschluß 508 und der Ausgangsanschluß 509 vorgesehen. Der Ausgangsan­ schluß ist hierbei vom Ventilsitz 503 umgeben. Wenn nun das Verschlußstück 504 in die in Fig. 6a dargestellte Stellung verdreht wird, ist der Ausgangsanschluß 509 verschlossen. Es kann aber ein Flüssigkeitsstrom vom Eingangsanschluß 508 durch eine Durchgangsbohrung 21 im Verschlußstück 504 zu einem Ausgangsanschluß 19 oder umgekehrt auftreten. Das Verschlußstück 504 ist voll­ ständig aus dem Hochtemperatur-Thermoplast gebildet. Sowohl an der Gleitfläche, mit der es an der Basisplat­ te 22 anliegt, als auch mit der Gleitfläche, mit der es bei der Drehbewegung geführt wird, steht daher immer eine reibungsvermindernde Materialpaarung zur Verfü­ gung, d. h. der Hochtemperatur-Thermoplast des Ver­ schlußstücks 504 und das Metall des Gehäuses 502.

Fig. 7 zeigt eine sechste Ausgestaltung, bei der Ele­ mente, die denen der vorherigen Figuren entsprechen, mit 600 beginnen. Auch hier ist das Verschlußstück 604 als Drehschieber ausgebildet. Es weist eine Durchgangs­ öffnung 621 auf, die auch in Fig. 7b ersichtlich ist. Diese Durchgangsöffnung kommt in Überdeckung mit einem zwischen dem Eingangsanschluß 608 und dem Ausgangsan­ schluß 609 gebildeten Pfad und gibt dort eine mehr oder weniger große Öffnung frei. Die Größe des Öffnungsgra­ des ist von der Drehstellung des Verschlußstücks 604 abhängig. Auch hier ist wieder eine Feder 620 vorgese­ hen, die das Verschlußstück 604 in Anlage an den Ven­ tilsitz 603 hält.

Das Verschlußstück 604 ist als Läufer eines Schrittmo­ tors ausgebildet. Der Schrittmotor weist eine Spulen­ anordnung 23 auf, die in bekannte Art und Weise mit elektrischem Strom versorgt werden kann. Das Verschluß­ stück 604 weist eine Permanentmagnetanordnung 24 auf. Die Funktion eines Schrittmotors ist hinlänglich be­ kannt und muß nicht mehr näher erläutert werden. Je nach Auflösung des Schrittmotors kann das Verschluß­ stück 604 in eine entsprechende Anzahl von Drehstellun­ gen verdreht werden.

Die Magnetanordnung 24 ist ebenfalls von dem Hochtempe­ ratur-Thermoplast umgeben, d. h. zwischen der Permanent­ magnetanordnung 24 und dem Gehäuse 602 befindet sich immer eine Schicht 606 aus dem Hochtemperatur-Thermo­ plast. Hierdurch werden nicht nur günstige Reibungswer­ te geschaffen, sondern die Magnetanordnung 24 wird auch zuverlässig vor Angriffen durch die durch das Ventil 601 gesteuerten Flüssigkeiten geschützt.

Claims (25)

1. Ventil mit einem Verschlußstück, das mit einem Ven­ tilsitz zusammenwirkt und von einer Betätigungsein­ richtung mit einem Antriebselement bewegbar ist, das in einem Gehäuse geführt ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen Gehäuse (2, 102, 202, 302, 402, 502, 602) und Antriebselement (5, 105, 205, 305, 405, 505) ein Hochtemperatur-Thermoplast (6, 106, 206, 306, 406, 606) angeordnet ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Polyaryletherketon, insbesondere Polyetheretherke­ ton, als Hochtemperatur-Thermoplast (6, 106, 206, 306, 406, 606) dient.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Hochtemperatur-Thermoplast (6, 106, 206, 306, 406, 606) faserverstärkt ist.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochtemperatur-Thermoplast (6, 106, 206, 306, 406, 606) reibungsvermindernde Zusätze aufweist.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochtemperatur-Thermoplast (6, 106, 206, 306, 406, 606) als reibungsvermin­ dernde Schicht auf dem Antriebselement (5, 105, 205, 305, 405) und/oder dem Gehäuse (2, 102, 202, 302, 402, 502, 602) ausgebildet ist.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht eine Dicke im Bereich von 1/10 mm auf­ weist.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (5, 105, 205, 305, 405, 505) einen Kern (10, 110, 210, 310, 410) aufweist, der mit dem Hochtemperatur-Thermo­ plast (6, 106, 206, 306, 406) umgossen ist.

8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (10, 110, 210, 310, 410) eine rauhe Ober­ fläche aufweist.

9. Ventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Hochtemperatur-Thermoplast (6, 106, 206, 306, 406) als Spritzgußteil ausgebildet ist, das an den Kern (10, 110, 210, 310, 410) ange­ spritzt ist.

10. Ventil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (110, 210, 310, 410) Vertiefungen (11, 311, 411) aufweist, die vom Hoch­ temperatur-Thermoplast (106, 206, 306, 406) ausge­ füllt sind.

11. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (5, 105, 305, 405) einstückig mit dem Verschlußstück (4, 104, 304, 404) ausgebildet ist.

12. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (5) voll­ ständig, gegebenenfalls zusammen mit dem Verschluß­ stück (4), von dem Hochtemperatur-Thermoplast (6) umgeben ist.

13. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochtemperatur-Thermoplast (106, 206, 306, 406, 18) nur in Teilbereichen auf der Oberfläche von Antriebselement (105, 205, 305, 405) und/oder Gehäuse (102, 202, 302, 402) angeord­ net ist.

14. Ventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochtemperatur-Thermoplast auch auf dem Verschlußstück (404) in einem mit dem Ventilsitz (403) zusammenwirkenden Bereich (18) angeordnet ist.

15. Ventil nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Hochtemperatur-Thermoplast (106, 206, 306, 406) in umlaufenden Nuten (11, 211, 311, 411) auf dem Antriebselement (105, 205, 305, 405) angeordnet ist und nur wenig über den Umfang des Antriebselements (105, 205, 305, 405) vorsteht.

16. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (205) als Anker eines Magnetventils (14) ausgebildet ist.

17. Ventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (205) aus einem Material mit guter magnetischer Leitfähigkeit, insbesondere Weichei­ sen, gebildet ist, das von dem Hochtemperatur-Ther­ moplast auch in allen Bereichen abgedeckt ist, die mit einem durch das Ventil strömenden Fluid in Be­ rührung kommen können.

18. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (405) in Bewegungsrichtung auf beiden Seiten des Ventilsit­ zes (403) geführt ist.

19. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (504, 604) als Schieber, insbesondere als Drehschieber, ausge­ bildet ist, wobei mindestens eine Gleitfläche des Verschlußstücks (504, 604) mit dem Hochtemperatur Thermoplast (606) versehen ist.

20. Ventil nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber als Läufer eines elektromagneti­ schen Schrittmotors ausgebildet ist, wobei auch die elektromagnetischen Komponenten (24) vom Hochtempe­ ratur-Thermoplast (606) umgeben sind.

21. Ventil nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schieber (504, 604) aus dem Hoch­ temperatur-Thermoplast gebildet ist.

22. Verwendung eines Ventils nach einem der Ansprüche 1 bis 21, in einer mit Kältemittel betriebenen Kälte­ anlage zur Steuerung des Kältemittelflusses.

23. Verwendung eines Ventils nach einem der Ansprüche 1 bis 21 zur Steuerung eines Wasserstroms und/oder eines Wasserdrucks.

24. Verwendung nach Anspruch 23 in einem mit Wasser als Hydraulikflüssigkeit betriebenen hydraulischen Sy­ stem zur Steuerung des Flusses und/oder des Drucks der Hydraulikflüssigkeit.

25. Verwendung eines Ventils nach einem der Ansprüche 1 bis 21 zur Steuerung eines der folgenden Medien: Dampf, Luft, Öl, NH₃, CO₂, Salzlösungen, aggressive Flüssigkeiten oder Gase.