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Die
Erfindung betrifft ein Schieberventil und einen Dichtungseinsatz
nach dem Oberbegriff der Ansprüche
1 bzw. 23.
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Ein
Schieberventil und ein Dichtungseinsatz dieser Art ist aus
US 2 934 313 bekannt. Das
hier dargestellt Schieberventil zeigt ein vierteiliges Gehäuse mit
einem Gehäuseunterteil,
auf dem eine Gehäusehaube über Bolzen
befestigt ist. Das Gehäuseunterteil
und die Gehäusehaube
bilden auf zwei einander gegenüberliegenden
Seiten kreisförmige Öffnungen
mit jeweils einem Gewinde aus. Auf beide Gewinde kann jeweils ein
Rohrkörper
mit einem entsprechenden Gegengewinde aufgeschraubt werden. Alle
vier Bauteile bilden ein Durchflussrohr. Der Durchflussquerschnitt
dieses Rohres ist durch ein Schieberelement verschließbar, das
quer zur Durchflussrichtung des Durchflussrohres aus der Gehäusehaube
abgesenkt werden kann. Zur Abdichtung der Verbindungsbereiche zwischen
den Gehäuseteilen
und des Kontaktbereichs zwischen dem Schieberelement und dem Gehäuse weist
das Schieberventil eine Dichtungseinlage aus Gummi auf. Da bei ist
die Dichtungseinlage rohrförmig
ausgebildet. Innerhalb der Dichtungseinlage wird der Durchflussquerschnitt überwiegend
durch Metallringe begrenzt, die in die Dichtungseinlage eingesetzt
werden. Hierbei dienen die Metallringe dazu, den Durchflussquerschnitt
innerhalb der Dichtungseinlage frei zu halten.
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US 5 279 320 zeigt ein Schieberventil
mit einem Schieberelement, das an seinen Seiten jeweils eine Nut
aufweist. Beim Öffnen
und Schließen
des Schiebers wird das Schieberelement über die Nuten durch entsprechende
Schienen am Schiebergehäuse
geführt.
Dabei weist das Schieberelement einen kunststoffbeschichteten Kern
auf. Im Bereich der Nuten weist die Beschichtung des Kerns ein hartes
polymeres Material auf, um die Reibung zu verringern. In den sonstigen
Bereichen, in denen das Schieberelement im geschlossenen Zustand
am Gehäuse
anliegt, besteht die Beschichtung aus einem weicheren polymeren
Material. Durch dieses wird für
eine gute Abdichtung gesorgt.
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In
DE 43 25 192 A1 ist
ein Platten-Schieber dargestellt. Bei diesem ist ein Zusammen- und
Auseinanderbau in der Bewegungsrichtung des Schiebers möglich. Hierzu
weist der Platten-Schieber ein Schiebergehäuse auf, das in ein Gehäuse-Oberteil und
ein Gehäuse-Unterteil
aufgeteilt ist. In dem Schiebergehäuse ist ein Dichtungsfutter
mit einer ringförmigen Öffnung eingebaut.
Bei einem notwendigen Austausch des Dichtungsfutters ist es nun möglich, das
Gehäuse-Oberteil
zusammen mit dem Dichtungsfutter von dem Gehäuse-Unterteil zu entfernen.
Anschließend
kann dann das Dichtungsfutter an dem Gehäuse-Oberteil ausgetauscht werden.
Außerdem
weist das Dichtungsfutter eine separate Querdichtung auf, die beim
Auseinanderbauen des Platten-Schiebers getrennt von dem übrigen Dichtungsfutter
ausgebaut werden kann.
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Im
Betrieb, beispielsweise in Brauchwassersystemen, sollen Schieberventile über eine
relativ lange Lebensdauer (bis ca. 50 Jahre) ein dichtes Schließen ermöglichen.
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Die
bekannten Schieberventile weisen hierzu relativ weiche und einfach
geformte Dichtungen auf. Diese müssen
relativ fest in das Gehäuse
eingespannt werden oder sind nur als Beschichtung auf einzelnen
Elementen aufgetragen. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich
die Dichtungen im Betrieb durch den auftretenden Flüssigkeitsdruck
verformen und dadurch beschädigt
werden oder den freien Durchfluss beeinflussen. Bei den bekannten
Schieberventilen mit einem rohrförmigen
Durchflussbereich wird dieser daher im Wesentlichen durch Gehäuseteile
oder andere stützende
Elemente aus relativ robustem Material begrenzt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zuverlässigkeit eines Schieberventils
dadurch zu verbessern, dass ein Schieberventil angegeben wird mit
einem Gehäuse,
das einen Bodenteil und einen davon durch eine Flanschverbindung
getrenntes Oberteil aufweist; einem ersten Seitenteil mit einem Gehäuseeinlauf
und einem zweiten Seitenteil mit einem Gehäuseauslauf, wobei zwischen
dem ersten Seitenteil und dem Boden- und Oberteil bzw. zwischen
dem zweiten Seitenteil und dem Boden- und Oberteil Klemmverbindungen
angebracht sind; und einem zwischen dem Bodenteil, dem Oberteil
und den ersten und zweiten Seitenteilen eingeklemmten Dichtungseinsatz;
und einem Gleitkörper,
der für
eine Gleitbewegung im Gehäuse
zwischen einer ersten Position, in der er eine Schiebersperre zwischen
Einlauf und Auslauf bildet und einer zweiten Position, in der die
Schiebersperre entfernt ist, vorgesehen ist, wobei der Dichtungseinsatz
eine Öffnung,
die dem Einlauf und dem Auslauf gegenüberliegt, und außerdem einen
Kontaktbereich aufweist zum dichtenden Kontakt mit dem Gleitkörper während dessen
Gleitbewegung zwischen den genannten Positionen, wobei die genannte
Sperre von diesem dichtenden Kontakt gebildet wird, wenn der Gleitkörper in
der ersten Position ist. Das erfundene Schieberventil wird dadurch
gekennzeichnet, dass der Dichtungseinsatz einen steifen Körper aufweist,
der mit Bereichen permanent verbunden ist, die weniger steif sind
als der steife Körper,
wobei die weniger steifen Bereiche den Kontaktbereich, Klemmbereiche
in der Flanschverbindung und zwischen dem ersten Seitenteil und
dem Boden- und Oberteil und zwischen dem zweiten Seitenteil und
dem Boden- und Oberteil eingeklemmte Bereiche umfasst.
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Der
Dichtungseinsatz der Erfindung ist vorgesehen zur Anwendung in einem
Schieberventil mit einem Gleitkörper
und einem Gehäuse,
das einen Bodenteil und einen davon durch eine Flanschverbindung
getrennten Oberteil aufweist; einem ersten Seitenteil mit einem
Gehäuseeinlauf
und einem zweiten Seitenteil mit einem Gehäuseauslauf, wobei zwischen
dem ersten Seitenteil und dem Boden- und Oberteil bzw. zwischen
dem zweiten Seitenteil und dem Boden- und Oberteil Klemmverbindungen
angebracht sind. Der Gleitkörper
ist für
eine Gleitbewegung im Gehäuse
zwischen einer ersten Position, in der er eine Schiebersperre zwischen
Einlauf und Auslauf bildet und einer zweiten Position, in der die Schiebersperre
entfernt ist, vorgesehen. Der Dichtungseinsatz ist zwischen dem
Bodenteil, dem Oberteil und den ersten und zweiten Seitenteilen
einklemmbar und weist eine Öffnung
auf, die dem Einlauf und dem Auslauf gegenüberliegt. Außerdem hat der
Einsatz einen Kontaktbereich zum dichtenden Kontakt mit dem Gleitkörper während dessen
Gleitbewegung zwischen den genannten Positionen, wobei die genannte
Sperre von diesem dichtenden Kontakt gebildet wird, wenn der Gleitkörper in
der ersten Position ist. Der Einsatz ist dadurch gekennzeichnet, dass
er einen steifen Körper
aufweist, der mit Bereichen permanent verbunden ist, die weniger
steif sind als der steife Körper,
wobei die weniger steifen Bereiche den Kontaktbereich, Klemmbereiche
in der Flanschverbindung und zwischen dem ersten Seitenteil und
dem Boden- und Oberteil und zwischen dem zweiten Seitenteil und
dem Boden- und Oberteil eingeklemmte Bereiche umfasst.
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Es
wird betont, dass mit dem Begriff "Dichtungseinsatz" ein eigenes Element bezeichnet ist, das
auch unabhängig
von anderen Bauteilen des Schieberventils gehandhabt werden kann.
Der zusätzliche
Bereich führt
auch zum Teil eine dichtende Funktion aus und kann somit der Einfachheit
halber auch Dichtungsbereich genannt werden.
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Durch
den steifen Körper
ist es möglich,
dem Dichtungseinsatz eine nahezu beliebige Form und Größe zu geben,
ohne diesen über
zusätzliche
Stützeinrichtungen
stabilisieren zu müssen.
Beispielsweise kann ein derartiger Dichtungseinsatz auch größere Öffnungen
oder eine rohr artige Form aufweisen, deren freier Querschnitt durch
die eigene Steifigkeit des Dichtungseinsatzes offen gehalten wird.
Hierdurch ist es möglich,
sehr vielfältige
Formen von Dichtungseinsätzen
anzuwenden. Dabei können
die Dichtungseinsätze
auch relativ komplexe Formen aufweisen. Durch diese neu gewonnene
Freiheit bei der Anwendung von Dichtungseinsätzen ist es nun möglich, größere Innenbereiche
des Schieberventils durch einen entsprechenden Dichtungseinsatz
zu formen. Für
den Dichtungseinsatz kann dabei ein Material verwendet werden, das
sich leichter und präziser
bearbeiten lässt
als das Gehäuse
des Schieberventils. Auf diese Weise können verschiedene Bereiche
des Schieberventils mit einer höheren
Präzision und
auch leichter hergestellt werden. Vor allem in Bereichen, die mit
dem Schieberelement zusammenwirken, ist diese höhere Präzision von großem Vorteil. Gerade
hier kann durch den Dichtungseinsatz eine bessere Abdichtung und
eine geringere Materialabnutzung erzielt werden. Die übrigen Bereiche
können weiterhin
aus robusten Materialien, wie beispielsweise Guss, hergestellt werden.
Neben der präzisen Formbarkeit
des Dichtungseinsatzes kann außerdem über den
Dichtungsbereich mit der geringeren Steifigkeit eine gute Abdichtung
in beliebigen Bereichen hergestellt werden. Es ist nicht mehr erforderlich,
getrennte Dichtungen vorzusehen. Vielmehr wird der Dichtungsbereich
durch die Abschnitte oder Bereiche mit geringerer Steifigkeit gebildet,
die mit dem steiferen Körper
eine Einheit bilden. Darüber
hinaus wird durch die einstückige
Ausbildung des steifen Körpers und
des Dichtungsbereiches zum einen die Montage des Dichtungseinsatzes
erheblich vereinfacht. Zum anderen sorgt die permanente Verbindung
für bessere
Dichtungseigenschaften des Dich tungseinsatzes. Dabei kann die Verbindung
beispielsweise durch eine Klebung hergestellt werden.
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Von
besonderem Vorteil ist es, dass die permanente Verbindung auf molekularer
Ebene erfolgt. Auf diese Weise wird eine optimale Verbindung zwischen
den einzelnen Bereichen des Dichtungseinsatzes sichergestellt. Hierdurch
werden die Dichtungseigenschaften des Dichtungseinsatzes verbessert.
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Günstig ist
es, dass der Dichtungseinsatz einen Kunststoff aufweist. Durch die
Verwendung des Kunststoffes kann eine leichte und präzise Bearbeitung
des Dichtungseinsatzes sichergestellt werden. Zudem werden durch
die Verwendung von Kunststoff die Herstellungskosten für den Dichtungseinsatz
gering gehalten.
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Dabei
ist es vorteilhaft, dass der Kunststoff eine steife und eine weiche
Materialkomponente aufweist, wobei der steife Körper im wesentlichen durch die
steife Materialkomponente und der Dichtungsbereich im wesentlichen
durch die weiche Materialkomponente gebildet ist. Durch diese Verwendung
von zwei Materialkomponenten aus Kunststoff kann eine gute Verbindung
zwischen den verschiedenen Bereichen des Dichtungseinsatzes erzielt
werden. Hierdurch werden die Dichtungseigenschaften des Dichtungseinsatzes
verbessert. Zudem können
auf diese Weise auch relativ komplexe Formen des Dichtungseinsatzes
relativ leicht und präzise
hergestellt werden.
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Weiterhin
ist es günstig,
dass die steife Materialkomponente durch Polyoxymethylen (POM) gebildet
ist. Die Verwendung dieses Kunststoffes ermöglicht eine hohe Präzision bei
der Herstellung des Dichtungseinsatzes. Eine Nachbearbeitung eines
mit diesem Kunststoff hergestellten Dichtungseinsatzes kann dabei
auf eine Entgratung beschränkt
werden.
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Vorteilhaft
ist es, dass die weiche Materialkomponente durch Ethylen/Propylen-Terpolymer (EPDM)
gebildet ist. Durch die Verwendung dieses Kunststoffes erhält man Dichtungsbereiche
mit einer hohen Elastizität.
Hierdurch kann wiederum eine relativ gute Abdichtung erzielt werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen dem Dichtungseinsatz
und dem Gehäuse
ein Füllmaterial
angeordnet. Durch die Verwendung eines solchen Füllmaterials kann der Halt des Dichtungseinsatzes
in dem Gehäuse
optimiert werden. Auf diese Weise können mögliche Verformungen des Dichtungseinsatzes
im Betrieb vermindert werden. Darüber hinaus sorgt das Füllmaterial
für eine
gute Abdichtung zwischen dem Dichtungseinsatz und dem Gehäuse, so
dass sich hier kein stillstehendes Wasser einlagern kann.
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In
einer weiteren oder alternativen Ausführung ist vorgesehen, dass
der Dichtungseinsatz mit Löchern
versehen ist. Durch diese Löcher
kann Wasser zu einem Bereich zwischen dem Dichtungseinsatz und dem
Gehäuse
vordringen. Normalerweise kann das Eindringen von Wasser nie vollständig unterbunden
werden. Wenn keine zusätzlichen
Vorkehrungen getroffen werden, gibt es die Gefahr, dass das Wasser
dort bleibt, so dass sich Mikroorganismen entwickeln können. Insbesondere
wenn Trinkwasser mit einem Schieberventil geregelt wird, ist dies
unerwünscht
und in vielen Fällen
auch nicht erlaubt. Wenn der Dichtungseinsatz jetzt mit Löchern versehen
wird, kann eine ständige
Wasserzirkulation erreicht werden, d.h. dass die Gefahr, dass sich
Bereiche mit stillstehendem Wasser bilden, in denen sich Mikroorganismen
entwickeln können,
erheblich reduziert ist. Die Dichtheit des Ventils wird aber von den
Löchern
nicht beeinflusst.
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Es
wird bevorzugt, dass die Löcher
in dem Führungsteil
angebracht werden. Hier ist die Gefahr der Bildung von toten Zonen
zwischen dem Gehäuse und
dem Dichtungseinsatz, in denen sich Wasser sammeln kann, am höchsten.
Wenn die Löcher
im Führungsteil
oder zumindest hauptsächlich
im Führungsteil
angebracht sind, wird die Gefahr der Bildung von toten Zonen im
Führungsteil
reduziert.
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Von
Vorteil ist es, dass der Dichtungseinsatz mindestens einen Klemmbereich
aufweist, der zwischen mindestens zwei Gehäuseteile des Gehäuses einklemmbar
ist. Beispielsweise ist es hierbei möglich, dass ein solcher Klemmbereich
des Dichtungsbereiches in eine Nut oder eine sonstige Aussparung, die
entsprechend dem Klemmbereich ausgeformt ist, eingesetzt wird. Durch
ein entsprechendes Bauteil eines anderen Gehäuseteiles wird dann beim Verbinden
beider Gehäuseteile
der Klemmbereich in der Nut zusammengepresst. Auf diese Weise kann
eine relativ gute Abdichtung zwischen zwei Gehäuseteilen erreicht werden.
Außerdem
sorgt ein solcher Klemmbereich im eingeklemmten Zustand für einen
sicheren Halt des Dichtungseinsatzes im Gehäuse. Darüber hinaus wird durch die entsprechend
dem Klemmbereich ausgeformten Aussparungen eine exakte Positionierung
des Dichtungseinsatzes bei der Montage erreicht.
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Weiterhin
ist es günstig,
dass der Klemmbereich durch eine Klemmlippe gebildet ist, die zwischen
ein Oberteil und ein Unterteil des Gehäuses einklemmbar ist. Hierbei
ist es beispielsweise denkbar, dass eine solche Klemmlippe beim
Befestigen des Oberteils am Unterteil über eine Flanschverbindung
in der Flanschfläche
eingeklemmt wird. Hierbei kann die Klemmlippe auch entsprechende
Ausnehmungen zur Durchführung
von Bolzen aufweisen. Hierdurch wird für eine sichere Abdichtung zwischen dem
Ober- und dem Unterteil des Gehäuses
gesorgt. Zudem kann eine derartige Klemmlippe die Positionierung
des Dichtungseinsatzes in dem Gehäuse bei der Montage erleichtern.
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Dabei
ist günstig,
dass der Klemmbereich durch einen Klemmring gebildet ist, der zwischen
das Oberteil oder Unterteil des Gehäuses und ein Einlaufteil oder
Auslaufteil des Gehäuses
einklemmbar ist. Auf diese Weise kann beim Anbringen eines Ein- oder
Auslaufteils an das übrige
Gehäuse
eine sichere Abdichtung in dem entsprechenden Ein- oder Auslaufbereich
erreicht werden.
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Vorzugsweise
ist der Klemmring in einer V-förmigen
Nut eingesetzt, in die eine Montagehülse im Verhältnis zum Einlauf- oder Auslaufteil
radial eingreift. Damit erstreckt sich der Klemmring im Verhältnis zum
Durchflussbereich unter einem Winkel, und greift in diese Nut ein.
Wenn jetzt der Klemmring mit seiner entsprechend V-förmigen Ausbildung
in die Nut eingreift, wird der Klemmring nicht nur in der Nut festgehalten,
es wird auch gewissermaßen
eingeklemmt. Damit werden einerseits die für das sichere Festhalten des
Dichtungseinsatzes im Gehäuse
erforderlichen Kräfte
geliefert. Andererseits wird die Dichtigkeit zwischen dem Einlaufteil
bzw. dem Auslaufteil und dem Gehäuseeinsatz
mit verhältnismäßig einfachen
Mitteln realisiert.
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Es
wird bevorzugt, dass der Klemmring im Bodenbereich der Nut eine
Verdickung aufweist. Gewissermaßen
ergibt sich dadurch eine O-Ringdichtung, die die Dichtigkeit weiter
verbessert. Durch ein Zusammendrücken
der Verdickung des Klemmrings wird gesichert, dass der Klemmring
am ganzen Umfang der Verbindung zwischen dem Einlaufteil oder dem
Auslaufteil und dem Gehäuse
abgedichtet ist.
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Vorzugsweise
weist das äußere Ende
des Klemmrings Kerben auf. Das äußere Ende
ist das Ende, das nicht mit dem Gehäuseeinsatz verbunden ist. Durch
die besondere Ausbildung mit der V-förmigen Nut, in die der Klemmring
radial nach außen
gedrückt
wird, entsteht ein Bereich des Klemmrings, die wieder radial nach
innen geführt
wird. Die Kerben sichern jetzt, dass sich der Klemmring trotz des
reduzierten Durchmessers nicht faltet, was zu Problemen mit der
Dichtigkeit führen
würde.
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Vorteilhafterweise
erstrecken sich die Kerben bis zum Nutboden. Mit dieser Ausbildung
wird gesichert, dass keine Bereiche entstehen, in denen zu viel
von dem Material des Klemmrings vorhanden ist, das sich falten könnte.
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Vorteilhaft
ist es, dass der Kontaktbereich zumindest teilweise durch den Dichtungsbereich
gebildet ist. Auf diese Weise ist auch der Kontaktbereich relativ
elastisch ausgeführt.
Im geschlossenen Zustand des Schieberventils kann somit für eine gute Abdichtung
zwischen dem Schieberelement und dem Dichtungseinsatz gesorgt werden.
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Günstig ist
es auch, dass der Kontaktbereich an die Form des Schieberelements
angepasst ist. Eine solche Anpassung gewährleistet ein gutes Zusammenwirken
zwischen dem Anlegebereich und dem Schieberelement. Hierdurch kann
eine bessere Abdichtung erreicht werden.
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Besonders
günstig
ist es, dass der Dichtungseinsatz einen Führungsteil aufweist, in dem
das Schieberelement führbar
ist. Hierdurch können
auch die Bereiche des Schieberventils relativ präzise ausgeführt werden, die mit dem Schieberelement
zusammenwirken. Auf diese Weise kann eine gute Abdichtung und ein
geringerer Materialverschleiß erreicht
werden.
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Hierbei
ist es von Vorteil, dass das Führungsteil
vom übrigen
Dichtungseinsatz in einen Steuerungsbereich im Oberteil des Gehäuses abzweigt,
in dem das Schieberelement im geöffneten
Zustand angeordnet ist. Hierdurch erreicht man, dass das Schieberelement
in jeder Position über
eine größere Länge hinweg
durch das Führungsteil
geführt
ist. Ferner kann hierbei der gesamte Bereich, in dem das Schieberelement
bewegt wird, durch den Dichtungseinsatz ausgeformt werden. Als Resultat erhält man hierdurch
eine besonders präzise
Führung
des Schieberelementes und eine gute Abdichtung.
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Vorteilhaft
ist es auch, dass das Führungsteil eine
Führungseinrichtung
aufweist, die mit mindestens einem Führungsgegenstück des Schieberelements
zusammenwirkt. Durch eine solche Führungseinrichtung lässt sich
eine exakte Führung
des Schieberelements in präzise
aufeinander abgestimmten Bereichen realisieren. Auf diese Weise
kann ein geringerer Verschleiß und
eine gute Abdichtung erzielt werden. Das Führungsgegenstück kann
dabei beispielsweise durch ein Element mit geraden Kanten gebildet
sein, die mit entsprechenden Kanten einer Führungsnut der Führungseinrichtung
zusammenwirken.
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Weiterhin
ist es günstig,
dass die Führungseinrichtung
durch den steifen Körper
gebildet ist. Hierdurch wird eine relativ geringe Reibung zwischen der
Führungseinrichtung
und dem Schieberelement erzeugt.
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Ferner
ist es von Vorteil, dass das Führungsteil
auf seiner Außenseite
Rippen aufweist, die durch den steifen Körper gebildet sind. Mit derartigen
Rippen sorgt man für
einen stabilen Sitz des Führungsteils
im Gehäuse.
Hierdurch kann zu jeder Zeit eine präzise Führung des Schieberelements
gewährleistet
werden.
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Auch
ist es günstig,
dass das gesamte Führungsteil
durch den steifen Körper
gebildet ist. Hierdurch kann die Stabilität des Führungsteils erhöht werden,
was für
einen sicheren Betrieb des Schieberventils sorgt.
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Vorzugsweise
hat der steife Körper
eine Glasfaserverstärkung.
Eine Verstärkung
durch Glasfasern gibt dem steifen Körper eine höhere mechanische Beanspruchbarkeit.
In anderen Worten kann er größere Kräfte aushalten.
Dies hat eine positive Einwirkung auf die Lebensdauer des Dichtungseinsatzes.
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Es
wird besonders bevorzugt, dass der Dichtungsbereich mindestens 50%
der Oberfläche
des steifen Körpers,
der mit dem Wasser in Verbindung kommt. Auf dem größten Teil
der Oberfläche
sorgt der Dichtungsbereich also dafür, dass das fließende Wasser
keine Glasfasern vom steifen Körper
ablöst. Damit
ist der Dichtungseinsatz auch für
Trinkwasser geeignet.
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Ferner
wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtungseinsatzes
für ein oben
beschriebenes Schieberventil gelöst,
bei dem ein mindestens zweistufiger Gießprozess durchgeführt wird.
Hierdurch ist es möglich
einzelne Bereiche des Dichtungseinsatzes für sich genommen mit einer hohen
Präzision
herzustellen.
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Vorzugsweise
wird dabei in einer ersten Stufe der steife Körper und in einer zweiten Stufe
der Dichtungsbereich hergestellt. Bei einem derartigen Herstellungsverfahren
werden die verschiedenen Bereiche des Dichtungseinsatzes optimal
aneinander angepasst. Hierdurch können die Dichtungseigenschaften
des Dichtungseinsatzes weiter verbessert werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
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1 ein
teilweise geschnittenes Schieberventil nach dem Stand der Technik,
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2 ein
teilweise geschnittenes Schieberventil gemäß der Erfindung,
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3 das
Schieberventil nach 2 in Explosionsdarstellung,
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4 einen
teilweise geschnittenen Dichtungseinsatz des Schieberventils nach
den 2 und 3,
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5 den
Dichtungseinsatz nach 4 in einer Explosionsdarstellung,
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6 eine
geänderte
Ausbildung eines Dichtungseinsatzes,
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7 ein
teilweise geschnittenes Schieberventil mit dem geänderten
Dichtungseinsatz,
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8 ein
geänderter
Schnittansicht „X„ aus 7,
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9 eine
Explosionsdarstellung des Dichtungseinsatzes nach 6.
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Das
in 1 dargestellt Schieberventil 1 nach dem
Stand der Technik weist ein Gehäuse 2 auf,
das typi scherweise aus mit Epoxy (Epoxydharz) beschichtetem Gusseisen
besteht. Das Gehäuse 2 weist
einen Einlauf 3 und einen Auslauf 4 sowie einen dazwischen
liegenden Durchflussbereich 5 auf. In den Durchflussbereich 5 hinein
bewegbar ist ein Schieberelement 6 das über eine Spindel 7 gesteuert werden
kann. Hierzu zweigt aus dem Durchflussbereich 5 nach Art
eines T-Stückes
ein Steuerungsbereich 8 ab, in dem das Schieberelement 6 geführt ist und
ein Teil der Spindel 7 angeordnet ist.
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Im
geöffneten
Zustand des Schieberventils 1 ist das Schieberelement 6 in
dem Steuerungsbereich 8 des Gehäuses 2 angeordnet.
Im geschlossenen Zustand des Schieberventils 1 liegt das
Schieberelement 6 dagegen in einem Kontaktbereich 9 im
Durchflussbereich 5 an dem Gehäuse 2 an.
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Das
Schieberelement 6 weist einen Metallkern auf, der mit einem
elastischen, vulkanisierten Gummi beschichtet ist. Hierbei wirkt
die Beschichtung an zwei Seiten des Schieberelements 6 mit
Kanten zusammen, die am Gehäuse 2 vorspringen.
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Vor
allem die Fertigung der Bereiche des Gehäuses 2, die mit dem
Schieberelement 6 zusammenwirken, bereiten hierbei große Probleme.
Insbesondere ist dies der Fall, wenn Gusseisen als Material für das Gehäuse 2 verwendet
wird. Hierbei können Toleranzen
zwischen dem Gehäuse 2 und
dem Schieberelement 6 auftreten, die zu Undichtigkeit des
Schieberventils 1 führen
können.
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2 zeigt
nun ein Schieberventil 1 nach der vorliegenden Erfindung.
Hierbei werden die Elemente, die der Ausführungsform nach dem Stand der Technik
gemäß 1 entsprechen,
mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Das
Gehäuse 2 des
Schieberventils 1 weist hier ebenfalls einen Einlauf 3,
einen Auslauf 4 und dazwischen einen Durchflussbereich 5 auf.
Dabei ist das Gehäuse 2 aus
vier Gehäuseteilen
zusammengesetzt. Der Durchflussbereich 5 ist hierbei von
einem Unterteil 10 und einem Oberteil 11 umgeben,
die in zwei Abschnitten über
eine Flanschvorrichtung 12 miteinander verbunden sind.
Bei Trennung des Oberteils 11 vom Unterteil 10 ist
somit der Durchflussbereich 5 beispielsweise für Reinigungs- oder Kontrollmaßnahmen
frei zugänglich.
Am Einlauf 3 und Auslauf 4 sind außerdem ein
Einlaufteil 13 bzw. ein Auslaufteil 14 angeordnet.
Alle Gehäuseteile 10, 11, 13, 14 sind
hierbei korrosionsfest ausgeführt.
Dies kann sowohl durch eine entsprechende Oberflächenbearbeitung als auch durch
Verwendung eines geeigneten Materials erfolgen. Als Oberflächenbeschichtung ist
Epoxy geeignet.
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Ein
Durchfluss durch den Durchflussbereich 5 kann bei dem hier
gezeigten Schieberventil 1 über ein Schieberelement 6 gesteuert
werden, das über eine
Spindel 7 gesteuert wird. Hierzu ist das Schieberelement 6 aus
dem Steuerungsbereich 8 im Oberteil 11 des Gehäuses 2 in
den Durchflussbereich 5 bewegbar. Das Schieberelement 6 ist
aus Gusseisen hergestellt. Andere Materialien, wie beispielsweise rostfreier
Stahl, Messing oder Kunststoff, sind jedoch ebenfalls möglich.
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Im
geöffneten
Zustand des Schieberventils 1 ist das Schieberelement 6,
wie auch aus dem Stand der Technik bekannt, in dem Steuerungsbereich 8 angeordnet.
Im geschlossenen Zustand des Schieberventils 1 liegt das
Schieberelement 6 in einem Kontaktbereich 9 an.
Dieser Kontaktbereich 9 ist hierbei an einem Dichtungseinsatz 15 ausgeformt.
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Der
Dichtungseinsatz 15 ist T-förmig ausgeführt und kann getrennt von allen übrigen Bauteilen des
Schieberventils 1 in dieses eingesetzt und ebenso auch
wieder herausgenommen oder ausgetauscht werden. Hierbei weist er
einen rohrförmigen
Teil 16 auf, von dem ein Führungsteil 17 abzweigt.
Dabei ist der rohrförmige
Teil 16 in dem Durchflussbereich 5 angeordnet,
während
das Führungsteil 17 in
den Steuerungsbereich 8 hinein ragt. Um einen sicheren Halt
des Dichtungseinsatzes 15 in dem Gehäuse 2 zu gewährleisten,
ist die äußere Form
des Dichtungseinsatzes 15 an die Bereiche des Gehäuses 2 angepasst,
an denen er anliegt. Darüber
hinaus kann zwischen dem Gehäuse 2 und
dem Dichtungseinsatz 15 ein Füllmaterial (nicht dargestellt)
vorgesehen werden. Auf diese Weise kann der Dichtungseinsatz 15 noch
besser in das Gehäuse 2 eingepasst
werden.
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Ferner
wird ein guter Halt des Dichtungseinsatzes 15 in dem Gehäuse 2 über Klemmbereiche 18, 19 erzielt.
Diese sind in der vorliegenden Ausführung durch Klemmlippen 18 und
Klemmkragen 19 gebildet. Diese Klemmbereiche 18, 19 des
Dichtungseinsatzes 15 sind im hier dargestellten fertig
montierten Zustand des Schieberventils 1 jeweils zwischen zwei
oder drei Gehäuseteilen 10, 11, 13, 14 des
Gehäuses 2 eingeklemmt.
Das Einklemmen der Klemmlippen 18 erfolgt dabei in der
Flanschvorrichtung 12 durch jeweils eine Flanschfläche 20a, 20b des
Unter teils 10 und des Oberteils 11. Der Klemmkragen 19 ist
dagegen in einer Nut 21 eingeklemmt, die am Einlauf 3 und/oder
Auslauf 4 sowohl im Unterteil 10 als auch im Oberteil 11 ausgeführt ist.
Zusammen mit dem Klemmkragen 19 ist dabei ein Montagekragen 22 des
entsprechenden Einlaufteils 13 oder Auslaufteils 14 in
der Nut 21 angeordnet. Dieser Montagekragen 22 drückt nach
der Montage auf den Klemmkragen 19, der somit zwischen
dem Montagekragen 22 und einer innenseitigen Nutwand 23 eingeklemmt wird.
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Ferner
weist der Dichtungseinsatz 15 im Führungsteil 17 eine
Führungseinrichtung 24 auf. Über diese
Führungseinrichtung
wird das Schieberelement 6 beim Verstellen geführt. Hierzu
wirkt die Führungseinrichtung 24 des
Führungsteils 17 mit
einem Führungsgegenstück 25 zusammen,
das an dem Schieberelement 6 angeordnet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
ist dieses Führungsgegenstück 25 durch
in etwa quaderförmige
Aufsätze
gebildet, die an beiden Seiten des Schieberelements 6 angeordnet
sind. Selbstverständlich
ist es aber auch möglich,
dass die Führungseinrichtung 24 und
das Führungsgegenstück 25 alle
anderen bekannten und geeigneten Formen aufweisen.
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3 zeigt
nun eine Explosionsdarstellung des Schieberventils 1 entsprechend
der Ausführungsform
nach 2. Deutlich erkennbar sind hierbei die vier Gehäuseteile
des Gehäuses 2 bestehend aus
dem Unterteil 10, dem Oberteil 11, dem Einlaufteil 13 und
dem Auslaufteil 14. Ferner sind Bolzen 26 dargestellt,
mit denen das Unterteil 10 an das Oberteil 11 montiert
werden kann. Ein Vorteil eines solchen vierteiligen Gehäuses 2 besteht darin,
dass das Schieberventil 1 durch Anordnung eines entsprechenden
Einlaufteils 13 und Auslaufteils 14 an verschiedene
Verbindungsarten angepasst werden kann. In der dargestellten Ausführungsform
weisen das Einlaufteil 13 und das Auslaufteil 14 jeweils
ein Flanschteil 27 auf. Alternativ können das Einlaufteil 13 und
das Auslaufteil 14 auch Verbindungsteile jeder anderen
bekannten und geeigneten Verbindungsart aufweisen. Beispielsweise
sind hierbei Verbindungsteile einer Steck- oder Schraubverbindung möglich. Darüber hinaus
kann auch ein Einlaufteil 13 oder Auslaufteil 14 vorgesehen
werden, das über eine
Muffe an eine Leitung, insbesondere aus Polyethylen (PE), angeschlossen
werden kann. Hierzu könnte
die Muffe beispielsweise einen Bereich aufweisen, der mit der PE-Leitung
verschweißt
werden kann. Daneben ist auch ein einfaches Rohrende für jede bekannte
Schweißverbindung
verwendbar. Außerdem
können
das Einlaufteil 13 oder das Auslaufteil 14 auch
als T-Stück oder
als jedes andere bekannte Formstück
ausgebildet sein.
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Ferner
ist der Dichtungseinsatz 15 erkennbar. Die Führungseinrichtung 24 des
Dichtungseinsatzes 15 weist hierbei eine Führungsnut 28 mit rechteckigem
Querschnitt auf. Diese Führungsnut 28 wirkt
mit dem Führungsgegenstück 25 des
Schieberelements 6 zusammen.
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Darüber hinaus
sind an der Außenseite
des Führungsteils 17 Rippen 29 angeordnet.
Diese sorgen zum einen dafür,
dass das Führungsteil 17 im Steuerungsbereich 8 gut
an dem Oberteil 11 des Gehäuses 2 anliegt. Zum
anderen erhöhen
die Rippen 29 die Stabilität des Führungsteils 17.
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Bei
der Montage des Schieberventils 1 wird zunächst der
Dichtungseinsatz 15 im Unterteil 10 des Gehäuses 2 angebracht.
Hierbei werden die Klemmlippen 18 und Klemmkragen 19 an
den hierfür
vorgesehenen Flanschflächen 20a, 20b bzw.
Nuten 21 angeordnet, was eine exakte Positionierung des
Dichtungseinsatzes 15 gegenüber dem Unterteil 10 gewährleistet.
Danach werden die Montagekragen 22 des Einlaufteils 13 und
des Auslaufteils 14 in die Nut 21 eingesetzt.
Auf diese ersten drei Gehäuseteile 10, 13, 14 des
Gehäuses 2 wird
nun das Oberteil 11 aufgesetzt, in dem bereits das Schieberelement 6 und die
Spindel 7 montiert sind. Dabei werden an beiden Seiten
des Schieberelements 6 die Führungsgegenstücke 25 in
die Führungsnuten 28 der
Führungseinrichtung 24 des
Dichtungseinsatzes 15 eingeführt. Schließlich werden das Oberteil 11 und
das Unterteil 10 mit Hilfe der Bolzen 26 fest
verbunden. Anschließend
kann das Schieberventil 1 über die Flanschteile 27 des
Einlaufteils 13 bzw. des Auslaufteils 14 in einem
Flüssigkeitskreislauf,
wie beispielsweise einem Brauchwassersystem, montiert werden.
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Zur
Steuerung eines Durchflusses kann nun das Schieberventil 1 geöffnet oder
geschlossen werden. Hierzu wird das Schieberelement 6 über die Spindel 7 verschoben.
Zur Betätigung
der Spindel 7 weist das Schieberventil 1 auf dem
Oberteil 11 einen Steuerungsanschluss 30 auf.
An diesen Steuerungsanschluss 30 kann nun ein Handrad,
ein Motor oder jede andere bekannte und geeignete Bedienungsvorrichtung
angeschlossen werden.
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In 4 ist
nun der Dichtungseinsatz 15 in teilweise geschnittener
Form dargestellt. Dabei kann aus den geschnittenen Flächen entnommen
werden, dass sich der Dichtungseinsatz 15 aus zwei Teilen zusammensetzt,
nämlich
einem steifen Körper 31 (weit
schraffiert) und einem Dichtungsbereich 32 (dicht schraffiert).
Im Kontaktbereich 9 übernimmt
der zusätzliche
Bereich 32 in Zusammenarbeit mit dem Schieberelement 6 auch
Dichtungsaufgaben und kann deshalb auch Dichtungsbereich genannt
werden. Der Dichtungseinsatz 15 ist hierbei aus einem Kunststoff
gebildet, wobei der Kunststoff im Bereich des steifen Körpers 31 eine
steife Materialkomponente und im Dichtungsbereich 32 eine
weiche Materialkomponente aufweist. In bevorzugter Weise ist hierbei
die steife Materialkomponente durch Polyoxymethylen (POM) und die
weiche Materialkomponente durch Ethylen/Propylen-Terpolymer (EPDM)
gebildet. Beide Materialkomponenten des steifen Körpers 31 und
des Dichtungsbereiches 32 sind dabei in den Verbindungsbereichen 33 auf
molekularer Ebene miteinander verbunden.
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In
der gezeigten Ausführungsform
erstreckt sich der steife Körper 31 über den
gesamten Dichtungseinsatz 15. Dabei ist das vollständige Führungsteil 17 ausschließlich durch
den steifen Körper 31 gebildet.
Vor allem im Bereich der Führungseinrichtung 24 ist
dies von großer
Bedeutung, damit beim Verschieben des Schieberelements 6 eine möglichst
geringe Reibung auftritt. Dagegen werden die Klemmlippen 18 und
die Klemmkragen 19 durch den Dichtungsbereich 32 gebildet.
Auf diese Weise wird durch die Verwendung der weichen Materialkomponente
eine gute Verformbarkeit dieser Klemmbereiche 18, 19 erreicht.
Im montierten Zustand des Schieberventils 1 kann somit
zwischen den einzelnen Gehäuseteilen 10, 11, 13, 14 des
Gehäuses 2 eine bessere
Abdichtung erzielt werden.
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Auch
in dem Kontaktbereich 9, mit dem das Schieberelement 6 im
geschlossenen Zustand des Schieberventils 1 zusammenwirkt,
ist der Dichtungsbereich 32 angeordnet. Durch die so erzielte
gute Verformbarkeit des Kontaktbereiches 9 wird eine bessere
Abdichtung zwischen dem Schieberelement 6 und der Dichtungseinlage 15 erreicht.
Darüber
hinaus ist der Kontaktbereich 9 in seiner Form an das Schieberelement 6 angepasst.
Dieses weist in dem Bereich, der mit dem Kontaktbereich zusammenwirkt,
eine angenäherte
V-Form auf. Auch die Anpassung des Kontaktbereichs 9 an
diese V-Form sorgt für
eine gute Abdichtung im geschlossenen Zustand des Schieberventils 1.
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5 zeigt
nun den steifen Körper 31 und den
Dichtungsbereich 32 in getrennter Darstellung. Der hier
dargestellte Dichtungseinsatz 15 wird in einem zweistufigen
Gießprozess
hergestellt. Vorzugsweise wird dabei zunächst die steife Materialkomponente
zur Herstellung des steifen Körpers 31 in
eine Gussform eingegeben. Auf den hierdurch entstehenden steifen
Körper 31 wird
anschließend
die weiche Materialkomponente des Dichtungsbereiches 32 aufgegossen.
Um bei dem zweiten Gießvorgang
eine vollständige
Verteilung der weichen Materialkomponente in den für sie vorgesehenen
Bereichen zu gewährleisten,
werden im ersten Gießvorgang
an dem steifen Körper 31 Verteilungsrillen 34 ausgebildet. Durch
einen derartigen Herstellungsprozess werden der steife Körper 31 und
der Dichtungsbereich 32 des Dichtungseinsatzes 15 optimal
aneinander angepasst und fest mitein ander verbunden. Der Dichtungsbereich 32 ist
sowohl innerhalb als auch außerhalb
des steifen Körpers 31 angebracht.
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Die 6 bis 9 zeigen
eine geänderte Ausbildung
eines Dichtungseinsatzes 15. Die gleichen Teile haben die
gleichen Hinweisnummern wie in den 1 bis 5.
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Eine Änderung
ist, dass der Dichtungseinsatz 15 mit Öffnungen 51, 52 versehen
ist, durch die Wasser oder eine andere Flüssigkeit, die von dem Schieberventil
geregelt wird, in einen Bereich zwischen dem Dichtungseinsatz 15 und
dem Gehäuse 2 eindringen
kann. Die Öffnungen 51 sind
in dem Führungsteil 17 angebracht.
Die Öffnungen
sind am niedrigen Ende des Führungsteils 17 angebracht,
kurz über
die Klemmlippen 18. Die Öffnungen 51, 52 durchdringen
sowohl den steifen Körper 31 als
auch den Dichtungsbereich 32. Sie können schon beim Giessen des
Dichtungseinsatzes 15 hergestellt werden. Es ist aber auch
möglich
sie später
herzustellen, zum Beispiel durch Bohren oder Fräsen.
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Im
Falle des steifen Körpers 31 kann
die Öffnung 52 so
angebracht werden, dass sie sich zwischen den Rippen 29 befindet.
Sie ist deshalb in 9 schwer zu sehen.
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In
einer nicht näher
dargestellten Weise ist der steife Körper 31 aus einem
Kunststoff hergestellt, das mit Glasfasern verstärkt ist. Anstelle von Glasfasern
können
auch andere Arten von Verstärkungsfasern
angewandt werden, z.B. Kohlenstofffasern. Der Dichtungsbereich 32 ist
so gemacht, dass es mindestens 50% der Oberfläche des steifen Körpers 31 deckt,
die mit dem durch das Schieberventil 1 fließenden Wasser
in Verbindung kommt. In den Oberflächen, die von dem Dichtungsbereich 32 gedeckt
sind, wird ein Kontakt zwischen dem Wasser und dem glasfaserverstärkten Kunststoff
vermieden, was die Möglichkeit
verbessert, die Gefahr der Auswaschung von Glasfasern aus dem Kunststoff
des steifen Körpers 31 zu
vermeiden.
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Wie
aus den 7 und 8 hervorgeht,
ist auch die Ausbildung des Klemmrings 19 geändert worden.
Der Klemmring 19 bildet eine „rohrförmige„ Fortsetzung des Durchflussbereiches 5.
In einem Teil 60 der Fortsetzung erweitert sich diese zu
einer Kegelform, d.h. der Durchmesser in diesem Teil 60 wird grösser. In
einem Teil 61 hat die Fortsetzung einen im Wesentlichen
konstanten Durchmesser.
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Der
Klemmring 19, der möglicherweise
eine etwas kleinere Dicke hat als der Dichtungsbereich 32,
jedoch einstückig
mit diesem ausgebildet ist, wird in eine V-förmige
Nut 53 an Bodenteil 10 und Oberteil 11 eingeführt, und
wird dort von einem umlaufenden, V-förmigen Vorsprung am Einlaufteil 13 gehalten. Eine
entsprechende Ausführung,
nicht näher
gezeigt, ist am Auslaufteil 14 vorhanden, Das Klemmen des Klemmrings 19 zwischen
dem Oberteil 11 und dem Einlaufteil 13 und ebenso
zwischen dem Bodenteil 10 und dem Einlaufteil 13 verhindert
einen Kontakt zwischen den Teilen 11 und 13 und
auch zwischen den Teilen 10 und 13. Dadurch werden
Schäden
einer möglichen
Beschichtung (z.B. Epoxy) der Teile 10, 11, 13, 14 verhindert.
Das Gleiche gilt auch für
den Auslausteil 14.
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Im
Bereich des Nutbodens 53 hat der Klemmring 19 eine
Verdickung, d.h. eine Verdickung 55, die eine Art von O-Ringdichtung
bildet. Es ist keine unausweichliche Forderung, dass die Verdickung 55 am
tiefsten Punkt der Nut 53 zusammengepresst wird während der
Montage des Einlaufteils 13 am Gehäuse 10, 11.
Die Verdickung 55 ist aber so geformt, dass eine ausgiebige
Lagerung des Klemmrings 19 gesichert ist, sowohl am Einlaufteil 13 als auch
am Bodenteil 10 bzw. am Oberteil 11 des Gehäuses 2.
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Wie
insbesondere aus 6 und 9 hervorgeht,
weist der Klemmring 19 Kerben 56 auf, die in Umlaufrichtung
angebracht sind. Wie aus 8 hervorgeht, wird der Klemmring 19 außerhalb
des Nutenbodens der Nut 53 wieder radial nach innen geführt. Wenn
es die Kerben 56 nicht gäbe, bestünde die Gefahr, dass Falten
erscheinen könnten,
was wiederum die Dichtigkeit der Verbindung zwischen dem Einlaufteil 13 und
dem Gehäuse 2 beeinflussen könnte. Dank
der Kerben 56 besteht diese Gefahr nicht mehr.
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Mit
der in 8 gezeigten Ausführung des Klemmrings 19 ergibt
sich eine hervorragende Dichtigkeit des Dichtungseinsatzes 15 im
Gehäuse 2. Wenn
der Einlaufteil 13 mit seinem Vorsprung 54 in die
Nut 53 eingesetzt wird, wird der Klemmring gespannt. Gleichzeitig
wird der Klemmring 19 im Bereich der Verdickung 55 zusammengedrückt. Dies
sichert einen engen Übergang
zwischen dem Einlaufteil 13 und dem Dichtungseinsatz 15.