DE69104240T2 - Armatureinsatz. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sieht sich allgemein auf mit einer Elastomerspitze versehene Metallarmaturen und, genauer gesagt, auf einen Einsatz für die Verwendung in einem Armaturenaufbau, in welchem die Länge des elastomeren Abschnittes der Armatur während dessen Herstellung exakt gesteuert bzw. kontrolliert werden kann.
• Metallarmaturen mit Elastomerspitze werden in verschiedenen Ausgestaltungen üblicherweise bei elektrischen Spulenaufbauten verwendet, die bei der Steuerung und Regelung von Fluiden zur Anwendung kommen. Eine typische Armatur ist mit einem zylindrischen Metallkorpus oder Einsatz ausgebildet, der eine Aushöhlung oder ein Loch hat, welches in Längsrichtung in einem Ende ausgebildet oder welches sich durch die gesamte Lange des Einsatzes erstrecken kann. Ein elastomeres Element ist innerhalb des Loches montiert und kann über das Ende des Metalleinsatzes hinausstehen oder kann eine End- bzw. Stirnfläche haben, die hinter der End- bzw. Stirnfläche des Einsatzes zurückbleibt bzw. zurückspringt. Die an dem Ende des Armatureinsatzes ausgebildete Elastomerspitze stellt eine wirksame Einrichtung zur Ausbildung einer Dichtung mit einer weiteren Fläche des Spulenaufbaues bereit, um den Durchtritt bzw. die Leckage eines Fluids zu verhindern, und bildet ebenso auch eine federnd nachgiebige Kontaktfläche aus, um einen übermäßigen Verschleiß zwischen den Dichtflächen der Spule zu vermeiden. Ein Beispiel einer Armatur dieser Art ist in der US-A-3 185 177 beschrieben und dargestellt.
• Bei vielen Anwendungen hängt die Wirksamkeit des Spulenaufbaus bei einem Betrieb in leckfreier Weise von der exakten Kontrolle bzw. Einstellung der Länge der Armatur ab und insbesondere von der Kontrolle, und Einstellung der Länge des elastomeren Elementes während der Herstellung der Armatur. Die Armatur wird zweckmäßigerweise beim Herstellen des Metalleinsatzes ausgebildet, so daß die Länge des Einsatzes innerhalb bestimmter, spezifizierter Toleranzbereiche fällt und indem anschließend der Einsatz in einer Form montiert wird, um das Elastomerelement an seinem Platz innerhalb des Einsatzes einzuformen bzw. zu gießen und zu befestigen. Schließlich wird das Elastomerelement abgeschliffen, um die gesamte Länge der Armatur innerhalb der Toleranzen für seine Anwendung zu bringen. Der oben beschriebene Armaturaufbau ist nachteilig aufgrund der Einschränkung, die die Genauigkeit, mit welcher der Schleifvorgang des Elastomeren ausgeführt werden kann, mit sich bringt, was die Toleranzwerte, innerhalb welcher die Armaturlänge eingehalten werden kann, bestimmt. Zusätzlich kann es, falls die Ausgestaltung der Armatur erfordert, daß das Elastomerelement so ausgeformt wird, daß die Enden gegenüber den Enden des Metalleinsatzes zurückspringen, schwierig oder unmöglich sein, das elastomere Element auf die passenden Längenmaße abzuschleifen.
• Es besteht deshalb ein Bedarf an der Bereitstellung eines Armaturaufbaues, mit Hilfe dessen die Länge der Armatur eines Spulenaufbaus genauer eingestellt bzw. kontrolliert werden kann, und insbesondere besteht ein Bedarf an einem Armaturaufbau, bei welchem die Länge des elastomeren Elementes in einfacher und genauer Weise kontrolliert bzw. gesteuert werden kann.
• Dementsprechend liegt die vorliegende Erfindung in einem Einsatz für die Verwendung bei der Ausbildung einer Armatur, wobei der Einsatz als ein längliches Teil ausgebildet ist, das eine äußere Fläche und gegenüberliegende Enden hat, Einrichtungen, welche ein Loch in zumindest einem Ende des Einsatzes definieren, so daß eine ringförmige Wand gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß
• der Einsatz als ein schmiedbares Teil ausgebildet ist und daß eine Nut in dem äußeren Umfang der ringförmigen Wand des Einsatzes in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Einsatzes ausgebildet ist,
• wobei entlang des Einsatzes die Nut eine strukturelle Schwachstelle bildet, so daß der Einsatz in Längsrichtung leicht zusammenfallen bzw. zusammengedrückt werden kann, wenn auf die Einsatzenden eine Kraft aufgebracht wird.
• In der bevorzugten Ausführungsform können Änderungen der Längen der Metalleinsätze innerhalb der Toleranzwerte derselben kompensiert werden, indem man die Formabschnitte, welche die elastomeren Elemente bilden, während des Formungs- bzw. Gießvorganges die Metalleinsätze in Längsrichtung leicht zusammendrücken läßt, in der Weise, daß man zuläßt, daß die Formabschnitte sich zusammen- bzw. aufeinanderzubewegen innerhalb eines vorbestimmten Abstandes, unabhängig von den Variationen der Länge der Einsätze. Die elastomeren Elemente werden also während des Formungs- bzw. Gießvorganges in einer exakt vorbestimmten Länge ausgebildet, ohne daß ein zusätzlicher Schleifvorgang erforderlich ist. Weiterhin ist in der bevorzugten Ausführungsform der Metalleinsatz mit einer Nut versehen, die entlang des Umfanges des Einsatzes ausgebildet ist, so daß eine geschwächte "Scharnier" -stelle ausgebildet ist, an welcher die Einsatzwand sich unter Ansprechen auf eine Kraft, die in axialer Richtung auf die Enden des Einsatzes aufgebracht wird, einwärts verbiegen kann. Zum besseren Verständnis des Vorliegenden wird jetzt auf die zugehörigen Zeichnungen Bezug genommen, von denen:
• Figur 1 eine Schnittansicht einer Armatur ist, welche eine erste Ausführungsform eines Einsatzes gemäß der vorliegenden Erfindung verkörpert,
• Figur 2 eine Stirnansicht der Armatur gemäß Figur 1 ist,
• Figur 3 eine Schnittansicht einer Armatur ist, welche eine zweite Auführungsform des Einsatzes der vorliegenden Erfindung verkörpert, und
• Figur 4 eine Schnittansicht einer Armatur ist, welche eine dritte Ausführungsform des Einsatzes der vorliegenden Erfindung verkörpert.
• Die Erfindung wird jetzt mit Bezug auf Figur 1 beschrieben, die eine mit einer Elastomerspitze versehene Armatur zeigt die generell mit 10 bezeichnet wird und welche einen Einsatz 12 einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verkörpert. Die Armatur 10 ist verwendbar als ein Kolbenteil in einem elektrischen Spulenaufbau, um eine wirksame Einrichtung zum Ausbilden einer Dichtung mit zugehörigen Flächen des Spulenaufbaus bereitzustellen und um damit den Strom von Fluiden durch den Aufbau zu steuern.
• Der Einsatz 12 der bevorzugten Ausführungsform, wie man sie in den Figuren 1 und 2 sieht, ist als ein länglicher Zylinder ausgebildet, der eine hexagonale äußere Fläche 14 mit kreisförmigen Endabschnitten 16, 18 hat, wobei jedoch festgehalten ist, daß das Äußere auch entsprechend einer aus einer Vielzahl anderer Formen ausgebildet sein kann, wie zum Beispiel quadratisch oder kreisförmig, dreieckig oder in einer anderen Form. Der Einsatz 12 weist weiterhin Mittel bzw. eine Einrichtung auf, welche ein in der Länge durchgehendes Loch 20 definieren, so daß eine zylindrische Innenwand innerhalb des Einsatzes 12 ausgebildet wird. Gegenüberliegende Endabschnitte 24, 26 der Innenwand des Einsatzes 12 sind so ausgebildet, daß sie denselben Durchmesser haben, und ein in Längsrichtung zentral angeordneter innerer Abschnitt 28 des Einsatzes 12 zwischen den Endabschnitten 16, 18 ist mit einem kleinerem Durchmesser ausgebildet als die inneren Endabschnitte 24, 26. Der zentrale Abschnitt 28 des Einsatzes 12 ist mit den Endabschnitten 24, 26 über Abschnitte 30, 32 verbunden, die von den Endabschnitten 24, 26 zu dem zentralen Abschnitt 28 hin verjüngt zulaufen.
• Beim Aufbau der Armatur 10 wird ein inneres Element 34, welches aus einem elastomeren Material gebildet wird, in dem Loch bzw. der Bohrung 20 des Einsatzes 12 angeordnet und steht in dichtem Kontakt mit den inneren Einsatzwänden 24, 26, 28. Das elastomere Element 34 wird vorzugsweise an Ort und Stelle gegossen und erstreckt sich durch die Länge des Einsatzes 12 bis zu einem Punkt der Nähe der Enden 16,18 des Einsatzes 12 und gegenüber diesen leicht zurückspringend. Das elastomere Element 34 bildet eine federnd nachgiebige Kontaktfläche zur Ausbildung einer Dichtung mit einer weiteren Fläche des Spulenaufaufbaus, wie zum Beispiel einem zylindrischen Öffnungsteil, welches in die Endabschnitte der Bohrung 20 paßt, die in dem Einsatz 12 ausgebildet ist, um eine leckfreie Abdichtung zu bilden. Zusätzlich stellt die federnde Nachgiebigkeit des elastorneren Elementes 34 einen relativ weichen Kontaktpunkt bereit, um einen Verschleiß der Dichtflächen des Spulenaufbaus, der zu der Armatur 10 gehört, zu vermeiden.
• Während des Vorganges des Gießens oder Ausformens des elastomeren Elementes 34 an seinem Platz wird ein Ende des Einsatzes 12 beweglich an einem ersten Formelement festgehalten und ein zweites Formelement wird entlang der Längsachse des Einsatzes 12 verschoben, um in Eingriff mit dem gegenüberliegenden Ende des Einsatzes 12 zu treten. Typischerweise wird bei den Formungs- bzw. Gießvorgängen nach dem Stand der Technik das zweite Formelement solange verschoben, bis es mit dem Einsatz in Kontakt tritt, wobei zu diesem Zeitpunkt der Einsatz einer weiteren Bewegung der Form widersteht und diese verhindert, und zu diesem Zeitpunkt würde das elastomere Element an seinem Platz geformt. Dementsprechend variiert bei der Betriebs- bzw. Herstellungsweise nach dem Stand der Technik der Abstand von dem zweiten Formungselement zu dem gegenüberliegenden Ende des Einsatzes und damit auch die Länge des elastomeren Einsatzes entsprechend den Variationen innerhalb der Toleranzen für die Länge des Einsatzes.
• Die Wirksamkeit des Spulenaufbaus bei einer passenden Einwirkung zur Steuerung von Fluidströmen ist eng verknüpft mit der Genauigkeit, mit welcher die Länge des elastomeren Elementes 34 innerhalb kleiner Toleranzen eingehalten wird. Zu diesem Zweck ist der Einsatz 12 mit einer umlaufenden Nut 36 versehen, die in der hexagonalen äußeren Wand 18 ausgebildet und in etwa in der Mitte zwischen den beiden Enden 16, 18 des Einsatzes 12 und neben dem bzw. auf Höhe des inneren Abschnittes 28 mit kleinerem Durchmesser angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein geschwächter oder "Scharnier-" abschnitt 38 der Einsatzwand ausgebildet, der einen geringeren Widerstand gegenüber in Längsrichtung wirkenden Kräften hat, die auf die Enden 16, 18 des Einsatzes 12 aufgebracht werden. Der geschwächte Abschnitt 38 des Einsatzes 12 ermöglicht die exakte Steuerung der Länge des elastomeren Elementes 34 während des Formungs- bzw. Gießvorganges, indem er erlaubt, daß der Einsatz 12 in Längsrichtung zusammengedrückt wird.
• In der bevorzugten Ausführungsform wird die umlaufende Nut 36 als eine V-förmige Aussparung ausgebildet, wobei die gegenüberliegenden Wände 40, 42 der Aussparung einen 90º Winkel bilden, wobei der am weitesten innenliegende Abschnitt der Nut 36 einem Umfang 44 hat, der dem Umfang der Innenwand des Einsatzes 12 an den Endabschnitten 24, 26 mit größerem Durchmesser der Bohrung 20 im wesentlichen gleich ist.
• Wie man aus der obigen Beschreibung sieht, beseitigt der geschwächte Abschnitt der Wand, der durch die Nut gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wird, das mit den Längenvariationen der Einsätze verknüpfte Problem. Wenn die Formelemente den Einsatz gemäß der vorliegenden Erfindung berühren, nimmt die Breite der Nut ab und die Einsatzwand wird im Bereich der Nut leicht nach innen gedrückt, so daß der Einsatz keinen ausreichenden Widerstand gegen die Relativverschiebung der Formelemente entgegensetzt, um zu verhindern, daß sie sich weiter bewegen, nachdem sie mit dem Einsatz in Kontakt gekommen sind. Die Formelemente können also so eingestellt werden, daß sich auf einen exakt vorbestimmten Abstand zueinander bewegen und dementsprechend wird das elastomere Element innerhalb des Einsatzes auf eine exakte Länge geformt bzw. gegossen. Zusätzlich wirkt die von den Formelementen aufgebrachte Dwckkraft in Längsrichtung so, daß auch die Länge des Einsatzes genauer eingestellt bzw. gesteuert wird.
• In einer alternativen Ausführungsform, wie man am besten in Figur 3 sieht, ist eine Armatur 110, welche eine elastomeres Element 134 hat, unter Verwendung eines Einsatzes 112 ausgebildet, der ähnlich dem in Figur 1 gezeigten ist, mit der Ausnahme, daß eine Nut 136 vorgesehen ist, welche Wände 140, 142 hat, die geneigt bis auf einen flachen Boden 144 herab verlaufen, welcher durch eine Fläche gebildet wird, die im wesentlichen parallel zur Längsachse 112 liegt. Zusätzlich kann der Nutboden bzw. Nutgrund 144 einen Umfang haben, der näherungsweise gleich dem Umfang der Innenwand des Einsatzes an den Endabschnitten 124, 126 mit größerem Durchmesser des Loches bzw. der Bohrung 120 ist.
• Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher eine Armatur 210 mit einem Einsatz 212 ausgebildet ist, der eine Bohrung 220 für die Aufnahme des elastomeren Elementes 234 hat, wobei die Bohrung 220 nur durch einen Teil der Länge des Einsatzes 212 verläuft. Bei dieser Ausführungsform hat die Bohrung 220 einen konstanten Durchmesser und die Nut 236 wird als halbkreisförmige Aussparung an eine Stelle entlang der Länge des Einsatzes ausgebildet, die an der Bohrung 220 bzw. in deren Bereich liegt. Ein dünnwandiger, geschwächter Abschnitt 238 wird an der Stelle der Nut 236 ausgebildet, um den Widerstand des Einsatzes 212 gegenüber einer in Längerichtung wirkenden Druckkraft in derselben Art und Weise wie bei den vorherigen Ausführungsformen zu vermindern.
• Wie man aus den obigen Ausführungsformen sieht, ist ein Einsatz mit einer Nut versehen, die in einer Vielfalt von Ausgestaltungen ausgebildet sein kann. Die Form dei Nut wird derart ausgewählt, daß eine auf gegenüberliegende Enden des Einsatzes ausgeübte Druckkraft zu einer Verringerung der Nutbreite und einem nach einwärts Einfallen bzw. Verbiegen des geschwächten Abschnittes der Wand führt, welcher den Abschnitt mit kleinerem Durchmesser der Bohrung bildet. Daher gilt das Hauptaugenmerk bei der Festlegung der Form und Tiefe der Nut der Wirksamkeit der Nut bei der Bildung eines geschwächten "Scharnier-" bereiches, an welchem die Länge des Einsatzes während des Formgießens des elastomeren Elementes vermindert werden kann.
• Währen die Form der hier beschriebenen Vorrichtung eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt, versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf diese genaue Form der Vorrichtung beschränkt ist und daß Veränderungen daran ohne Abweichen vom Schutzumfang der Erfindung vorgenommen werden können, der durch die anhängenden Ansprüche definiert wird.

Claims (8)

1. Einsatz (12; 112; 212) für die Verwendung bei der Ausbildung einer Armatur (10; 110; 210), wobei der Einsatz (12; 112; 212) als ein längliches Teil ausgebildet ist, das eine äußere Oberfläche (14) und einander entgegengesetzte Enden (16, 18) sowie Einrichtungen hat, welche ein Loch (20; 120; 220) in zumindest einem Ende (16, 18) des Einsatzes (12; 112; 212) definieren, so daß eine ringförmige Wand gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß

der Einsatz (12; 112; 212) als ein schmiedbares Teil ausgebildet ist und daß eine Nut (36; 136; 236) in dem äußeren Umfang der ringförmigen Wand des Einsatzes (12; 112; 212) in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Einsatzes (12; 112; 212) ausgebildet ist, wobei die Nut (36; 136; 236) eine strukturelle Schwachstelle entlang des Einsatzes (12; 112; 212) bildet, so daß der Einsatz (12; 112; 212) im Bereich der Nut (36; 136; 236) in Längsrichtung geringfügig zusammengedrückt werden kann, wenn auf die Einsatzenden (16, 18) eine Kraft ausgeübt wird.

2. Einsatz nach Ansprnch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (236) als halbkreisförmige Aussparung ausgebildet ist.

3. Einsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch (20; 120) sich über die gesamte Länge des Einsatzes (12; 112) hinweg erstreckt.

4. Einsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch (20; 120) an jedem der Enden (16, 18) des Einsatzes (12; 112) einen größeren Durchmesser hat als ein Abschnitt des Loches (20; 120), der die Ebene schneidet, welche die Nut (36; 136) enthält.

5. Einsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (36; 136) gegenüberliegende Wände (40, 42; 140, 142) aufweist, die in Richtung aufeinanderzu konvergieren.

6. Einsatz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Wände (40, 42) der Nut (36) sich unter einem Winkel von näherungsweise 90º am Grund der Nut (36) treffen, so daß sie eine V-förmige Aussparung bilden.

7. Einsatz nach Anspmch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Wände (140; 142) der Nut (136) über eine Fläche (144) miteinander verbunden sind, die sich parallel zur Längsachse des Einsatzes (112) am Grund der Nut (136) erstreckt.

8. Einsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Minimalumfang der Nut (36; 136) nähewngsweise gleich dem Maximalumfang des Loches (20; 120) ist.