DE9304057U1

DE9304057U1 - Ventil

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Publication number: DE9304057U1
Application number: DE9304057U
Authority: DE
Original assignee: MABO STEUERUNGSELEMENTE VERTRIEBS-GMBH 7519 GEMMINGEN DE
Current assignee: MABO STEUERUNGSELEMENTE VERTRIEBS-GMBH 7519 GEMMINGEN DE
Priority date: 1992-04-03
Filing date: 1993-03-19
Publication date: 1993-05-13
Anticipated expiration: 2003-03-20

Description

MABO-02gDE : .

12. März 1993

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BESCHREIBUNG Ventil

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil mit zumindest einem Ventilsitz, einer verschiebbaren Dichtungseinrichtung mit Dichtungsflächen zum dichtenden Anlegen an den Ventilsitz, einer auf die Dichtungseinrichtung einwirkenden entlang einer Verschiebeachse um einen vorgebbaren Hubweg verschiebbaren Verschiebeeinrichtung und einer Membraneinrichtung zum Abdichten der Verschiebeeinrichtung gegenüber dem das Ventil durchströmenden Medium.

Derartige Ventile werden häufig in Leitungssystemen für aggresive Medien eingesetzt. Die Membraneinrichtung hat dabei die wichtige Funktion, die Verschiebeeinrichtung vor dem Einwirken der aggresiven Medien zu schützen. Dadurch können hohe Standzeiten und eine einwandfreie Funktionsfähigkeit derartiger Ventile erzielt werden.

STAND DER TECHNIK

Bei den bekannten Ventile der eingangs genannten Art sind die Membraneinrichtung und die Dichtungseinrichtung zwei separate Bauteile aus einem elastischen Dichtungsmaterial, die an ein ein- oder mehrteiliges Trägerelement angeschlossen sind. Das Trägerelement ist aus einem relativ starren Kunststoff oder Metall. Zur Aufnahme eines kreisscheibenförmigen Dichtungselements weist das Trägerelement an seinem einen Endbereich eine umlaufende Nut auf, in die die kreisscheibenförmige Dichtungseinrichtung eingeschoben wird. An seinem anderen Endbereich ist die Verschiebeeinrichtung an das Trägerelement angeschlossen, wobei zuvor zu Dichtungszwecken die Membraneinrichtung übergestülpt wird. Die Öffnung innerhalb der

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Membraneinrichtung, durch die die Verschiebeeinrichtung an das Trägerelement angeschlossen ist, ist wiederum über einen außenseitig über eine Schraubverbindung angepreßten O-Ring oder Flachdichtung abgedichtet.

Der Montagevorgang der genannten Bauteile ist relativ aufwendig. Bedingt durch das starre Trägerelement und die nacheinander zu montierende Membraneinrichtung und Dichtungseinrichtung treten mehr oder minder große Toleranzen auf. In der Regel kann dadurch nur gegenüber einer Dichtungsfläche eine zulässige Toleranz angegeben werden.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eim gegenüber dem genannten Stand der Technik verbessertes Ventil anzugeben, das einfach herstellbar ist, eine dauerhafte Funktion gewährleistet, vielseitig einsetzbar ist und keinerlei Probleme hinsichtlich der einzuhaltenden Toleranzen aufwirft.

Das erfindungsgemäße Ventil ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Ventil zeichnet sich demgemäß dadurch aus, daß die Dichtungseinrichtung und die Membraneinrichtung einstückig miteinander verbunden sind und die Dichtungseinrichtung so ausgebildet ist, daß sie oberseitig und unterseitig an entsprechend vorhandene Ventilsitze dichtend anlegbar ist. Bevorzugt ist zwischen der Dichtungseinrichtung und der Membraneinrichtung ein Verlängerungselement jeweils einstückig angeschlossen, wobei die Dichtungseinrichtung, die Membraneinrichtung und das Verlängerungselement aus elastischem Dichtungsmaterial, beispielsweise Buna, EPDM, Viton oder dergleichen, besteht. Erfindungsgemäß besteht somit sowohl die Dichtungseinrichtung als auch die Membraneinrichtung

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und das Verlängerungselement aus einem elastischen Material, so daß das aus den genannten Elementen bestehende Bauteil in einem Schritt hergestellt werden kann. Es treten keine Toleranzprobleme auf, da das Gesamtbauteil in Richtung der Verschiebeachse elastisch nachgiebig ist und keine einzelnen Bauteile auf ein starres Trägerelement montiert werden müssen.

Bevorzugt ist das Verlängerungselement als Stabelement mit Kreisquerschnitt ausgebildet, was eine besonders einfache Herstellung zuläßt.

Gemäß einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Ventils weist die Membraneinrichtung eine im wesentlichen kegelstumpfförmige Wandung mit am freien Rand angeformten Dichtungsflächen auf. Diese Ausbildung der Membraneinrichtung gewährleistet einerseits eine zuverlässige Abdichtung der Verschiebeeinrichtung und andererseits wird die Bewegung der Dichtungseinrichtung zum Öffnen bzw. Schließen des Ventils aufgrund elastischer Verformung der Wandung der Membraneinrichtung problemlos ermöglicht.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ventils ist die Dichtungseinrichtung als im wesentlichen scheibenförmiges, insbesondere kreisscheibenförmiges, Element ausgebildet. Bei einer derartigen Ausbildung ist es möglich, sowohl die Unterseite des scheibenförmigen Elementes als auch die Oberseite des scheibenförmigen Elementes als Dichtungsflächen einzusetzen. Besonders vorteilhaft gestaltet sich der Einsatz einer derartigen Dichtungseinrichtung bei einem Dreiwegeventil. Aufgrund der elastischen Eigenschaften des aus Membraneinrichtung, Dichtungseinrichtung und Verlängerungselement bestehenen Bauteils treten auch in diesem Fall keinerlei Toleranzprobleme auf. Bereich der Unterseite des scheibenförmigen Elements bilden eine erste Dichtungsfläche und Bereiche der Oberseite des scheibenförmi-

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gen Elements bilden eine zweite Dichtungsfläche, wobei die jeweiligen Dichtungsflächen je nach Stellung des Ventils gegen entsprechende Ventilsitze zum Abdichten gepreßt werden. Dadurch besteht auch die Möglichkeit ein 2/2-Wegeventil stromgeschlossen (NC) oder ein 2/2-Wegeventil stromoffen (NO) sowie ein 3/2-Wegeventil stromlos geschlossen (NC) und ein 3/2-Wegeventil stromoffen (NO) mit nur einem Ventilkörper zu versehen.

Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen weiterhin aufgeführten Merkmale sowie durch das nachstehend angegebene Ausführungsbeispiel. Die Merkmale der Ansprüche können in beiliebiger Weise miteinander kombiniert werden, insoweit sie sich nicht offensichtlich gegenseitig ausschließen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die Erfindung sowie eine vorteilhafte Ausführungsform und Weiterbildung derselben wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Beispiels näher beschrieben und erläutert . Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination angewandt werden. Die Figur zeigt schematisch ein Magnetventil im Querschnitt, daß als Dreiwegeventil ausgebildet ist. Innerhalb des Ventils ist ein einstückiges Bauteil vorhanden, das eine Membraneinrichtung, ein Verlängerungselement und eine Dichtungseinrichtung aufweist.

WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG

Ein Dreiwegeventil 10 weist drei Außenöffnungen auf, nämlich eine erste Zuflußöffnung 12, eine unterhalb beabstandet zur ersten Zuflußöffnung 12 angeordnete zweite Zuflußöffnung 14 und eine auf Höhe zwischen der ersten Zuflußöffnung 12 und der zweiten Zuflußöffnung 14 angeordnete Abflußöffnung 16

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auf. Zwischen einem der ersten Zuflußöffnung 12 zugeordneten ersten Zuluftkanal 18 und einem der Abflußöffnung 16 zugeordneten Abflußkanal 20, der direkt versetzt unter dem Zuflußkanal 18 angeordnet ist, ist eine erste Öffnung 22 vorhanden, um die herum ein erster Ventilsitz 24 angeordnet ist.

Ebenso ist zwischen einem der zweiten Zuflußöffnung 14 zugeordneten zweiten Zuflußkanal 2 6 und dem versetzt darüber angeordneten Abflußkanal 20 eine zweite Öffnung 28 vorhanden, die ein weiterer Ventilsitz 30 umgibt. Die erste Öffnung 22 und die zweite Öffnung 28 liegen beabstandet direkt übereinander .

Bei dem in der Figur dargestellten Dreiwegeventil 10 ist die zweite Öffnung 28 durch ein dichtend am zweiten Ventilsitz anliegendes kreisscheibenförmiges Dichtungselement 32 geschlossen, wobei die Unterseite 34 des kreisscheibenförmigen Dichtungselements 32 am zweiten Ventilsitz 30 anliegt. Auf der Oberseite 36 des kreisscheibenförmigen Dichtungselements 32 schließt einstückig ein stabförmiges Verlängerungselement 38 mit Kreisquerschnitt an, so daß sich im Querschnitt ein T-förmiges Profil ergibt. Am freien Ende des Verlängerungselements 38 schließt ebenfalls einstückig ein Membranelement 40 an, das eine kegelstumpfförmige Außenwandung 42 aufweist, derart, daß sich das Membranelement 40 in Richtung entgegengesetzt zum Verlängerungselement 38 aufweitet. Am oberen Endbereich der kegelstumpfförmigen Außenwandung 42 ist eine umlaufende Dichtungsfläche 44 angeformt, die eine dünne Kreisscheibe bildet.

Das Membranelement 40 befindet sich im wesentlichen im Bereich des ersten Zuflußkanals 18. Die Dichtungsfläche 44 liegt an entsprechenden Anlageflächen am Gehäuse 4 6 des Ventils 10 an und wird mittels einer Ringmutter 48 dichtend gegen die Anlageflächen gepreßt.

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Das Dreiwegeventil 10 ist als Magnetventil ausgebildet. Ein in einer Ankerführung 50 verschiebbarer Anker 52 weist einen Verlängerungsarm 54 auf, der an seinem freien Endbereich eine im Querschnitt T-förmige Profilierung 56 aufweist, die im Bereich des Anschlusses des Membranelements 40 an das Verlängerungselement 38 in eine am Verlängerungselement 38 vorhandene hinterschnittene Ausnehmung eingreift, wobei der Verlängerungsarm 54 teilweise innerhalb des kegelstumpfförmigen Membranelements 40 angeordnet ist. Die T-förmige Profilierung bedeutet, daß das Ankerelement quasi eine umlaufende Nut 57 aufweist, in die entsprechend geformte Innenwandbereiche des Verlängerungselementes eingreifen. Der Anker 52 besitzt eine Ausnehmung 58, innerhalb derer eine überstehende Spiralfeder 60 angeordnet ist, die sich gegen ein Widerlagerformteil 62 abstützt. Die Ankerführung 50 ist von einer in der Figur nicht dargestellten Magnetspule umgeben. Die elektrischen Leitungen und Schaltungen sind in der Figur ebenfalls nicht dargestellt.

Infolge der auf den Anker 52 bei Stromfluß einwirkenden Magnetkräfte wird der Anker 52 entgegen der Wirkung der Feder in der Ankerführung 50 entlang einer Verschiebeachse 64 verschoben. Die Membraneinrichtung 40, das Verlängerungselement 38 und das Dichtungselement 32 sind in Verlängerung der Verschiebeachse 64 symmetrisch zu derselben angeordnet. Da der Verlängerungsarm 54 des Ankers 52 an dem Verlängerungselement 38 befestigt ist, bewirkt eine Verschiebung des Ankers 52 direkt eine Verschiebung des Dichtungselements 32. Beim Verschiebevorgang selbst wölbt sich die Außenwandung 42 des Membranelements 40 in elastisch nachgiebiger Art und Weise. Die Dichtungsfläche 44 des Membranelements 40 bleibt auch während des Verschiebevorgangs fest gegen die entsprechende Anlagefläche an das Ventilgehäuse 4 6 gedrückt, so daß der Anker 52 mit Ankerführung 50 nicht mit dem durch das Ventil 10 fließende Medium in Kontakt kommt. Der Hubweg des Ankers wird so groß gewählt, daß bei eingeschaltetem Ventil, d. h. auf den

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Anker 52 einwirkender Magnetkraft, die Oberseite 36 des Dichtungselements 32 auf den ersten Ventilsitz 24 gepreßt wird und somit den ersten Zuflußkanal 18 verschließt. Die bei Stromfluß sich aufbauende Magnetkraft ist hierbei so bemessen, daß sie die der Verschiebung entgegenwirkende Federkraft überwindet. Im stromlosen Zustand wirkt auf den Anker 52 allein die Federkraft, die der Anker 52 und damit das Dichtungselement 32 nach unten auf den zweiten Ventilsitz 30 preßt.

Dadurch, daß bei dem erfindungsgemäßen Ventil das Membranelement 40, das Verlängerungselement 38 und das Dichtungselement 32 einstückig aus elastisch nachgiebigem Dichtungsmaterial hergestellt ist, ergeben sich keinerlei Toleranzprobleme wie bei dem bekannten Ventil, bei dem das Membranelement und das Dichtungselement auf einen starren Kunststoffstab montiert werden müssen. Ein weiterer großer Vorteil des erfindungsgemäßen Ventils besteht darin, daß das Dichtungselement zum Abdichten sowohl auf seiner Oberseite als auch auf seiner Unterseite eingesetzt werden kann. Dies ist bei den bekannten Ventilen nicht möglich. Durch entsprechende Wahl der Länge des Verlängerungselements 38 ist eine Anpassung an unterschiedlichste Kanalabmessungen möglich. Des weiteren können durch die Ausbildung der Wandung des Membranelements unterschiedliche Hubwege realisiert werden.

In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante ist das Membranelement direkt an das Dichtungselement angeformt, d. h. ein Verlängerungselement wie in der Figur dargestellt ist nicht vorhanden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ventils, die in den Figuren nicht dargestellt ist, ist an den als Verschiebeeinrichtung ausgebildeten Anker ein Verlängerungsarm angeformt, der innerhalb des Verlängerungselementes angeordnet ist und bis in den Bereich der Dichteinrichtung

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verläuft. Dieses Merkmal bewirkt eine längere Lebensdauer des erfindungsgemäßen Ventils, wobei zugleich die Funktionalität und die Stabilität des die Membraneinrichtung, das Verlängerungselement und die Dichtungseinrichtung aufweisenden Bauteils erhöht. Die Verankerung des Ankers innerhalb des Verlängerungselements erfolgt erfindungsgemäß über zumindest eine im Anker vorhandene Nut, in die entsprechend geformte Innenwandbereiche des Verlängerungsarmes eingreifen. Zum Erhöhen der Abreißkraft, d. h. zum Ermöglichen eines höheren Betriebsdruckes, werden bevorzugt 2 Nute ausgebildet.

Als konkretes Ausführungsbeispiel ist oben die Ausführung eines Dreiwegeventils als Magnetventil beschrieben. Das erfindungsgemäße Ventil kann jedoch auch als Durchgangsventil oder dergleichen ausgebildet sein. Ebenso kann der Ventilantrieb hydraulisch, pneumatisch, elektrisch oder von Hand erfolgen.

Claims

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-1-ANSPRÜCHE

01) Ventil (10) mit

- zumindest einem Ventilsitz (24; 30),

- einer verschiebbaren Dichtungseinrichtung (32) mit Dichtungsflächen zum dichtenden Anlegen an den Ventilsitz (24; 30),

- einer auf die Dichtungseinrichtung (32) einwirkenden entlang einer Verschiebeachse um einen vorgebbaren Hubweg verschiebbaren Verschiebeeinrichtung (52) und

- einer Membraneinrichtung (40) zum Abdichten der Verschiebeeinrichtung gegenüber dem das Ventil (10) durchströmenden Medium,

dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinrichtung (32) und die Membraneinrichtung (40) einstückig miteinander verbunden sind und die Dichtungseinrichtung (32) so ausgebildet ist, daß sie oberseitig und unterseitig an entsprechend vorhandene Ventilsitze (24, 30) dichtend anlegbar ist. 20

02) Ventil nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Dichtungseinrichtung (32) und Membraneinrichtung (40) ein Verlängerungselement (38) jeweils einstückig angeschlossen ist.

03) Ventil nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das Verlängerungselement (38) als Stabelement mit Kreisquerschnitt ausgebildet ist.

04) Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Memraneinrichtung (40) im wesentlichen eine kegel-

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stumpfförmige Wandung (42) mit am freien Rand angeformter Dichtungsfläche (44) aufweist.

05) Ventil nach Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Membraneinrichtung (40), die Dichtungseinrichtung (32) und/oder das Verlängerungselement (38) symmetrisch zur bzw. entlang der Verschiebeachse angeordnet sind.

06) Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil als Dreiwegeventil (10) mit einem ersten Ventilsitz (24) und einem zweiten Ventilsitz (30) ausgebildet ist, und die Dichtungseinrichtung (32) eine erste Dichtungsfläche (34) und eine zweite Dichtungsfläche (36) zum dichtenden Anlegen an den ersten bzw. zweiten Ventilsitz aufweist.

07) Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinrichtung (32) als im wesentlichen scheibenförmiges, insbesondere kreisscheibenförmiges, Element ausgebildet ist.

08) Ventil nach Anspruch 6 und 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dichtungsfläche durch Bereiche der Unterseite (34) des scheibenförmigen Elements (32) und die zweite Dichtungsfläche durch Bereiche der Oberseite (36) des scheibenförmigen Elements (32) gebildet wird.

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09) Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß

die Dichtungseinrichtung als kegel- oder kegelstumpfförmiges Element ausgebildet ist.
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10) Ventil nach Anspruch 6 und 9,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dichtungsfläche durch Bereiche der Seitenflanken und die zweite Dichtungsfläche durch Bereiche der Ober- oder Unterseite des kegel- oder kegelstumpfförmigen Elements gebildet wird.

11) Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinrichtung (52) einen Verlängerungsarm aufweist, der innerhalb des Verlängerungselements (38) vorhanden ist und bis in den Bereich der Dichteinrichtung (32) verläuft.

12) Ventil nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, daß der Verlängerungsarm zumindest eine Nut, bevorzugt zwei Nute, aufweist, mit denen entsprechend geformte Innenwandbereiche des Verlängerungselements (38) in Eingriff stehen.