WO2024052048A1 - Ventil - Google Patents

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WO2024052048A1
WO2024052048A1 PCT/EP2023/072279 EP2023072279W WO2024052048A1 WO 2024052048 A1 WO2024052048 A1 WO 2024052048A1 EP 2023072279 W EP2023072279 W EP 2023072279W WO 2024052048 A1 WO2024052048 A1 WO 2024052048A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
valve
sealing ring
groove
groove base
piston
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/072279
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Fangmeier
Philipp Oehler
Matthias Hauth
Burkhard Meyer
Original Assignee
Neoperl Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Neoperl Gmbh filed Critical Neoperl Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/46—Attachment of sealing rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/062—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces characterised by the geometry of the seat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/36—Valve members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00—Check valves
    • F16K15/02—Check valves with guided rigid valve members
    • F16K15/06—Check valves with guided rigid valve members with guided stems
    • F16K15/063—Check valves with guided rigid valve members with guided stems the valve being loaded by a spring

Definitions

  • the invention relates to a valve, the valve having an axially movable piston, the piston being arranged in a valve seat, the piston having a circumferential groove with a groove base in which a sealing ring is arranged.
  • a valve is widely used in practice.
  • the invention is based on the object of creating a valve with improved usage properties and sealing properties.
  • the task is solved by the features of the independent claims.
  • Advantageous embodiments are described in the subclaims.
  • the features of claim 1 are provided according to the invention.
  • a distance between a piston axis and the groove base in an axial region around a contact point formed between the sealing ring and the groove base assumes at least two different values .
  • the sealing properties of the valve can thus be improved. This means that an individual equilibrium position of the sealing ring at the bottom of the groove, which allows several equal positions of the sealing ring, can be avoided. In particular, very small local displacements of the sealing ring can be avoided, which would result in a reduction in sealing.
  • the valve is preferably designed as a sanitary valve and is used in the sanitary sector, for example in a kitchen, a toilet and/or a bathroom.
  • the two different values lie on different sides of the contact point.
  • the service life of the sealing ring can thus be increased because the contact between the groove base and possible defects in the sealing ring is minimized.
  • the two different values can be on the same side of the contact point.
  • Such defects can occur, for example, at an equator, especially if the sealing ring is designed as an O-ring. It has been found that at the equator, which often coincides with a tool parting line, parts or pieces can break off when protrusions are removed. Such breakouts can reduce the sealing effect.
  • the design makes it possible for the sealing ring to rest beyond its equator. This means that defects can have little or no effect on the tightness.
  • a contour of the groove base in an axial region defines a clear rest position of the sealing ring on the groove base.
  • the axial region is preferably a second contact point.
  • the axial region can be understood, for example, as a region which is spanned in the axial direction around a contact point, for example the already mentioned one, between the sealing ring and the groove base.
  • the rest position is preferably formed along a complete revolution of the sealing ring around the piston. This means that the mechanical production of the piston including the groove can be improved.
  • the center can be characterized, for example, by an area that has a radius of not more than 10%, in particular not more than 5%, of a cord thickness of the sealing ring and / or with a radius of at most five times, in particular at most twice , a manufacturing tolerance of the sealing ring extends around a line center of the sealing ring.
  • Such a design of the center and arrangement of the contact point and the contact point has proven to be particularly advantageous for the sealing performance of the sealing ring. There is therefore also a line of force between the points at which the sealing ring is clamped during sealing, close to the center or through it Center point accessible. This can improve support.
  • the sealing ring has axial play in the groove.
  • the formation of a game has the advantage that additional freedom is introduced for the positioning of the sealing ring, with which the sealing ring can be positioned very finely tailored to manufacturing tolerances.
  • the sealing ring and the valve seat can find each other more easily and geometric overdetermination can be avoided.
  • the axial play design allows the sealing ring to deflect in such a way that a circumferential seal between the sealing ring and the valve seat is possible.
  • the play is preferably dimensioned at least so large that it exceeds a manufacturing tolerance of a dimension of the groove. This means that an axially unloaded mount can be achieved.
  • the axial area is not larger than a quarter of an axial extent of the sealing ring and, additionally or alternatively, that the axial area can be chosen to be as small as desired is .
  • the axial area is not larger than one eighth of an axial extent of the sealing ring. This means that preloads on the sealing ring can be better controlled and adjusted. Sufficiently small structures can therefore also be provided which define a position of the sealing ring.
  • a restoring element acts on the piston.
  • the restoring element is preferably a spring.
  • the valve can therefore be used as a backflow preventer, for example as an RV cartridge.
  • Backflow preventers are used to prevent unwanted backflow, for example of used water, or to protect pressure-sensitive systems when the system pressure fluctuates.
  • the opening and closing direction of the piston can run along a piston axis.
  • the piston axis can run parallel to flow lines of a water flow, in particular the direction of flow.
  • valve seat has a mating contact surface against which the sealing ring rests.
  • the sealing ring preferably lies tightly against the mating contact surface. This allows the sealing performance of the sealing ring to be increased.
  • the mating contact surface is arranged obliquely and additionally or alternatively curved to the piston axis. This means that mechanical stress on the sealing ring can be reduced and the service life of the sealing ring can be increased.
  • the groove base has a zone which does not form an angle greater than 20° with the mating contact surface.
  • the angle is preferably not greater than 10°.
  • the angle is particularly preferably not greater than 5°. This allows the positioning of the sealing ring to be adjusted.
  • the invention has recognized here for the first time that such a design of the angle is particularly advantageous. It is therefore also possible to clamp the sealing ring between parallel or approximately parallel surfaces. This can be gentle on materials.
  • the groove base has a recess so that an equator of the cord of the sealing ring remains contact-free.
  • the round or oval cross section of the sealing ring can be referred to as the cord of the sealing ring.
  • the recess can, for example, be designed as a contact between two planes, with the normal vectors of the planes tapering at an obtuse or acute angle.
  • An acute angle is defined as an angle between 0° and 90°.
  • An obtuse angle is defined as an angle between 90° and 180°.
  • the recess can alternatively be designed as a groove, with the groove depth being constant.
  • the recess can alternatively be designed as a groove, with the groove depth being non-constant, in particular variable.
  • the structural design of the recess can therefore ensure that the equator of the cord of the sealing ring remains contact-free and no loads occur on any defects in the sealing ring.
  • the manufacturing process of a sealing ring results in defects or places with reduced mechanical stability in the area of the equator of the cord of the sealing ring.
  • the design proposed here is intended to reduce or completely prevent the load on such defects.
  • the base of the groove has at least one step that contacts the sealing ring.
  • the step is preferably rounded. Improved positioning of the sealing ring within the groove can thus be achieved.
  • the step can be formed at one of the two contact points between a groove wall and the groove base.
  • the area of the groove which is orthogonal to the piston axis defined above is referred to as the groove wall.
  • the area of the groove which is delimited by the groove walls is defined as the groove base.
  • the groove walls are the last contour section before the outside of the piston.
  • the groove base has a radius of curvature which is larger than a radius of curvature of the cord of the sealing ring. This allows the sealing ring to roll or slide with little stress along the bottom of the groove.
  • the groove base has an incline which forms an angle of less than 45° with the piston axis and, additionally or alternatively, an angle greater than 0°.
  • the angle is preferably greater than 5°. This means that the mechanical load on the sealing ring can be reduced.
  • the piston is driven via a drive device.
  • the drive device is preferably a screw drive and additionally or alternatively a hydraulic drive. This makes it possible to provide a reliable and low-maintenance drive for the piston.
  • the recess is trough-shaped or tapers at an angle, in particular where the angle is less than 180 °.
  • the angle is preferably smaller than 175°.
  • the sealing ring is designed as a round and additionally or alternatively as an oval cord ring.
  • the sealing ring is preferably designed as an O-ring. A sealing ring can thus be provided which can be produced cost-effectively.
  • the sealing ring remains contact-free on at least one groove wall.
  • the groove wall is preferably arranged orthogonally to the piston axis.
  • the groove wall can be viewed as the last contour section before the outer area of the groove. This means improved sealing performance can be achieved, especially in dynamic applications.
  • a contact point between the sealing ring and the groove base is arranged at a distance from an equator of the sealing ring.
  • the line of the sealing ring cord which runs through the center of the sealing ring cord and is arranged orthogonally to the piston axis of the piston is referred to as the equator.
  • Fig. 1 a valve in a perspective view
  • Fig. 2 a valve from the prior art in a sectional view
  • Fig. 3 a valve according to the invention in a sectional view and the associated enlarged detailed view and
  • Fig. 4 the valve from Fig. 3 in a sectional view without the drive shown
  • Fig. 5 a detailed view of a groove geometry of a valve according to the invention in a sectional view
  • Fig. 6 a detailed view of another groove geometry of a valve according to the invention in a sectional view
  • Fig. 7 a detailed view of another groove geometry of a valve according to the invention in a sectional view
  • Fig. 8 a detailed view of a further groove geometry of a valve according to the invention in a sectional view
  • Fig. 9 a detailed view of the groove geometry of the valve from FIG. 7 in a sectional view and with a predominant back pressure.
  • Fig. 1 shows a valve 1 in a perspective view.
  • the valve 1 has an axially movable piston 2, the piston 2 being arranged in a valve seat 3.
  • the valve 1 also has a valve body 4.
  • a restoring element 5 acts on the piston 2.
  • the valve 1 is preferably designed as a sanitary valve in the sanitary sector.
  • the restoring element 5 is preferably designed as a spring.
  • Fig. 2 shows a valve 1 from the prior art in a sectional view.
  • the valve 1 has an axially movable piston 2, the piston 2 being arranged in a valve seat 3.
  • the valve 1 also has a valve body 4.
  • a restoring element 5 acts on the piston 2.
  • the piston 2 has a circumferential groove 6 which has a groove base 7 .
  • the groove base 7 is delimited by groove walls 8, 9.
  • the groove walls 8 , 9 are arranged orthogonally to a piston axis 10 .
  • the piston axis 10 is arranged parallel to a flow direction 11.
  • the direction of flow 11 is indicated by an arrow shown.
  • the direction along the flow direction 11 is referred to as the axial direction.
  • the direction orthogonal to the flow direction 11 is referred to as the radial direction.
  • a sealing ring 12 is arranged in the groove 6.
  • the sealing ring 12 touches the groove base 7 at a contact point 13.
  • the groove 6 typically has a rectangular geometry; This means that the distance between the groove base 7 and the piston axis 10 is constant. This can lead to unwanted loads on the sealing ring 12 and lead to problems in adjusting the opening and closing pressure of the valve 1.
  • the invention starts here and aims to circumvent or eliminate the disadvantages of the prior art.
  • Fig. 3 shows a valve 1 according to the invention in a sectional view and an associated enlarged detailed view.
  • valve 1 here has similar elements to the valve 1 in FIG. 2, where Fig. 2 represents the state of the art and are not described separately here.
  • the piston 2 is arranged in the valve seat 3.
  • the sealing ring 12 is contacted from the outside by a counter-contact surface 13a at a contact point 20, the counter-contact surface 13a belonging to the valve seat 3 and being arranged obliquely to the piston axis 10.
  • the sealing ring 12 has an axial play 22 in the groove 6.
  • the mating contact surface 13a can be curved.
  • Fig. 3 differs from Fig. 2 in that the groove 6 has an alternative groove geometry.
  • the groove base 7 comprises two surfaces which converge at an angle. The angle is preferably smaller than 180°, particularly preferably smaller than 175°.
  • a recess 14 is formed in the contact area of the two surfaces and between the contact area of the two surfaces around the sealing ring 12 .
  • the sealing ring 12 makes contact the groove base 7 at two contact points 13, each of which is located above and below the recess 14. The terms above and below are to be understood in relation to the direction of flow.
  • the sealing ring 12 does not contact the groove walls 8, 9.
  • the sealing ring 12 has an axial play 22 in the groove 6.
  • the sealing ring 12 further contacts the mating contact surface 13a of the valve seat 3 at the contact point 20.
  • the sealing ring 12 is designed as a round cord ring, preferably as an O-ring.
  • the sealing ring 12 often has defects due to the manufacturing process of sealing rings 12. The invention thus creates a remedy here.
  • the groove base 7 has a zone which forms an angle not greater than 20°, preferably an angle not greater than 10°, particularly preferably an angle not greater than 5°, with the mating contact surface 13a.
  • Fig. 4 shows the valve 1 from FIG. 3 in a sectional view without the drive 15 explicitly shown.
  • the drive 15 of the piston 2 can be, for example, a screw drive and additionally or alternatively a hydraulic drive.
  • the screw drive can be moved mechanically and additionally or alternatively electrically and can adjust the position of the piston 2.
  • the hydraulic drive can be characterized by a hydraulic force that can adjust the piston 2.
  • Alternative drives 15 are also conceivable.
  • Fig. 5 shows a detailed view of a groove geometry of a valve 1 according to the invention in a sectional view.
  • the distance between the groove base 7 and the piston axis 10 is variable here.
  • the groove base 7 here comprises three areas: an inclined area 16 in which the groove base 7 is arranged obliquely to the piston axis 10, a constant area 17 in which the groove base 7 is arranged parallel to the piston axis 10, and a step area 18 in which a step 19 is trained .
  • Level 19 is preferably rounded.
  • the sequence of the areas is as follows: inclined area 16, constant area 17, step area 18.
  • the sealing ring 12 contacts the groove base 7 at two contact points 13, one of the two contact points 13 being located in the inclined area 16 and the other of the two contact points 13 being located in the step area 18.
  • the sealing ring 12 contacts the valve seat 3 at the mating contact surface 13a in the contact point 20.
  • the counter-contact surface 13a is arranged obliquely to the piston axis 10.
  • the mating contact surface 13a can alternatively be curved.
  • the sealing ring 12 has play 22 in the groove 6 on both axial sides.
  • the groove base 7 has a slope which forms an angle of less than 45° with the piston axis 10 and additionally or alternatively an angle greater than 0°, preferably an angle greater than 5°.
  • the groove base 7 has a recess 14 so that an equator of the cord of the sealing ring 12 remains contact-free.
  • the recess 14 is wedge-shaped in the present example, but it can alternatively also have other shapes.
  • the recess 14 is located between the inclined area 16 and the step 19.
  • the normal vectors of the groove base 7 in the inclined area 16 and the mating contact surface 13a enclose an angle which is obtuse.
  • the groove walls 8, 9 are contact-free in relation to the sealing ring 12.
  • the arrangement of the contact points 13 ensures that the mechanical load on the sealing ring 12 is relatively low.
  • Fig. 6 shows a detailed view of a further groove geometry of a valve 1 according to the invention in a sectional view.
  • the groove 6 has the groove walls 8, 9 and the groove base 7.
  • the groove base 7 here comprises three areas: the step area 18, in which the step 19 is formed, which is preferably rounded, the constant area 17, in which the groove base 7 is parallel is arranged to the piston axis 10, and the inclined region 16, in which the groove base 7 is arranged obliquely to the piston axis 10.
  • the groove base 7 has a zone (in the present case the inclined region 16) which forms an angle not greater than 20°, preferably an angle not greater than 10°, particularly preferably an angle not greater than 5°, with the mating contact surface 13a .
  • the counter contact surface 13a is arranged obliquely to the piston axis 10.
  • the mating contact surface 13a can alternatively be curved.
  • the sequence of the areas is as follows: step area 18, constant area 17, inclined area 16.
  • the sealing ring 12 contacts the groove base 7 at two contact points 13, one contact point 13 being in the step area 18 and the other contact point 13 being in the inclined area 16.
  • the sealing ring 12 contacts the valve seat 3 on the mating contact surface 13a in the contact point 20.
  • the normal vectors of the groove base 7 in the inclined region 16 and the mating contact surface 13a form an angle which is acute.
  • An acute angle defines an angle between 0° and 90°.
  • An obtuse angle defines an angle between 90° and 180°.
  • the center can be characterized, for example, by an area that has a radius of not more than 10%, in particular not more than 5%, of a line thickness of the sealing ring 12 and / or with a radius of at most one five times, in particular at most one Double, a manufacturing tolerance of the sealing ring 12 extends around a cord center of the sealing ring 12.
  • the groove walls 8, 9 are contact-free in relation to the sealing ring 12.
  • the sealing ring 12 has an axial play 22 in the groove 6.
  • the arrangement of the contact points 13 ensures that the mechanical load on the sealing ring 12 is relatively low.
  • the groove base 7 has a recess 14 so that an equator of the cord of the sealing ring 12 remains contact-free.
  • the recess 14 is wedge-shaped in the present exemplary embodiment, but it can alternatively also take on other shapes.
  • the recess 14 is located between the inclined area 16 and the step 19.
  • Fig. 7 shows a detailed view of a further groove geometry of a valve 1 according to the invention in a sectional view.
  • the distance between the groove base 7 and the piston axis 10 (shown only schematically) is variable.
  • the sealing ring 12 contacts the groove base 7 in the contact point 13.
  • a radius of curvature of the groove base 7 is larger than a radius of curvature of the cord of the sealing ring 12.
  • the sealing ring 12 additionally contacts the mating contact surface 13a of the valve seat 3.
  • the counter-contact surface 13a is arranged obliquely to the piston axis 10.
  • the counter contact surface 13a can alternatively be curved.
  • the groove walls 8, 9 are contact-free in relation to the sealing ring 12.
  • the sealing ring 12 has the axial play 22 in the groove 6 on both sides of the groove walls 8, 9.
  • the sealing ring 12 can slide on the curved groove base 7 in a dynamically loaded state.
  • the special construction of the groove geometry described here has the advantage that the sealing ring 12 is only slightly loaded, which can increase its service life.
  • An axial region 21 can be defined around the contact point 13, in which the distance between the piston axis 10 and the groove base 7 assumes at least two different values.
  • the axial area 21 can be placed anywhere around the contact point 13; both symmetrical arrangements to the contact point 13 and non-symmetrical arrangements to the contact point 13 are possible.
  • the groove 6 has a curved area 19a.
  • Fig. 8 shows a detailed view of a further groove geometry of a valve 1 according to the invention in a sectional view.
  • Fig. 8 shows an approximately similar groove geometry as FIG. 7.
  • the distance between the groove base 7 and the piston axis 10 (shown schematically here) is variable.
  • the groove base 7 includes two curved areas 19a, 19b.
  • the radii of curvature of the curved region 19a and the curved region 19b are the same size.
  • the radius of curvature of the curved areas 19a, 19b is larger than the radius of curvature of the cord of the sealing ring 12.
  • the groove base 7 has a recess 14 at which the equator of the cord of the sealing ring 12 remains contact-free. This is the main difference between Fig. 7 and Fig. 8th .
  • the recess 14 is trough-shaped in the present exemplary embodiment.
  • the recess 14 can alternatively be wedge-shaped or angular.
  • the recess 14 Alternatively, it can be shaped like a part circle.
  • the recess 14 is arranged between the curved region 19a and the curved region 19b.
  • the sealing ring 12 contacts the groove base 7 at the curved region 19a and the curved region 19b.
  • the sealing ring 12 additionally contacts the mating contact surface 13a at the contact point 20, which is arranged obliquely to the piston axis 10.
  • the mating contact surface 13a can alternatively be curved.
  • the groove walls 8, 9 remain contact-free in relation to the sealing ring 12.
  • the sealing ring 12 has the already mentioned axial play 22 in the groove 6.
  • the design of the groove geometry in the present exemplary embodiment ensures that the mechanical loads on the sealing ring 12 are minimized in static or dynamic states.
  • Fig. 9 shows a detailed view of the groove geometry of the valve 1 from FIG. 7 in a sectional view.
  • the sealing ring 12 contacts the groove base 7 in the contact point 13 and the groove wall 9.
  • the other groove wall 8 remains contact-free in relation to the sealing ring 12.
  • the sealing ring 12 additionally contacts the mating contact surface 13a at the contact point 20.
  • the mating contact surface 13a is designed obliquely to the piston axis 10 (shown schematically).
  • the mating contact surface 13a can alternatively be curved.
  • the back pressure is characterized by a pressure that acts against the typically prevailing flow pressure. This can be the case, for example, in a backflow preventer.
  • the groove 6 has the curved region 19a.
  • the valve 1 has an axially movable piston 2, wherein the piston 2 is arranged in a valve seat 3, the piston having a circumferential groove 6 with a groove base 7, in which a sealing ring 12 is arranged, at least in an axial cutting plane a (location-dependent) distance between a piston axis 10 and the groove base 7 in an axial region 21 around a contact point 13 between the sealing ring 12 and the groove base 7 at least two different values (at two different

Abstract

Es wird vorgeschlagen, dass bei einem Ventil (1), wobei das Ventil (1) einen axial beweglichen Kolben (2) aufweist, wobei der Kolben (2) in einem Ventilsitz (3) angeordnet ist, wobei der Kolben (2) eine umlaufende Nut (6) mit einem Nutgrund (7) aufweist, in welcher ein Dichtring (12) angeordnet ist, zumindest in einer axialen Schnittebene ein Abstand zwischen einer Kolbenachse (10) und dem Nutgrund (7) in einem Axialbereich (21) um einen Kontaktpunkt (13) zwischen dem Dichtring (12) und dem Nutgrund (7) mindestens zwei verschiedene Werte einnimmt.

Description

Ventil
Die Erfindung betri f ft ein Ventil , wobei das Ventil einen axial beweglichen Kolben aufweist , wobei der Kolben in einem Ventilsitz angeordnet ist , wobei der Kolben eine umlaufende Nut mit einem Nutgrund aufweist , in welcher ein Dichtring angeordnet ist . Ein derartiges Ventil findet in der Praxis viel fach Anwendung .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , ein Ventil mit verbesserten Gebrauchseigenschaften und Dichteigenschaften zu schaf fen . Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben .
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängigen Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren . Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert , wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden .
Zur Lösung der genannten Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale von Anspruch 1 vorgesehen . Insbesondere wird somit zur Lösung der genannten Aufgabe bei einem Ventil der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass zumindest in einer axialen Schnittebene ein Abstand zwischen einer Kolbenachse und dem Nutgrund in einem Axialbereich um einen zwischen dem Dichtring und dem Nutgrund ausgebildeten Kontaktpunkt mindestens zwei verschiedene Werte einnimmt . Somit können die Dichteigenschaften des Ventils verbessert werden . Somit ist auch eine indi f ferente Gleichgewichtslage des Dichtrings am Nutgrund, die mehrere gleichberechtigte Positionierungen des Dichtrings zulässt , vermeidbar . Insbesondere lassen sich somit sehr kleine lokale Verschiebungen des Dichtrings vermeiden, die eine Minderung der Dichtigkeit zur Folge hätten .
Das Ventil ist bevorzugt als Sanitärventil ausgebildet und findet Anwendung im Sanitärbereich, beispielsweise in einer Küche , einer Toi lette und/oder einem Badezimmer .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zwei verschiedenen Werte auf unterschiedlichen Seiten des Kontaktpunkts liegen . Somit kann die Lebensdauer des Dichtrings erhöht werden, da der Kontakt zwischen dem Nutgrund und möglichen Fehlstellen des Dichtrings minimiert wird . Die zwei verschiedenen Werte können alternativ auf der gleichen Seite des Kontaktpunkts liegen . Derartige Fehlstellen können sich beispielsweise an einem Äquator ergeben, insbesondere bei einer Ausbildung des Dichtrings als O-Ring . Es hat sich herausgestellt , dass am Äquator, der häufig mit einer Werkzeugtrennlinie zusammenfällt , bei einem Entfernen von Überständen Teile oder Stückchen ausbrechen können . Durch derartige Ausbrüche kann eine Dichtwirkung gemindert sein . Die Ausgestaltung macht es möglich, dass der Dichtring j enseits seines Äquators auf liegt . Somit kann erreicht werden, dass Fehlstellen auf eine Dichtigkeit keine oder nur eine geringe Auswirkung haben .
Bei einem Ventil der eingangs beschriebenen Art kann alternativ oder zusätzlich zur der vorangehenden Lösung erfindungsgemäß zur Lösung der genannten Aufgabe vorgesehen sein, dass eine Kontur des Nutgrunds in einem, beispielsweise dem bereits erwähnten, Axialbereich eine eindeutige Ruhelage des Dichtrings an dem Nutgrund definiert . Somit kann die Zuverlässigkeit der Dichtleistung des Dichtrings erhöht werden . Bevorzugt ist der Axialbereich ein zweiter Kontaktpunkt . Als Axialbereich kann beispielsweise ein Bereich verstanden werden, welcher um einen, beispielsweise den bereits erwähnten, Kontaktpunkt zwischen dem Dichtring und dem Nutgrund in axialer Richtung aufgespannt wird .
Bevorzugt ist die Ruhelage entlang eines vollständigen Umlaufs des Dichtrings um den Kolben ausgebildet . Somit kann die mechanische Herstellung des Kolbens samt Nut verbessert werden .
Bei einem Ventil der eingangs beschriebenen Art kann alternativ oder zusätzlich zu den vorangehenden Lösungen erfindungsgemäß zur Lösung der genannten Aufgabe vorgesehen sein, dass zumindest in einer axialen Schnittebene eine Verbindungslinie zwischen einem, beispielsweise dem bereits erwähnten, Kontaktpunkt und einem Berührungspunkt , wobei der Kontaktpunkt zwischen dem Nutgrund und dem Dichtring ausgebildet ist und der Berührungspunkt zwischen dem Dichtring und dem Ventilsitz ausgebildet ist , eine Gerade bildet , welche durch ein Zentrum einer Schnur des Dichtrings verläuft . Somit kann die Positionierung des Dichtrings bei einer statischen oder einer dynamischen Beanspruchung verbessert werden, und die Dichtleistung kann sich erhöhen .
Hierbei kann das Zentrum beispielsweise durch ein Gebiet charakterisiert sein, dass sich mit einem Radius von nicht mehr als 10% , insbesondere nicht mehr als 5% , einer Schnurstärke des Dichtrings und/oder mit einem Radius von höchstens einem Fünf fachen, insbesondere höchstens einem Doppelten, einer Fertigungstoleranz des Dichtrings um einen Schnurmittelpunkt des Dichtrings erstreckt . Eine derartige Ausbildung des Zentrums und Anordnung des Kontaktpunktes und des Berührungspunktes hat sich als besonders vorteilhaft für die Dichtleistung des Dichtrings erwiesen . Es ist somit auch eine Führung einer Kraftlinie zwischen den Punkten, an denen der Dichtring beim Dichten eingespannt ist , nahebei des Mittelpunkts oder durch den Mittelpunkt erreichbar . Dies kann eine Abstützung verbessern .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Dichtring über ein axiales Spiel in der Nut verfügt .
Im Stand der Technik ist es typischerweise so , dass der Dichtring an beiden Seiten der Nut berührend oder sogar mit Vorspannung gefasst wird, sodass kein axiales Spiel vorliegt .
Die Ausbildung eines Spiels hat den Vorteil , dass eine zusätzliche Freiheit für die Positionierung des Dichtrings eingeführt wird, mit dem sich der Dichtring auf Toleranzen der Fertigung sehr fein abgestimmt positionieren kann . Durch die Ausbildung eines axialen Spiels können sich der Dichtring und der Ventilsitz einfacher finden, und eine geometrische Überbestimmung i st vermeidbar .
In der Praxis ist es nämlich so , dass beim Schließen des Ventils ein punktförmiger Kontakt zwischen dem Dichtring und dem Ventilsitz entsteht , der sich durch weiteres Einführen des Kolbens zu einem linienförmigen und teilweise flächigem Kontakt im Umlauf des Dichtrings ausweitet .
Durch die axiale Spielgestaltung kann der Dichtring so ausweichen, dass ein umlaufender Abschluss zwischen Dichtring und Ventilsitz möglich wird .
Bevorzugt ist das Spiel wenigstens so groß dimensioniert , dass es eine Fertigungstoleranz eines Maßes der Nut übersteigt . Somit ist eine axial unbelastete Aufnahme erreichbar .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Axialbereich nicht größer ist als ein Viertel einer axialen Erstreckung des Dichtrings und zusätzlich oder alternativ, dass der Axialbereich beliebig klein wählbar ist . Bevorzugt ist der Axialbereich nicht größer als ein Achtel einer axialen Erstreckung des Dichtrings . Somit können Vorspannungen auf den Dichtring besser kontrolliert und eingestellt werden . Es sind somit auch ausreichend kleine Strukturen bereitstellbar , welche eine Lage des Dichtrings definieren .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Rückstellelement auf den Kolben wirkt . Bevorzugt ist das Rückstellelement eine Feder . Somit kann das Ventil als Rückflussverhinderer, beispielsweise als RV-Patrone , verwendet werden . Rückflussverhinderer werden verwendet um ungewollten Rückfluss , beispielsweise von verbrauchtem Wasser, zu verhindern oder druckempfindliche Anlagen bei schwankendem Systemdruck zu schützen . Die Öf fnungs- und Schließrichtung des Kolbens kann entlang einer Kolbenachse verlaufen . Die Kolbenachse kann parallel zu Strömungslinien eines Wasserdurchflusses verlaufen, insbesondere der Strömungsrichtung .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Ventilsitz eine Gegenkontakt fläche aufweist , an welcher der Dichtring anliegt . Bevorzugt liegt der Dichtring an der Gegenkontakt fläche dicht an . Somit kann die Dichtleistung des Dichtrings erhöht werden .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Gegenkontakt fläche schräg und zusätzlich oder alternativ gekrümmt zu der Kolbenachse angeordnet ist . Somit kann eine mechanische Belastung auf den Dichtring verringert und die Lebensdauer des Dichtrings erhöht werden .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Nutgrund eine Zone aufweist , welche mit der Gegenkontakt fläche einen Winkel nicht größer als 20 ° einschließt . Bevorzugt ist der Winkel nicht größer als 10 ° . Besonders bevorzugt ist der Winkel nicht größer als 5 ° . Somit kann die Positionierung des Dichtrings eingestellt werden . Die Erfindung hat hier erstmals erkannt , dass eine derartige Ausbildung des Winkels besonders vorteilhaft ist . Es ist somit auch ein Einspannen des Dichtrings zwischen parallelen oder annähernd parallelen Flächen erreichbar . Dies kann materialschonend sein .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Nutgrund über eine Ausnehmung verfügt , sodass ein Äquator der Schnur des Dichtrings kontaktfrei bleibt . Als Schnur des Dichtrings kann der runde oder ovale Querschnitt des Dichtrings bezeichnet werden . Die Ausnehmung kann beispielsweise als Kontakt zweier Ebenen ausgebildet sein, wobei die Normalvektoren der Ebenen in einem stumpfen oder einem spitzen Winkel zulaufen . Ein spitzer Winkel ist definiert als Winkel zwischen 0 ° und 90 ° . Ein stumpfer Winkel ist definiert als Winkel zwischen 90 ° und 180 ° . Die Ausnehmung kann alternativ als Nut ausgebildet sein, wobei die Nuttiefe konstant ist . Die Ausnehmung kann alternativ als Nut ausgebildet sein, wobei die Nuttiefe nicht-konstant , insbesondere variabel , ist . Somit kann durch die konstruktive Ausgestaltung der Ausnehmung erreicht werden, dass der Äquator der Schnur des Dichtrings kontaktfrei bleibt und keine Belastungen auf eventuelle Fehlstellen des Dichtrings auftreten . Es ist im Stand der Technik nämlich häufig so , dass durch den Fertigungsprozess eines Dichtrings Fehlstellen oder Stellen mit verminderter mechanischer Stabilität im Bereich des Äquators der Schnur des Dichtrings auftreten . Die hier vorgeschlagene Konstruktion soll die Belastung auf derartige Fehlstellen verringern oder gänzlich verhindern .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Nutgrund über mindestens eine Stufe verfügt , welche den Dichtring kontaktiert . Bevorzugt ist die Stufe abgerundet . Somit kann eine verbesserte Positionierung des Dichtrings innerhalb der Nut erreicht werden .
Die Stufe kann an einer der beiden Kontaktstellen zwischen einer Nutwand und dem Nutgrund ausgebildet sein . Als Nutwand wird der Bereich der Nut be zeichnet , welcher orthogonal zu der obig definierten Kolbenachse ausgebildet ist . Als Nutgrund wird der Bereich der Nut definiert , welcher durch die Nutwände begrenzt wird . Die Nutwände sind der letzte Konturabschnitt vor dem Äußeren des Kolbens .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Nutgrund einen Krümmungsradius aufweist , welcher größer ist als ein Krümmungsradius der Schnur des Dichtrings . Somit kann ein belastungsarmes Abrollen oder Abgleiten des Dichtrings entlang des Nutgrunds erreicht werden .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Nutgrund eine Schräge aufweist , welche mit der Kolbenachse einen Winkel kleiner als 45 ° und zusätzlich oder alternativ einen Winkel größer als 0 ° einschließt . Bevorzugt ist der Winkel größer als 5 ° . Somit kann die mechanische Belastung des Dichtrings verringert werden .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Antrieb des Kolbens über eine Antriebsvorrichtung erreicht wird . Bevorzugt ist die Antriebsvorrichtung ein Schraubantrieb und zusätzlich oder alternativ ein hydraulischer Antrieb . Somit kann ein zuverlässiger und wartungsarmer Antrieb des Kolbens bereitgestellt werden .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ausnehmung muldenförmig oder in einem Winkel zulaufend ist , insbesondere wobei der Winkel kleiner als 180 ° ist . Bevorzugt ist der Winkel kleiner als 175 ° . Somit kann eine mechanische Konstruktion bereitgestellt werden, die einfach und günstig in der Herstellung ist .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Dichtring als Rund- und zusätzlich oder alternativ als Ovalschnurring ausgebildet ist . Bevorzugt ist der Dichtring als O-Ring ausgebildet . Somit kann ein Dichtring bereitgestellt werden, welche kostengünstig herstellbar ist .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Dichtring an mindestens einer Nutwand kontaktfrei bleibt . Bevorzugt ist die Nutwand orthogonal zu der Kolbenachse angeordnet . Die Nutwand kann als letzter Konturabschnitt vor dem Außenbereich der Nut angesehen werden . Somit kann eine verbesserte Dichtleistung, insbesondere in dynamischen Anwendungen, erreicht werden .
Bei einem Ventil der eingangs beschriebenen Art kann alternativ oder zusätzlich zu den vorangehenden Lösungen erfindungsgemäß zur Lösung der genannten Aufgabe vorgesehen sein, dass zumindest im geschlossenen Zustand des Ventils ein Kontaktpunkt zwischen dem Dichtring und dem Nutgrund beabstandet zu einem Äquator des Dichtrings angeordnet ist . Als Äquator wird die Linie der Schnur des Dichtrings bezeichnet , welche durch den Mittelpunkt der Schnur des Dichtrings verläuft und orthogonal zu der Kolbenachse des Kolbens angeordnet ist . Somit kann die Belastung auf mögliche Fehlstellen des Dichtrings , welche durch den Herstellungsprozess bedingt sind und häufig am Äquator vorkommen, reduziert werden .
Die Erfindung wird nun anhand einiger weniger
Aus führungsbeispiele näher beschrieben, ist j edoch nicht auf diese wenigen Aus führungsbeispiele beschränkt . Weitere Erfindungsvarianten und Aus führungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Schutzansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen der Aus führungsbeispiele und/oder der zuvor beschriebenen Varianten erfindungsgemäßer Vorrichtungen .
Es zeigt :
Fig . 1 ein Ventil in einer perspektivischen Ansicht und
Fig . 2 ein Ventil aus dem Stand der Technik in einer Schnittdarstellung und
Fig . 3 ein erfindungsgemäßes Ventil in einer Schnittdarstellung und dazugehörende vergrößerte Detailansicht und
Fig . 4 das Ventil aus Fig . 3 in einer Schnittdarstellung ohne dargestellten Antrieb und
Fig . 5 eine Detailansicht einer Nutgeometrie eines erfindungsgemäßen Ventils in einer Schnittdarstellung und
Fig . 6 eine Detailansicht einer weiteren Nutgeometrie eines erfindungsgemäßen Ventils in einer Schnittdarstellung und
Fig . 7 eine Detailansicht einer weiteren Nutgeometrie eines erfindungsgemäßen Ventils in einer Schnittdarstellung und
Fig . 8 eine Detailansicht einer weiteren Nutgeometrie eines erfindungsgemäßen Ventils in einer Schnittdarstellung und Fig . 9 eine Detailansicht der Nutgeometrie des Ventils aus Fig . 7 in einer Schnittdarstellung und mit einem vorherrschenden Rückdruck .
Bei der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Aus führungsbeispiele der Erfindung erhalten in ihrer Funktion übereinstimmende Elemente auch bei abweichender Gestaltung oder Formgebung übereinstimmende Bezugs zahlen .
Zur besseren Übersicht sind in den Figuren nicht alle Bezugs zeichen gesetzt , obwohl die Elemente sehr wohl in den Figuren vorhanden sein können . Gleiche Bezugs zeichen bezeichnen j edoch funktionell und/oder konstruktiv gleiche Bauteile und Funktionseinheiten .
Fig . 1 zeigt ein Ventil 1 in einer perspektivischen Ansicht .
Das Ventil 1 verfügt über einen axial beweglichen Kolben 2 , wobei der Kolben 2 in einem Ventilsitz 3 angeordnet ist . Das Ventil 1 verfügt des Weiteren über einen Ventilkörper 4 . Ein Rückstellelement 5 wirkt auf den Kolben 2 . Das Ventil 1 ist bevorzugt als Sanitärventil im Sanitärbereich ausgebildet . Das Rückstellelement 5 ist bevorzugt als Feder ausgebildet .
Fig . 2 zeigt ein Ventil 1 aus dem Stand der Technik in einer Schnittdarstellung .
Das Ventil 1 verfügt über einen axial beweglichen Kolben 2 , wobei der Kolben 2 in einem Ventilsitz 3 angeordnet ist . Das Ventil 1 verfügt des Weiteren über einen Ventilkörper 4 . Ein Rückstellelement 5 wirkt auf den Kolben 2 . Der Kolben 2 weist eine umlaufende Nut 6 auf , welche über einen Nutgrund 7 verfügt . Der Nutgrund 7 wird durch Nutwände 8 , 9 begrenzt . Die Nutwände 8 , 9 sind orthogonal zu einer Kolbenachse 10 angeordnet . Die Kolbenachse 10 ist parallel zu einer Strömungsrichtung 11 angeordnet . Die Strömungsrichtung 11 wird durch einen Pfeil dargestellt . Als axiale Richtung wird die Richtung entlang der Strömungsrichtung 11 bezeichnet . Als radiale Richtung wird die Richtung orthogonal zur Strömungsrichtung 11 bezeichnet . In der Nut 6 ist ein Dichtring 12 angeordnet . Der Dichtring 12 berührt den Nutgrund 7 in einem Kontaktpunkt 13 . Im Stand der Technik ist es so , dass die Nut 6 typischerweise eine rechteckförmige Geometrie aufweist ; das heißt , dass der Abstand zwischen dem Nutgrund 7 und der Kolbenachse 10 konstant ist . Dies kann zu ungewollten Belastungen auf den Dichtring 12 führen und zu Problemen bei der Einsteilbarkeit des Öf fnungs- und Schließdruckes des Ventils 1 führen . Die Erfindung setzt hier an und möchte die Nachteile aus dem Stand der Technik umgehen beziehungsweise beheben .
Fig . 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Ventil 1 in einer Schnittdarstellung und eine dazugehörende vergrößerte Detailansicht .
Das Ventil 1 hat hier ähnliche Elemente wie das Ventil 1 der Fig . 2 , wobei Fig . 2 den Stand der Technik darstellt , und werden hier nicht gesondert beschrieben .
Der Kolben 2 ist in dem Ventilsitz 3 angeordnet . Der Dichtring 12 wird von außen von einer Gegenkontakt fläche 13a an einem Berührungspunkt 20 kontaktiert , wobei die Gegenkontakt fläche 13a zum Ventilsitz 3 gehört und schräg zu der Kolbenachse 10 angeordnet ist . Der Dichtring 12 verfügt über ein axiales Spiel 22 in der Nut 6 . Alternativ kann die Gegenkontakt fläche 13a gekrümmt sein . Fig . 3 unterscheidet sich von Fig . 2 dadurch, dass die Nut 6 über eine alternative Nutgeometrie verfügt . Der Nutgrund 7 umfasst zwei Flächen, welche in einem Winkel einander zulaufen . Bevorzugt ist der Winkel kleiner als 180 ° , besonders bevorzugt kleiner als 175 ° . Im Kontaktbereich der zwei Flächen und zwischen dem Kontaktbereich der zwei Flächen um dem Dichtring 12 wird eine Ausnehmung 14 ge formt . Der Dichtring 12 kontaktiert den Nutgrund 7 an zwei Kontaktpunkten 13 , welche sich j eweils oberhalb und unterhalb der Ausnehmung 14 befinden . Die Begri f fe oberhalb und unterhalb sind in Bezug zur Strömungsrichtung zu verstehen . Der Dichtring 12 kontaktiert hierbei nicht die Nutwände 8 , 9 . Der Dichtring 12 hat ein axiales Spiel 22 in der Nut 6 . Der Dichtring 12 kontaktiert des Weiteren die Gegenkontakt fläche 13a des Ventilsitzes 3 am Berührungspunkt 20 . Der Dichtring 12 ist im vorliegenden Aus führungsbeispiel als Rundschnurring, vorzugsweise als O-Ring, ausgebildet . Durch die Ausbildung der Ausnehmung 14 , welche in dem oben genannten Winkel zulaufend ist , wird gewährleistet , dass kein Kontakt zwischen dem Nutgrund 7 und dem Dichtring 12 in einem Bereich des Äquators der Schnur des Dichtrings 12 besteht , wobei in dem Bereich des Äquators der Schnur des Dichtrings 12 sich häufig Fehlstellen aufgrund des Herstellprozesses von Dichtringen 12 befinden . Die Erfindung schaf ft hier somit eine Abhil fe .
Der Nutgrund 7 weist eine Zone auf , welche mit der Gegenkontakt fläche 13a einen Winkel nicht größer als 20 ° , bevorzugt einen Winkel nicht größer als 10 ° , besonders bevorzugt einen Winkel nicht größer als 5 ° , einschließt .
Fig . 4 zeigt das Ventil 1 aus Fig . 3 in einer Schnittdarstellung ohne expli zit dargestellten Antrieb 15 .
Der Antrieb 15 des Kolbens 2 kann beispielsweise ein Schraubantrieb und zusätzlich oder alternativ ein hydraulischer Antrieb sein . Der Schraubantrieb kann mechanisch und zusätzlich oder alternativ elektrisch anfahrbar sein und die Position des Kolbens 2 verstellen . Der hydraulische Antrieb kann durch eine hydraulische Kraft charakterisiert sein, welche den Kolben 2 verstellen kann . Es sind auch alternative Antriebe 15 denkbar .
Fig . 5 zeigt eine Detailansicht einer Nutgeometrie eines erfindungsgemäßen Ventils 1 in einer Schnittdarstellung . Der Abstand zwischen dem Nutgrund 7 und der Kolbenachse 10 ist hier variabel . Der Nutgrund 7 umfasst hier drei Bereiche : ein Schrägbereich 16 , in welchem der Nutgrund 7 schräg zur Kolbenachse 10 angeordnet ist , ein Konstantbereich 17 , in welchem der Nutgrund 7 parallel zur Kolbenachse 10 angeordnet ist , und ein Stufenbereich 18 , in welchem eine Stufe 19 ausgebildet ist . Bevorzugt ist die Stufe 19 abgerundet . In Strömungsrichtung 11 ist die Abfolge der Bereiche folgend : Schrägbereich 16 , Konstantbereich 17 , Stufenbereich 18 . Der Dichtring 12 kontaktiert den Nutgrund 7 an zwei Kontaktpunkten 13 , wobei einer der zwei Kontaktpunkte 13 sich im Schrägbereich 16 befindet und der andere der zwei Kontaktpunkte 13 sich im Stufenbereich 18 befindet . Der Dichtring 12 kontaktiert den Ventilsitz 3 an der Gegenkontakt fläche 13a in dem Berührungspunkt 20 . Die Gegenkontakt fläche 13a ist schräg zur Kolbenachse 10 angeordnet . Die Gegenkontakt fläche 13a kann alternativ gekrümmt sein . Der Dichtring 12 hat auf beiden axialen Seiten ein Spiel 22 in der Nut 6 .
Im Schrägbereich 16 weist der Nutgrund 7 eine Schräge auf , welche mit der Kolbenachse 10 einen Winkel kleiner 45 ° und zusätzlich oder alternativ einen Winkel größer 0 ° , bevorzugt einen Winkel größer als 5 ° , einschließt .
Der Nutgrund 7 verfügt über eine Ausnehmung 14 , sodass ein Äquator der Schnur des Dichtrings 12 kontaktfrei bleibt . Die Ausnehmung 14 ist im vorliegenden Beispiel keil förmig, sie kann aber alternativ auch über andere Formen verfügen . Die Ausnehmung 14 befindet sich hierbei zwischen dem Schrägbereich 16 und der Stufe 19 .
Die Normalvektoren des Nutgrundes 7 im Schrägbereich 16 und der Gegenkontakt fläche 13a schließen einen Winkel ein, welcher stumpf ist . Die Nutwände 8, 9 sind im Bezug zu dem Dichtring 12 kontaktfrei.
Die Anordnung der Kontaktpunkte 13 sorgt dafür, dass die mechanische Belastung des Dichtrings 12 relativ gering ist.
Fig. 6 zeigt eine Detailansicht einer weiteren Nutgeometrie eines erfindungsgemäßen Ventils 1 in einer Schnittdarstellung.
Die Nut 6 verfügt über die Nutwände 8, 9 und den Nutgrund 7. Der Nutgrund 7 umfasst hier drei Bereiche: den Stufenbereich 18, in welchem die Stufe 19 ausgebildet ist, welche bevorzugt abgerundet ist, den Konstantbereich 17, in welchem der Nutgrund 7 parallel zur Kolbenachse 10 angeordnet ist, und den Schrägbereich 16, in welchem der Nutgrund 7 schräg zur Kolbenachse 10 angeordnet ist. Der Nutgrund 7 weist eine Zone (in vorliegenden Fall den Schrägbereich 16) auf, welche mit der Gegenkontakt fläche 13a einen Winkel nicht größer als 20°, bevorzugt einen Winkel nicht größer als 10°, besonders bevorzugt einen Winkel nicht größer als 5°, einschließt. Die Gegenkontakt fläche 13a ist schräg zur Kolbenachse 10 angeordnet. Die Gegenkontakt fläche 13a kann alternativ gekrümmt sein. In Strömungsrichtung 11 ist die Abfolge der Bereiche folgend: Stufenbereich 18, Konstantbereich 17, Schrägbereich 16. Der Dichtring 12 kontaktiert den Nutgrund 7 an zwei Kontaktpunkten 13, wobei der eine Kontaktpunkt 13 im Stufenbereich 18 und der andere Kontaktpunkt 13 im Schrägbereich 16 ist.
Der Dichtring 12 kontaktiert den Ventilsitz 3 an der Gegenkontakt fläche 13a im Berührungspunkt 20. Die Normalvektoren des Nutgrundes 7 im Schrägbereich 16 und der Gegenkontakt fläche 13a schließen einen Winkel ein, welcher spitz ist. Ein spitzer Winkel definiert einen Winkel zwischen 0° und 90°. Ein stumpfer Winkel definiert einen Winkel zwischen 90° und 180°.
Eine Verbindungslinie zwischen dem Kontaktpunkt 13, welcher im Schrägbereich 16 liegt und zwischen dem Nutgrund 7 und dem Dichtring 12 ausgebildet ist , und dem Berührungspunkt 20 bildet eine Gerade welche durch ein Zentrum der Schnur des Dichtrings 12 verläuft .
Hierbei kann das Zentrum beispielsweise durch ein Gebiet charakterisiert sein, dass sich mit einem Radius von nicht mehr als 10% , insbesondere nicht mehr als 5% , einer Schnurstärke des Dichtrings 12 und/oder mit einem Radius von höchstens einem Fünf fachen, insbesondere höchstens einem Doppelten, einer Fertigungstoleranz des Dichtrings 12 um einen Schnurmittelpunkt des Dichtrings 12 erstreckt .
Die Nutwände 8 , 9 sind im Bezug zu dem Dichtring 12 kontaktfrei . Der Dichtring 12 verfügt über ein axiales Spiel 22 in der Nut 6 . Die Anordnung der Kontaktpunkte 13 sorgt dafür, dass die mechanische Belastung des Dichtrings 12 relativ gering ist .
Der Nutgrund 7 verfügt über eine Ausnehmung 14 , sodass ein Äquator der Schnur des Dichtrings 12 kontaktfrei bleibt . Die Ausnehmung 14 ist im vorliegenden Aus führungsbeispiel keil förmig, sie kann aber alternativ auch andere Formen annehmen . Die Ausnehmung 14 befindet sich hierbei zwischen dem Schrägbereich 16 und der Stufe 19 .
Fig . 7 zeigt eine Detailansicht einer weiteren Nutgeometrie eines erfindungsgemäßen Ventils 1 in einer Schnittdarstellung .
Der Abstand zwischen dem Nutgrund 7 und der Kolbenachse 10 (nur schematisch dargestellt ) ist variabel . Der Dichtring 12 kontaktiert den Nutgrund 7 in dem Kontaktpunkt 13 . Ein Krümmungsradius des Nutgrundes 7 ist größer als ein Krümmungsradius der Schnur des Dichtrings 12 . Der Dichtring 12 kontaktiert zusätzlich die Gegenkontakt fläche 13a des Ventilsitzes 3 . Die Gegenkontakt fläche 13a ist schräg zur Kolbenachse 10 angeordnet . Die Gegenkontakt fläche 13a kann alternativ gekrümmt ausgebildet sein . Die Nutwände 8 , 9 sind im Bezug zum Dichtring 12 kontaktfrei . Der Dichtring 12 verfügt auf beiden Seiten zu den Nutwänden 8 , 9 über das axiale Spiel 22 in der Nut 6 . Der Dichtring 12 kann in einem dynamisch belasteten Zustand an dem gekrümmten Nutgrund 7 abgleiten . Die spezielle hier beschriebene Konstruktion der Nutgeometrie hat den Vorteil , dass der Dichtring 12 nur geringfügig belastet wird, was seine Lebensdauer erhöhen kann . Um den Kontaktpunkt 13 kann ein Axialbereich 21 definiert werden, in welchem der Abstand zwischen der Kolbenachse 10 und dem Nutgrund 7 mindestens zwei verschiedene Werte einnimmt . Der Axialbereich 21 kann beliebig um den Kontaktpunkt 13 gelegt werden, sowohl symmetrische Anordnungen zum Kontaktpunkt 13 als auch nicht-symmetrische Anordnungen zum Kontaktpunkt 13 sind möglich .
Die Nut 6 verfügt über einen gekrümmten Bereich 19a .
Fig . 8 zeigt eine Detailansicht einer weiteren Nutgeometrie eines erfindungsgemäßen Ventils 1 in einer Schnittdarstellung . Fig . 8 zeigt eine annähernd ähnliche Nutgeometrie wie Fig . 7 .
Der Abstand zwischen dem Nutgrund 7 und der Kolbenachse 10 (hier schematisch dargestellt ) ist variabel . Der Nutgrund 7 umfasst zwei gekrümmte Bereiche 19a, 19b . Die Krümmungsradien des gekrümmten Bereichs 19a und des gekrümmten Bereichs 19b sind gleich groß . Der Krümmungsradius der gekrümmten Bereiche 19a, 19b ist größer als der Krümmungsradius der Schnur des Dichtrings 12 .
Der Nutgrund 7 verfügt über eine Ausnehmung 14 , an welcher der Äquator der Schnur des Dichtrings 12 kontaktfrei bleibt . Dies ist der Hauptunterschied zwischen Fig . 7 und Fig . 8 . Die Ausnehmung 14 ist im vorliegenden Aus führungsbeispiel muldenförmig ausgebildet . Die Ausnehmung 14 kann alternativ keil förmig oder winkelig ausgebildet sein . Die Ausnehmung 14 kann alternativ teilkreis förmig sein . Die Ausnehmung 14 ist zwischen dem gekrümmten Bereich 19a und dem gekrümmten Bereich 19b angeordnet .
Der Dichtring 12 kontaktiert den Nutgrund 7 am gekrümmten Bereich 19a und dem gekrümmten Bereich 19b . Der Dichtring 12 kontaktiert zusätzlich am Berührungspunkt 20 die Gegenkontakt fläche 13a, welche schräg zur Kolbenachse 10 angeordnet ist . Die Gegenkontakt fläche 13a kann alternativ gekrümmt ausgebildet sein . Die Nutwände 8 , 9 bleiben im Bezug zum Dichtring 12 kontaktfrei . Der Dichtring 12 verfügt über das bereits erwähnte axiale Spiel 22 in der Nut 6 .
Das Design der Nutgeometrie im vorliegenden Aus führungsbeispiel sorgt dafür, dass die mechanischen Belastungen auf den Dichtring 12 in statischen oder dynamischen Zuständen minimiert werden .
Fig . 9 zeigt eine Detailansicht der Nutgeometrie des Ventils 1 aus Fig . 7 in einer Schnittdarstellung .
Im vorliegenden Aus führungsbeispiel herrscht ein Rückdruck vor . Der Dichtring 12 kontaktiert hierbei den Nutgrund 7 in dem Kontaktpunkt 13 und die Nutwand 9 . Die andere Nutwand 8 bleibt im Bezug zum Dichtring 12 kontaktfrei . Der Dichtring 12 kontaktiert zusätzlich die Gegenkontakt fläche 13a an dem Berührungspunkt 20 . Die Gegenkontakt fläche 13a ist schräg zur Kolbenachse 10 ( schematisch dargestellt ) ausgebildet . Die Gegenkontakt fläche 13a kann alternativ gekrümmt ausgebildet sein . Der Rückdruck ist charakterisiert durch einen Druck welcher entgegen dem typischerweise vorherrschenden Strömungsdruck wirkt . Dies kann beispielsweise in einem Rückflussverhinderer der Fall sein .
Die Nut 6 verfügt über den gekrümmten Bereich 19a .
Es wird vorgeschlagen, dass bei einem Ventil 1 , wobei das Ventil 1 einen axial beweglichen Kolben 2 aufweist , wobei der Kolben 2 in einem Ventilsitz 3 angeordnet ist , wobei der Kolben eine umlaufende Nut 6 mit einem Nutgrund 7 aufweist , in welcher ein Dichtring 12 angeordnet ist , zumindest in einer axialen Schnittebene ein ( ortsabhängiger ) Abstand zwischen einer Kolbenachse 10 und dem Nutgrund 7 in einem Axialbereich 21 um einen Kontaktpunkt 13 zwischen dem Dichtring 12 und dem Nutgrund 7 mindestens zwei verschiedene Werte ( an zwei verschiedenen
Axialpositionen) einnimmt .
/ Bezugszeichenliste
Bezugszeichenliste Ventil Kolben Ventilsitz
Ventilkörper
Rückstellelement
Nut
Nutgrund
Nutwand
( andere ) Nutwand
Kolbenachse
Strömungsrichtung
Dichtring
Kontaktpunkt , Kontaktpunkte a Gegenkontakt fläche
Ausnehmung
Antrieb
Schrägbereich
Konstantbereich
Stufenbereich
Stufe a gekrümmter Bereich b ( anderer ) gekrümmter Bereich
Berührungspunkt
Axialbereich
Spiel
/ Ansprüche

Claims

Ansprüche Ventil (1) , insbesondere Sanitärventil, wobei das Ventil
(1) einen axial beweglichen Kolben (2) aufweist, wobei der Kolben (2) in einem Ventilsitz (3) angeordnet ist, wobei der Kolben (2) eine umlaufende Nut (6) mit einem Nutgrund (7) aufweist, in welcher ein Dichtring (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einer axialen Schnittebene ein Abstand zwischen einer Kolbenachse (10) und dem Nutgrund (7) in einem Axialbereich (21) um einen zwischen dem Dichtring (12) und dem Nutgrund (7) ausgebildeten Kontaktpunkt (13) mindestens zwei verschiedene Werte einnimmt. Ventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei verschiedenen Werte auf unterschiedlichen Seiten des Kontaktpunkts (13) liegen. Ventil (1) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontur des Nutgrunds (7) in dem oder einem Axialbereich (21) , insbesondere ein zweiter Kontaktpunkt
(13) , eine eindeutige Ruhelage des Dichtrings (12) an dem Nutgrund (7) , vorzugsweise entlang eines vollständigen Umlaufs des Dichtrings (12) um den Kolben (2) , definiert. Ventil (1) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einer axialen Schnittebene eine Verbindungslinie zwischen einem oder dem Kontaktpunkt (13) und einem Berührungspunkt (20) , wobei der Kontaktpunkt (13) zwischen dem Nutgrund (7) und dem Dichtring (12) ausgebildet ist und der Berührungspunkt (20) zwischen dem Dichtring (12) und dem Ventilsitz (3) ausgebildet ist, eine Gerade bildet, welche durch ein Zentrum einer Schnur des Dichtrings (12) verläuft . Ventil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (12) über ein axiales Spiel (22) in der Nut (6) verfügt. Ventil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialbereich (21) nicht größer ist als ein Viertel, insbesondere nicht größer als ein Achtel, einer axialen Erstreckung des Dichtrings (12) und/oder dass der Axialbereich (21) beliebig klein wählbar ist. Ventil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückstellelement (5) , insbesondere eine Feder, auf den Kolben (2) wirkt. Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (3) eine
Gegenkontakt fläche (13a) aufweist, an welcher der Dichtring (12) vorzugsweise dicht anliegt. Ventil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkontakt fläche (13a) schräg und/oder gekrümmt zu der Kolbenachse (10) angeordnet ist. Ventil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutgrund (7) eine Zone aufweist, welche mit der Gegenkontakt fläche (13a) einen Winkel nicht größer als 20°, bevorzugt einen Winkel nicht größer als 10°, besonders bevorzugt einen Winkel nicht größer als 5°, einschließt . Ventil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutgrund (7) über eine Ausnehmung (14) verfügt, sodass ein Äquator der Schnur des Dichtrings (12) kontaktfrei bleibt. Ventil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutgrund (7) über mindestens eine, insbesondere abgerundete, Stufe (19) verfügt, welche den Dichtring (12) kontaktiert. Ventil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutgrund (7) einen Krümmungsradius aufweist, welcher größer ist als ein Krümmungsradius der Schnur des Dichtrings (12) . Ventil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutgrund (7) eine Schräge aufweist, welche mit der Kolbenachse (10) einen Winkel kleiner als 45° und/oder größer als 0°, insbesondere größer als 5°, einschließt. Ventil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb (15) des Kolbens (2) über eine Antriebsvorrichtung, insbesondere einen Schraubantrieb und/oder einen hydraulischen Antrieb, erreicht wird. Ventil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (14) muldenförmig oder in einem Winkel zulaufend ist, insbesondere wobei der Winkel kleiner als 180°, insbesondere kleiner als 175°, ist . Ventil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (12) als Rund- und/oder Ovalschnurring, insbesondere als O-Ring, ausgebildet ist. Ventil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (12) an mindestens einer Nutwand (8, 9) kontaktfrei bleibt, insbesondere wobei die Nutwand (8, 9) orthogonal zu der Kolbenachse angeordnet ist. Ventil (1) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im geschlossenen Zustand des Ventils (1) ein Kontaktpunkt (13) zwischen dem Dichtring (12) und dem Nutgrund (7) beabstandet zu einem Äquator des Dichtrings
(12) angeordnet ist.
/ Zusammenfassung
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