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Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil mit einem Ventilgehäuse und einer darin axial verstellbar gelagerten Ventilspindel, welche unter Abdichtung mittels einer Spindeldichtung durch eine Führungsbohrung eines gehäusefesten Teils in einen von Fluid durchströmbaren oder durchströmten Durchströmungsraum geführt ist und zum Variieren der Durchflussmenge mit mindestens einer Komponente eines Ventileinsatzes versehen ist.
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Ein Ventil dieser Art ist in der
EP 0 650 109 A1 angegeben. Bei diesem bekannten, als Druckminderer ausgebildeten Ventil ist eine im Innern eines Ventilgehäuses axial verstellbar gelagerte Ventilspindel mit einer zwischen einem Gehäuseoberteil und einem Gehäuseunterteil fest angeordneten Membran verbunden und ragt mit einem unteren Abschnitt in einen von Flüssigkeit durchströmten Raum in dem Gehäuseunterteil zwischen einem Einlassanschluss und einem Auslassanschluss, um mittels einer Absperrkomponente eines Ventileinsatzes die Durchflussmenge einzustellen bzw. den Durchfluss zu unterbinden. Der in den Durchströmungsraum ragende Abschnitt der Ventilspindel, dort als Ventilstößel bezeichnet, ist dazu mit einem Ventilteller versehen, der mit einem Ventilsitz zusammenwirkt. Der Ventilstößel durchsetzt eine unterhalb der Membran angeordnete, in einem Druckminderereinsatz angeordnete Führungsbohrung, wobei in dem Druckminderereinsatz eine Abdichtung gegenüber einer auf den Ventilstößel angeordneten konusartigen Verdickung vorgenommen ist.
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Allgemein ist es bei Ventilen mit einem Ventilgehäuse und einer darin axial verstellbar gelagerten Ventilspindel üblich, die zylindrische Ventilspindel bzw. den zylindrischen Ventilstößel in einer umgebenden Führungsbohrung mit einem in. eine umlaufende Innennut in der Bohrungswandung eingesetzten, radial innen dichtenden Dichtelement abzudichten. Häufig ist dabei das die Führungsbohrung aufweisende Führungselement zweiteilig ausgeführt, wobei die Innennut in Trennbereich der beiden Bauteile angeordnet ist, um den Aufbau zu vereinfachen und die beiden Bauteile z. B. kostengünstig im Kunststoff-Spritzgussverfahren herzustellen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Art bereitzustellen, das insbesondere auch bei Anwendungen im Trinkwasserbereich eine für die Anwendung und Montage günstige Herstellungsweise ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird bei einem Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Spindeldichtung in eine in der Spindeloberfläche ausgebildete, umlaufende Ringnut eingesetzt ist und radial außen dichtend auf der Innenfläche der Führungsbohrung gleitend mit dieser zusammenwirkt.
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Mit diesen Maßnahmen werden bei vereinfachtem Aufbau erweiterte Gestaltungsmöglichkeiten erhalten, wobei gleichzeitig eine zuverlässige Führungs- und Dichtfunktion gewährleistet sind. Insgesamt lässt sich dabei auch die Ventilspindel (Ventilstößel) vereinfacht herstellen, da bezüglich ihrer Oberflächenbeschaffenheit nicht auf gute Gleiteigenschaften geachtet werden muss und die Nut in der Außenfläche einfach ausgebildet werden kann. Hingegen kann die Innenfläche der Führungsbohrung einfach mit hoher Oberflächengüte hergestellt werden, da keine Nut eingearbeitet werden muss. Das die Führungsbohrung aufweisende gehäusefeste Teil kann ohne Rücksicht auf eine einzubringende Dichtungsnut frei gestaltet werden.
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Eine für den Aufbau vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich dadurch, dass die Ventilspindel zumindest im Bereich der Ringnut und in ihrem axial an diese angrenzenden Bereich eine geringere Oberflächengüte aufweist als die als Gleitfläche ausgebildete Innenfläche der Führungsbohrung. Beispielsweise kann dadurch die Ventilspindel bzw. Stange in einfacher Fertigung gedreht werden, da dabei nicht auf eine geringe Rauigkeit und Reibeffekte zu achten ist. Beispielsweise kann das die Führungsbohrung aufweisende gehäusefeste Teil aus Kunststoff ausgebildet sein, wodurch sich fertigungstechnisch eine im Vergleich zu einem gedrehten Teil sehr gute Oberflächengüte der Gleitfläche (Innenfläche) ergibt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen bestehen darin, dass die Ventilspindel aus Metall und das die Führungsbohrung aufweisende gehäusefeste Teil aus Kunststoff und/oder Metall besteht. Auch dadurch werden der Aufbau und die Funktionsweise begünstigt.
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Eine weitere für den Aufbau und die Funktion vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass das gehäusefeste Teil ein in dem Ventilgehäuse fest integriertes oder eingebautes Zwischenteil zum Abtrennen des Durchströmungsraums von einem weiteren Teilraum des Ventilgehäuses ist. Auf diese Weise lässt sich vorteilhaft z. B. ein Druckminderungsventil gestalten.
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Verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten mit günstiger Herstellung und zuverlässiger Funktion bestehen darin, dass der weitere Teilraum ein Druckausgleichsraum ist, wobei zwischen diesem und dem Durchströmungsraum mindestens eine das Zwischenteil durchsetzende Druckausgleichsbohrung vorhanden ist, oder dass der weitere Teilraum ein von dem Durchströmungsraum fluiddicht abgetrennter Einstellraum ist, in dem Einstellelemente zum Einstellen einer Schließkraft des Ventils angeordnet sind.
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Bei solchen Ausführungsformen mit fest integriertem bzw. eingebautem Zwischenteil zum Abtrennen des Durchströmungsraums von einem weiteren Teilraum des Ventilgehäuses besteht eine vorteilhafte Ausführung darin, dass das Zwischenteil mit einem als Schließdichtung dienenden Dichtungsring versehen ist.
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Dabei kann das Zwischenteil vorteilhaft aus mindestens zwei Komponenten zusammengesetzt sein. Dadurch lässt sich z. B. eine gute Anpassung des Zwischenteils an unterschiedliche Teilfunktionen, wie Formung eines Strömungsraums, Einspannfunktion in dem Ventilgehäuse und/oder Führungs- und Dichtfunktion im mittleren Bereich vornehmen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich dabei dadurch, dass die mindestens zwei Komponenten einen die Führungsbohrung aufweisenden Innenteil und einen diesen umgebenden Außenring umfassen.
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Eine für den Aufbau und die Funktion vorteilhafte Ausgestaltung besteht dabei darin, dass der Dichtungsring in eine Ausnehmung des Außenrings eingesetzt ist und von einer radial nach außen vorstehenden Überlappung des Innenteils gehalten ist.
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Ein vorteilhafter Aufbau bei günstiger Herstellungsweise ergibt sich dadurch, dass das Zwischenteil in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren hergestellt ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein als Druckminderungsventil ausgebildetes Ventil im Längsschnitt und
- 2 einen vergrößerten Ausschnitt des Ventils nach 1.
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1 zeigt ein Ventil 1, das als Druckminderungsventil ausgebildet ist, und ein Ventilgehäuse 5 mit einem Gehäuseunterteil 50 und einem damit verbundenen, insbesondere aufgeschraubten, Gehäuseoberteil 52 aufweist. Das Gehäuseoberteil 52 umfasst einen Einstellraum 11, in dem Einstellkomponenten zum Variieren bzw. Regulieren einer Durchflussmenge eines durch das Gehäuseunterteil 50 strömenden Fluids, vorliegend einer Flüssigkeit, wie z. B. Trinkwasser, angeordnet sind. Die Einstellkomponenten weisen eine Einstelleinheit 8 sowie eine darin mit ihrer Oberseite abgestützte Feder 7 auf, die mit ihrer Unterseite auf einem Membranteller 422 einer Membraneinheit 42 abgestützt ist, wobei eine Membran 420 der Membraneinheit 42 zwischen dem Gehäuseoberteil 52 und dem Gehäuseunterteil 50 randseitig eingeklemmt und in ihrem zentralen Bereich von einem oberen Abschnitt einer Ventilspindel 43 (Ventilstößel) unter fester, dichter Verbindung durchsetzt ist, so dass sich die Ventilspindel 43 relativ zu dem Ventilgehäuse 5 vorliegend konzentrisch zur Gehäuseachse A in axialer Richtung bei Auslenkung der Membran 420 mit dieser (relativ zu ihr axial ortsfest) mitbewegt.
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In dem Gehäuseunterteil 50, das bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in seinem unteren Bereich von einem abnehmbaren Abdeckunterteil 51 abgeschlossen ist, befindet sich ein von dem Fluid, also vorliegend einer Flüssigkeit, durchströmter Durchströmungsraum 10 zwischen einem einströmseitigen Eingangsbereich 2 und einem ausströmseitigen Ausgangsbereich 3. In dem Durchströmungsraum 10 ist ein Ventileinsatz 4 angeordnet, der mit dem unteren Abschnitt der Ventilspindel 43 verbunden ist und ein Schließelement 40 aufweist, welches durch eine in einer Zwischenwand 53 des Gehäuseunterteils 50 vorhandene Öffnung axial beweglich geführt ist und einen Durchströmkanal 400 sowie eine Dichtfläche 401 in seinem oberen Randbereich aufweist. Das Schließelement 40 ist umfangsseitig in der Öffnung der Zwischenwand 53 mittels eines Dichtungselements 44 abgedichtet geführt und die Dichtfläche 401 kann dichtend in Anlage an einen Dichtungsring 413 an der Unterseite eines Zwischenteils 41 gebracht werden, um den Durchfluss des Fluids durch den Durchströmungsraum 10 zu unterbinden.
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Wie in 2 vergrößert dargestellt, bildet das Zwischenteil 41 mit dem Dichtungsring 413 eine Abtrennung des Durchströmungsraums 10 von einem in dem Ventilgehäuse 5 angeordneten weiteren Teilraum, nämlich vorliegend einem zwischen der Oberseite des Zwischenteils 41 und der Unterseite der Membran 420 liegenden Zwischenraum bzw. Druckausgleichsraum (Regeldruckraum), und weist eine zentrale Führungsbohrung 414 auf, durch die die Ventilspindel 43 axial verschieblich und mittels einer Spindeldichtung 430 abgedichtet geführt ist, um das an der Ventilspindel 43 axial unverschieblich, also mit diesem zusammen verschieblich geführte Schließelement 40 zum Variieren der Durchflussmenge des Fluids in vorgegebener Weise zu verstellen. Die Spindeldichtung 430 ist in eine umlaufende Ringnut 431 der Ventilspindel 43 eingesetzt und dichtet mit ihrer radial außen liegenden Seite die Durchführung der Ventilspindel 43 in der Führungsbohrung 414 unter Gleitführung ab. Die Ventilspindel 43 besitzt zumindest in ihrem Durchführungsbereich durch die Führungsbohrung 414 einschließlich ihres Verstellbereichs einen gleichbleibenden, insbesondere kreiszylindrischen Querschnitt. Die die Führungsbohrung 414 umgebende Innenfläche bzw. Gleitfläche besitzt für gute Gleiteigenschaften eine hohe Oberflächengüte, d. h. geringe Rauheit bzw. Rautiefe. Die Ventilspindel 43 hingegeben bedarf in Folge dieser Ausbildung relativ zur Gleitfläche einer lediglich geringen Oberflächengüte und kann entsprechend günstig z. B. in üblicher Weise durch Drehen gefertigt werden, da an ihr keine Reibeffekte auftreten. Vorteilhaft kann das Zwischenteil 41 zumindest im Bereich der Führungsbohrung 414 bzw. eines in seinem mittleren Bereich eingesetzten Innenteils 410 aus Kunststoff z. B. im Spritzgussverfahren hergestellt werden, wodurch sich eine entsprechend hohe Oberflächengüte mit einfachen Maßnahmen erreichen lässt.
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Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Zwischenteil 41 im Zentrum das mit der Führungsbohrung 414 versehene Innenteil 410 sowie einen mit diesem verbundenen, es umgebenden Außenring 411 auf. An der Unterseite des Zwischenteils 41 ist in dem Außenring 411 im Übergangsbereich zu dem Innenteil 410 eine Aussparung eingebracht, in die der mit der Dichtfläche 401 des Schließelements 40 zusammenwirkende Dichtungsring 413 eingesetzt ist. Der Dichtungsring 413 wird mittels eines radial nach außen vorstehenden Rands des Innenteils 410 an seiner Unterseite in einem radial innen liegenden Bereich gehalten, so dass seine radial außen liegende Unterseite genügend Fläche zum Abdichten im Zusammenwirken mit der Dichtfläche 401 bietet. Der Innenteil 410 kann in seinem zentralen Bereich um die Führungsbohrung 414 axial eine relativ große Ausdehnung aufweisen, so dass sich für die axiale Verschiebung der Ventilspindel 43 eine gute Führung und genügender Gleitweg für die Spindelabdichtung 430 ergibt.
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Das Zwischenteil 41, das also z. B. aus zwei oder mehr Komponenten (Innenteil, Außenring, Dichtungsring) ausgebildet ist, kann vorteilhaft in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren hergestellt werden, wodurch eine einfache Montage erreicht wird.
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Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Druckminderungsventil ist in dem Zwischenteil 41 radial außerhalb des Dichtungsrings 413 eine Anordnung von Durchgangsbohrungen 412 vorhanden, über die eine Verbindung von dem Durchströmungsraum 10 zu dem Zwischenraum 421 zum Beeinflussen bzw. Einregulieren der Durchflussmenge hergestellt ist, indem sich ein in dem Durchströmungsraum 10 einstellender Druck als Gegendruck zu einem durch die Feder 7 bewirkten Druck unterhalb der Membran 420 aufbaut.
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Das Zwischenteil 41 ist mit seinem äußeren umlaufenden Rand zusammen mit der Membran 420 im Verbindungsbereich zwischen dem Gehäuseunterteil 50 und dem Gehäuseoberteil 52 fest eingespannt. Alternativ kann die Einspannung des Zwischenteils 41 und der Membraneinheit 42 auch separat vorgenommen werden.
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Wie aus 1 ersichtlich, ist in dem Durchströmungsraum 10 unterhalb der Zwischenwand 53 ein Ventilkäfig 6 eingesetzt, der beispielsweise auf der Innenseite des Abdeckunterteils 51 abgestützt ist und mit seinem oberen umlaufenden Rand das Dichtungselement 44 auf dessen Unterseite abstützt und in einer angepassten Aussparung der Zwischenwand 53 festgelegt.
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Die dargestellte Ausbildung mit der radial außen dichtenden Spindeldichtung 430 in der Führungsbohrung 414 legt den Grundstein für eine fertigungstechnische Optimierung von Ventilen, insbesondere im Zusammenhang mit der Anwendung im Trinkwasserbereich, wie z. B. bei Druckminderern, bietet jedoch auch Vorteile bei vergleichbaren anderen Ventilen mit geführter Ventilspindel.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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