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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Ventil mit einem in einem Ventilgehäuse längsverschieblichen
Ventilkörper,
der mindestens eine in einer umlaufenden Nut angeordnete erste Dichtung
zum fluiddichten Abdichten eines filtergehäuse- oder bioreaktorseitig
angeordneten Ventileinlasskanals, der in einem Ventilauslasskanal
des Ventilkörpers
mündet,
aufweist.
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Stand der Technik
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Aus
dem Sartorius-Labor-Katalog sind so genannte MidiCaps®-Filtereinheiten für die Druckfiltration
bekannt, die ein Ablass- und Entlüftungsventil mit doppelter
O-Ring-Dichtung aufweisen. Die bekannten Ventile, soweit sie zur
Entlüftung
bzw. Entgasung der Filtereinheit bzw. des Filtergehäuses der
Filtereinheit genutzt werden, sind am oberen Deckelteil des Filtergehäuses und,
soweit sie als Ablassventil genutzt werden, am unteren Deckel bzw.
der unteren Gehäusekappe
befestigt. Die bekannten Ventile weisen einen in einem Ventilgehäuse längsverschieblichen
Ventilkörper
auf, der mindestens ein in einer umlaufenden Nut angeordnete erste
Dichtung zum fluiddichten Abdichten eines deckelseitig angeordneten
Ventileinlasskanals, der in einem Ventilauslasskanal des Ventilkörpers mündet, aufweist.
Ein zweiter O-Ring dichtet den längsverschieblichen
Ventilkörper gegenüber einer
Aufnahmebohrung des Ventilgehäuses
ab.
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Nachteilig
bei dem bekannten Ventil, das sich grundsätzlich bewährt hat, ist, dass die O-Ringe bzw.
Schnurringdichtungen gesondert montiert werden müssen. Dabei können, zumindest
beim Benutzer, falsche Dichtungen eingesetzt oder gar eine der Dichtungen
weggelassen werden.
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Weiterhin
ist aus der
EP 1 156
538 B1 eine Stopfenanordnung zum gasdichten Verschließen einer
Zellenöffnung
eines Akkumulators bekannt. Dabei weist ein Verschlussstopfen an
seinem Umfang eine Nut mit einer angeformten Runddichtung auf. Die
Runddichtung wurde in einem Zweikomponenten-Spritzgieß-Verfahren angeformt. Dabei
wird die Nut durch die Runddichtung komplett ausgefüllt.
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Weiterhin
ist aus der
DE
10 2005 033 665 A1 ein Aufnahmeteil für einen Stecker bekannt, das
in einer innen umlaufenden Nut eine eingespritzte Dichtung aufweist.
Auch hierbei wird die Nut komplett mit dem Dichtmaterial ausgefüllt.
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Nachteilig
beim kompletten Ausfüllen
einer Nut mit dem Material der Dichtung ist, dass der zur Volumendeformation
notwendige Freiraum außerhalb
der Nut geschaffen werden muss.
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Nachteilig
ist insbesondere, dass die Toleranzen zwischen Adapter und Aufnahmeöffnung geändert werden
müssen,
um Freiraum für
die Volumendeformation zu schaffen.
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Weiterhin
sind aus der
DE 699
37 449 T2 und der
US
3861646 A Ventile mit jeweils einem Ventilkörper, dessen
Dichtung angespritzt ist, bekannt. Die Dichtungen weisen ebenfalls
zu den begrenzenden Seitenwänden
der Ventilkörper
keinen Abstand auf.
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Nachteilig
beim kompletten Ausfüllen
der jeweiligen Aufnahmenut mit dem Material der Dichtung ist auch
hier, dass der zur Volumendeformation notwendige Freiraum jeweils
außerhalb
der Nut geschaffen werden muss.
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Weiterhin
ist aus der
DE 44 22
842 C1 eine Vorrichtung mit einem Gehäuse mit mindestens zwei Einzelteilen
bekannt, die unter Verwendung elastischen Dichtungsmaterials flüssigkeitsdicht
miteinander verbunden sind. Mindestens eines der Einzelteile weist
zwei Materialkomponenten auf, deren eine das Dichtungsmaterial ist
und eine Dichtung bildet, wobei höchstens eine der beiden Materialkomponenten
als Vorformling oder Einlegeteil in einer Spritzform mit dem Dichtungsmaterial
durch Anspritzen verbunden ist, oder aber beide Komponenten in einer
Zweikomponenten-Spritzform, also einer Spritzform mit zwei Kavitäten, zusammengespritzt
sind.
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Schließlich ist
aus der
DE 43 21 927
C2 eine Filtereinheit mit einer Entgasungsvorrichtung bekannt,
die in einem oberen Bereich des Filtergehäuses einen Entgasungsstutzen
mit einem Entgasungsventil aufweist.
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Aufgabenstellung
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, das bekannte Ventil so
zu verbessern, dass auf eine separate Montage der Dichtung verzichtet werden
kann. Weiterhin soll eine Veränderung
der Toleranzen zwischen Ventilkörper
und Aufnahmeöffnung
möglichst
vermieden werden, um sowohl den Einsatz erfindungsgemäßer Ventilkörper als
auch alter bekannter Ventilkörper
in bereits vorhandene Ventilgehäuse
zu ermöglichen.
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Darstellung der Erfindung
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Die
Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1
dadurch gelöst,
dass die Dichtung auf eine Basisfläche der umlaufenden Nut aufgespritzt
ist und dass die Dichtung zu mindestens einer die Basisfläche begrenzenden
Seitenwand der Nut einen Abstand aufweist.
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Dadurch,
dass die Dichtung auf eine Basisfläche der umlaufenden Nut aufgespritzt
ist, kann auf eine separate Montage verzichtet werden. Gleichzeitig
ist sichergestellt, dass der vom Hersteller freigegebene, korrekte
Dichtring aus dem vorgesehenen Material in der Nut des Adapters
angeordnet ist. Durch den Abstand der Dichtung zu mindestens einer die
Basisfläche
begrenzende Seitenwand der Nut entsteht ein Raum zur Aufnahme des
Deformationsvolumens der Dichtung beim Einsatz in die zylindrische
Aufnahmeöffnung
des Bodenteils. Eine Änderung
der Toleranzen zwischen zylindrischer Aufnahmeöffnung des Ventilgehäuses und
der Außenform des
Ventilkörpers
kann somit unterbleiben. Dies bedeutet, dass sowohl neue Ventilkörper mit
der erfindungsgemäßen Dichtung
als auch alte Ventilkörper mit
einer bekannten Dichtung in vorhandene Ventilgehäuse von bekannten Filtergehäusen eingesetzt werden
können.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist die Dichtung mittig in der Nut angeordnet und weist
zu beiden, die Basisfläche
der Nut begrenzenden Seitenwänden
einen Abstand auf. Dies ist insbesondere bei Anspritzen einer Dichtung in
einer einzelnen Nut relativ einfach möglich.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der Ventilkörper
zylindrisch ausgebildet und weist einen zylindrischen Ansatz kleineren
Durchmessers mit der ersten Dichtung auf. Der zylindrische Ansatz
ist mit seinem verschlossenen freien Ende zum Abdichten mit der
ersten Dichtung aus dem Ventilauslasskanal in den Ventileinlasskanal
einschiebbar, wobei der Ansatz eine Querbohrung aufweist, über die
der Ventileinlasskanal im geöffneten
Zustand mit dem Ventilauslasskanal verbunden ist. Dabei weist zur
Abdichtung des Ventilkörpers
gegenüber
einer Aufnahmeöffnung
des Ventilgehäuses
der Ventilkörper
eine zweite Dichtung auf, die in einer zweiten umlaufenden Nut auf
deren Basisfläche
aufgespritzt ist.
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Die
erste und die zweite Dichtung sind dabei in zueinander parallel
angeordneten Nuten auf deren Basisflächen angespritzt, wobei die
Dichtungen an den beiden einander zugewandten inneren Seitenwänden der
Nuten abstandsfrei anliegen. Beim Spritzen werden die Abstände durch
entsprechende Werkzeugeinsätze
ausgefüllt.
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Als
besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, die beiden Dichtungen über mindestens
einen, bevorzugt zwei, in axialer und radialer Richtung verlaufende
Stege miteinander zu verbinden, d. h. im Übergangsbereich zum zylindrischen
Ansatz bzw. in der ringförmigen
Stirnfläche
des Ventilkörpers
verlaufen die Stege radial, während
sie im Übrigen
in axialer Richtung verlaufen. Dadurch werden die beiden miteinander
verbundenen Dichtungen in ihrer Lage gehalten bzw. stabilisiert.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist die Dichtung aus ihrer der Basis der Nut abgewandten
Seite konvex ausgebildet. Grundsätzlich
ist aber auch eine andere Form, beispielsweise eine doppelkonvexe
Form möglich,
so dass die außen
liegende Fläche
zwei abstandslos nebeneinander liegenden O-Ringen entspricht.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung sind die Dichtungen aus einem thermoplastischen Elastomer,
einem thermoplastischen Urethan oder aus Silikon ausgebildet.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung weist der Ventilkörper
auf seinem Umfang eine Kappe mit mindestens einer schraubenförmigen Nut
auf, in die radial außen
ein am Ventilgehäuse
angeordneter Führungszapfen
eingreift. Durch Drehen der Kappe ist der Ventilkörper schraubenförmig im
Ventilgehäuse
verschiebbar.
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Das
Ventilgehäuse
ist nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit
einem Filtergehäuse
bzw. dessen Endkappe oder einem Bioreaktor verschweißt. Das
Ventilgehäuse kann
aber auch direkt an das Filtergehäuse oder den Bioreaktor bzw.
deren Abdeckungen angeformt sein.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung und den beigefügten
Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
beispielhaft veranschaulicht sind.
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Kurzbeschreibungen der Zeichnungen
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1:
eine Seitenansicht eines Ventils mit einer Endkappe eines Filtergehäuses im
Schnitt,
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2:
eine Draufsicht auf das Ventil mit Filtergehäuse von 1 in verkleinerter
Darstellung,
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3:
eine Seitenansicht im Schnitt des Ventilkörpers von 1 mit
mittig angeordneten Dichtungen,
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4:
eine Seitenansicht im Schnitt eines Ventilkörper, dessen Dichtungen an
den beiden einander zugewandten inneren Seitenwänden der Nuten abstandsfrei
anliegen und
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5:
eine Seitenansicht des Ventilkörpers von 4 mit
gestrichelt angedeuteten Führungszapfen
im Ausriss.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Ein
Ventil 1 besteht im Wesentlichen aus einem Ventilgehäuse 2 und
einem Ventilkörper 3 mit
einer Dichtung 4.
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Das
Ventilgehäuse 2 ist
nach dem Ausführungsbeispiel
der 1 und 2 an einem Gehäusedeckel 5 bzw.
einer Gehäusekappe
eines nicht weiter dargestellten Filtergehäuses angeformt. Das Ventilgehäuse 2 weist
zur Aufnahme des Ventilkörpers 3 eine
zylindrische Öffnung 6 auf,
die filtergehäuseseitig
in einen Ventileinlasskanal 7 kleineren Durchmessers des
Gehäusedeckels 5 mündet.
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Der
Ventilkörper 3 ist
mit seinem zylindrischen Außenmantel 8 längsverschieblich
und drehbar in der zylindrischen Öffnung 6 des Ventilgehäuses 2 gelagert.
Zum Ventileinlasskanal 7 hin weist der Ventilkörper 3 an
seinem freien Ende einen zylindrischen Ansatz 9 auf, der
in den Ventileinlasskanal 7 einführbar ist. Der zylindrische
Ansatz 9 weist in einer umlaufenden ersten Nut 10 die
erste Dichtung 4 auf. Die erste Nut 10 weist eine
Basisfläche 11 auf,
die von zwei Seitenwänden 12, 13 begrenzt
wird. In der ersten Nut 10 ist die erste Dichtung 4 an
die Basisfläche 11 angespritzt.
Die erste Dichtung 4 weist gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3 mit
ihren Seitenflächen 14, 15 jeweils
einen Abstand 16, 17 zu den Seitenwänden 12, 13 auf.
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Der
Ventilkörper 3 weist
an seinem Außenmantel 8 eine
zweite umlaufenden Nut 18 mit einer Basisfläche 19 auf,
die von zwei Seitenwänden 20, 21 begrenzt
wird. In der zweiten Nut 18 ist auf die Basisfläche 19 eine
zweite Dichtung 22 angespritzt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3 ist
die zweite Dichtung 22 ebenfalls zentrisch in der Nut 18 angeordnet
und weist mit ihren Seitenflächen 23, 24 ebenfalls
einen Abstand 25, 26 zu den benachbarten Seitenwänden 20, 21 der
umlaufenden Nut 18 auf.
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Der
Ventilkörper 3 weist
einen zentrischen Ventilauslasskanal 27 auf, der am freien
Ende des Ansatzes 9 verschlossen und über eine Querbohrung 28 im
zylindrischen Ansatz 9 bei geöffnetem Ventil 1 den
Ventileinlasskanal 7 mit dem Ventilauslasskanal 27 verbindet.
Die Querbohrung 28 ist zwischen der ersten Dichtung 4 und
der den Ansatz 9 tragenden ringförmigen Stirnfläche 29 des
Ventilkörpers 3 angeordnet.
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Bei
geschlossenem Ventil 1 ist der Ventilkörper 3 mit seinem
zylindrischen Ansatz 9 in den Ventileinlasskanal 7 eingeführt, so
dass die Dichtung 4 eine fluiddichte Barriere zwischen
Ventileinlasskanal 7 und dem zylindrischen Ansatz 9 des
Ventilkörpers 3 bildet.
Bei geöffnetem
Ventil 1 ist der Ventilkörper 3 soweit zurückgezogen,
dass sich der zylindrische Ansatz innerhalb des größeren Ventilauslasskanals 27 befindet,
so dass der Ventileinlasskanal 7 über die Querbohrung 28 mit
dem Ventilauslasskanal 27 in Verbindung steht. Während die
erste Dichtung 4 nur bei geschlossenem Ventil dichtet,
gewährleistet
die zweite Dichtung 22 eine ständige Dichtung zwischen dem
Außenmantel 8 des
Ventilkörpers
und der zylindrischen Öffnung 6 des
Ventilgehäuses 2.
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Gemäß den Ausführungsbeispielen
der 4 und 5 liegen die beiden Dichtungen 4, 22 an
den beiden einander zugewandten inneren Seitenwänden 13, 20 der
in parallelen Ebenen angeordneten Nuten 10, 18 abstandsfrei
an. Die beiden Dichtungen 4, 22 sind über zwei
in axialer und in radialer Richtung verlaufende Stege 30 miteinander
verbunden.
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Der
Ventilkörper 3 weist
auf seinem Umfang eine Kappe 31 mit zwei schraubenförmigen Nuten 32 auf,
in die radial außen
ein am Ventilgehäuse 2 angeordneter
Führungszapfen 33 eingreift.
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Durch
Drehen der Kappe 31 ist der Ventilkörper 3 schraubenförmig im
Ventilgehäuse 2 verschiebbar.
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Ein
nicht weiter dargestelltes Werkzeug zur Herstellung eines Ventilkörpers 1 besteht
beispielsweise aus zwei Kavitäten
in einer feststehenden Werkzeughälfte
und einer drehbaren Werkzeugplatte auf einer beweglichen Werkzeughälfte. Nach
jedem Spritzvorgang öffnet
das Werkzeug und die drehbare Werkzeugplatte transportiert das in
der ersten Kavität gefertigte
Kunststoffteil vor die zweite Kavität. Dabei ergibt sich folgender
Ablauf der Verfahrensschritte:
- a) das Werkzeug
schließt,
- b) in der ersten Kavität
wird der Ventilkörper 3 gespritzt,
- c) das Werkzeug öffnet,
- d) die Werkzeugplatte dreht und der Ventilkörper 3 wird in die
zweite Kavität
transportiert,
- e) das Werkzeug schließt,
- f) in der ersten Kavität
wird der Ventilkörper 3 gespritzt
und
in
der zweiten Kavität
werden die Dichtungen 4, 22 auf den Ventilkörper 3 gespritzt,
- g) das Werkzeug öffnet,
- h) der in der zweiten Kavität
gefertigte Ventilkörper 3 wird
mit den Dichtungen 4, 22 entformt,
- i) die Werkzeugplatte dreht,
- a)
das Werkzeug schließt
und die Schritte b) bis i) werden wiederholt.
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Natürlich stellen
die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren
gezeigten Ausführungsformen
nur illustrative Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen
Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten anhand gegeben.
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So
sind die Dichtungen 4, 22 zu der der Basisfläche 11, 19 abgewandten
Seite konvex ausgebildet. Grundsätzlich
können
sie aber auch andere Formen aufweisen.