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Einleitung
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Die Erfindung betrifft ein Ventileinsatzelement zum Einsatz in ein Verbindungsstück, insbesondere zum Verbinden zweier Heizplatten eines Heizkörpers, aufweisend einen Ventilkörper und einen rohrförmigen Anschlussabschnitt, der mittels eines umlaufenden Dichtungselements dichtend an einen Verbindungsabschnitt des Verbindungsstücks anschließt, wobei das Ventileinsatzelement einen Durchlassquerschnitt aufweist, wobei der Ventilkörper in einer Schließstellung den Durchlassquerschnitt fluiddicht verschließt und in einer Öffnungsstellung den Durchlassquerschnitt freigibt.
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Stand der Technik
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Derartige Ventileinsatzelemente sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Um ihre Funktion zu erfüllen, müssen sie dichtend in das Verbindungsstück eingesetzt werden, so dass ein Durchfluss des Wärmeträgermediums durch das Verbindungsstück nur in solchem Maße erfolgen kann, in dem der Ventilkörper des Ventileinsatzelements den Durchlassquerschnitt freigibt. Sobald der Durchlassquerschnitt mittels des Ventilkörpers geschlossen ist, soll der Fluss des Wärmeträgermediums durch das Verbindungsstück vollständig unterbunden sein. Entsprechend ist es notwendig, dass sich das Ventileinsatzelement dichtend an das Verbindungsstück anfügt.
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Dies wird gemäß dem Stand der Technik typischerweise mittels eines axialen Dichtungselements erreicht, das an einem vorderen Ende des Ventileinsatzelements über eine vordere Stirnfläche desselben vorstehen und auf eine korrespondierende (ebene) Dichtfläche des Verbindungsstücks aufgedrückt wird und somit einen stirnseitigen Spaltbereich zwischen dem Ventileinsatzelement und dem Verbindungsstück abdichtet. Derartige Dichtungselemente, wie sie beispielsweise aus der
DE 196 14 330 C1 und der
WO 2007/095952 A1 bekannt sind, weisen jedoch den Nachteil auf, dass das Ventileinsatzelement und das Verbindungsstück sehr genau aufeinander abgestimmt sein müssen. Dies resultiert aus der stirnseitigen Abdichtung. Kommt es beispielsweise zu Maßabweichungen auf Seiten des Ventileinsatzelements, so dass dieses minimal kürzer ausfällt, als planerisch vorgesehen ist, kann es vorkommen, dass selbst bei einem vollständigen Einführen des Ventileinsatzelements in das Verbindungsstück das stirnseitige Dichtungselement nicht ausreichend stark auf die Dichtfläche gepresst wird und die Dichtwirkung nicht vollständig entfaltet werden kann. In der Folge kommt es zu unerwünschten Leckagen, das heißt der Heizkörper kann nicht vollständig ausgeschaltet werden.
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Dieses Problem ist auch in der
EP 2 278 235 A2 erkannt worden. Zur Lösung schlägt diese daher ein radiales Dichtungselement vor, das heißt ein solches Dichtungselement, das im Bereich eines Anschlussabschnitts des Ventileinsatzelements radial über eine innere Mantelfläche des Anschlussabschnitts nach innen vorsteht. Dieser Anschlussabschnitt kann schließlich über ein korrespondierendes Rohrstück des Verbindungsstücks „gestülpt“ werden, so dass das radiale Dichtungselement teleskopartig mit einer äußeren Mantelfläche des Rohrstücks zusammenwirkt. Die Durchmesser des Rohrstücks und des Anschlussabschnitts sind entsprechend aufeinander abgestimmt. Durch das Aufschieben des Anschlussabschnitts des Ventileinsatzelements über das besagte Rohrstück wird das Dichtungselement – da es über die Mantelfläche des Anschlussabschnitts vorsteht – gegen das Rohrstück „gepresst“ und entfaltet so eine (radiale) dichtende Wirkung. Im Unterschied zu den stirnseitigen Dichtungen kann nun jedoch der Anschlussabschnitt quasi beliebig entlang des Rohrstücks axial verfahren werden, ohne dass die Dichtwirkung verloren geht. Folglich ist eine sehr geringe axiale Maßtoleranz, wie sie bei stirnseitigen Abdichtungen erforderlich ist, nicht länger notwendig. Die erforderliche radiale Maßtoleranz lässt sich sehr einfach einhalten.
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Eine Einschränkung der in der
EP 2 278 235 A2 genannten Lösung liegt lediglich in dem Rohrstück des Verbindungsstücks, ohne welches das radiale Dichtungselement nicht funktioniert. Entsprechend ist das Ventileinsatzelement in seiner Einsetzbarkeit derart eingeschränkt, dass es in Verbindungsstücke, die kein Rohrstück aufweisen, nicht eingesetzt werden kann. Im Fall der Produktion neuer Verbindungsstücke ist dies zwar akzeptabel, da diese stets mit einem entsprechenden Rohrstück gefertigt werden können, hinsichtlich der bereits im Umlauf befindlichen Verbindungsstücke ist dies jedoch nicht möglich. Das vorgeschlagene Ventileinsatzelement eignet sich daher nicht zum Austausch beschädigter oder aus sonstigen Gründen unbrauchbar gewordener Ventileinsatzelemente, die in einem Verbindungsstück angeordnet werden müssen, welches kein Rohrstück aufweist.
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Aufgabe Der vorliegenden Erfindung liegt entsprechend die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Ventileinsatzelement dahingehend weiterzuentwickeln, dass zum einen auf die Einhaltung besonders geringer Maßtoleranzen verzichtet werden kann und zum anderen ein Einsatz des Ventileinsatzelements in bereits ausgelieferten Verbindungsstücken ohne weiteres möglich ist.
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Lösung
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Die zugrunde liegende Aufgabe wird ausgehend von einem Ventileinsatzelement der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Dichtungselement sowohl entlang einer Längsachse des Anschlussabschnitts betrachtet axial über eine Endfläche des Anschlussabschnitts als auch radial über eine innere Mantelfläche des Anschlussabschnitts nach innen und/oder über eine äußere Mantelfläche des Anschlussabschnitts nach außen vorsteht.
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Ein solches Dichtungselement kombiniert die axiale Abdichtfunktion mit der radialen Abdichtfunktion und lässt sich folglich in bereits ausgelieferten Verbindungsstücken ohne Rohrstück ebenso einsetzen, wie in solchen Verbindungsstücken, die ein Rohrstück aufweisen. Entsprechend ist es für die Funktionstüchtigkeit des erfindungsgemäßen Dichtungselements zwingend, dass es stirnseitig über die Endfläche des Anschlussabschnitts übersteht und zumindest radial über eine Mantelfläche des Anschlussabschnitts übersteht. Dabei ist es gleichermaßen möglich, dass das Dichtungselement über eine äußere Mantelfläche des Anschlussabschnitts nach außen vorsteht oder über eine innere Mantelfläche des Anschlussabschnitts nach innen vorsteht oder sowohl nach innen als auch nach außen vorsteht. Insbesondere der letzte Fall ist zu bevorzugen, da ein derartig ausgeführtes Ventileinsatzelement in sämtliche Arten von Verbindungsstücken einsetzbar ist, in solche, die mittels korrespondierender Stirnflächen abgedichtet werden, in solche, bei denen das Anschlusselement des Ventileinsatzelements über das Rohrstück des Verbindungsstücks geschoben wird und in solche, bei denen das Anschlusselement in das Rohrstück des Verbindungsstücks eingeschoben wird. Insbesondere bei solchen Verbindungsstücken, die ein inneres Rohrstück aufweisen, das heißt, dass der Durchmesser der äußeren Mantelfläche kleiner ist aus der Durchmesser der inneren Mantelfläche des Anschlussabschnitts, kann sowohl die radiale als auch die axiale Wirkung des Dichtungselements aktiviert werden und so eine erhöhte Sicherheit gegen Undichtigkeit bewirken.
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Typischerweise handelt es sich bei den Verbindungsstücken, bei denen das erfindungsgemäße Ventileinsatzelement zum Einsatz kommt, um solche Verbindungsstücke mit zwei Öffnungsquerschnitten, wobei normalerweise jeweils ein Öffnungsquerschnitt mit einer Heizplatte eines Heizkörpers korrespondiert.
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Besonders vorteilhaft ist eine solche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventileinsatzelements, bei dem das Dichtungselement aus einem elastomeren Material gefertigt ist. Ein Elastomer bietet insbesondere den Vorteil ausgezeichneter elastischer Eigenschaften, das heißt, dass sich ein derartiges Dichtungselement besonders einfach komprimieren lässt und jederzeit, sobald es sich frei verformen kann, wieder in seine Ausgangsform zurückgehen würde. Diese vorteilhaften elastischen Eigenschaften verhelfen gleichzeitig zu einer guten Dichtwirkung. Ferner bietet ein elastomeres Dichtungselement den besonderen Vorteil, dass es mittels eines Spritzgussverfahrens aufgebracht werden kann, das heißt in eine Spritzgussmaschine eingelegt und dort in dem Werkzeug umspritzt wird. Dies erlaubt komplizierte Geometrien und aufwendige Querschnittsformen, wobei sich das Dichtungselement im Zuge der Herstellung individuell an die Formen des Anschlussabschnitts des Ventileinsatzelements anpassen kann.
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Der letztgenannte Vorteil kommt besonders zum Tragen, wenn der Anschlussabschnitt eine komplizierte Geometrie aufweist. Somit kann es besonders von Vorteil sein, wenn das Ventileinsatzelement zwecks einer guten Fixierung des Dichtungselements eine hinterschnittene Nut aufweist und das Dichtungselement durch ein Eingreifen mit dieser Nut besonders gut an dem Anschlussabschnitt verankert ist. Das Dichtungselement könnte in einem solchen Fall besonders einfach durch Spritzgießen eingebracht werden und könnte sich an derartige Formen anpassen.
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Ausführungsbeispiele
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Die vorliegende Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert.
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Es zeigt:
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1a: Ein erfindungsgemäßes Ventileinsatzelement in einem ersten Verbindungsstück,
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1b: Detail eines Dichtungselements eines erfindungsgemäßen Ventileinsatzelements,
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2: Das gleiche Ventileinsatzelement in einem zweiten Verbindungsstück,
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3: Das gleiche Ventileinsatzelement in einem dritten Verbindungsstück und
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4: Das gleiche Ventileinsatzelement in einem vierten Verbindungsstück. In einem ersten Ausführungsbeispiel, das in 1a dargestellt ist, ist ein erfindungsgemäßes Ventileinsatzelement 1 in ein erstes Verbindungsstück 2 eingeschraubt. Eine Verschraubung des Ventileinsatzelements 1 und des Verbindungsstücks 2 erfolgt mittels korrespondierender Gewindeabschnitte 3, 4, wobei Gewindeabschnitt 3 des Ventileinsatzelements 1 an einer Mantelfläche desselben angeordnet ist und Gewindeabschnitt 4 des Verbindungsstücks 2 an einer inneren Mantelfläche eines Verbindungselements 5 des Verbindungsstücks 2 angeordnet ist.
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Das Verbindungsstück 2 weist zwei Öffnungsquerschnitte 6, 7 auf, die typischerweise jeweils an eine Heizplatte eines Heizkörpers angeschlossen sind. Ein Durchfluss eines Heizmediums von einem der Öffnungsquerschnitte 6, 7 kann mittels des Ventileinsatzelements 1 gesteuert werden. Hierzu weist das Ventileinsatzelement 1 einen Ventilköper 8 auf, der mit einem Dichtsitz 9 zusammenwirken kann und auf diese Weise einen Durchlassquerschnitt 10, der die Öffnungsquerschnitte 6, 7 des Verbindungsstücks 2 miteinander verbindet, verschließen oder freigeben kann. Der Dichtsitz 9 des Ventileinsatzelements 1 ist an einer oberen Stirnseite 25 eines rohrförmigen Anschlussabschnitts 11 des Ventileinsatzelements 1 ausgebildet. Dieser Anschlussabschnitt 11 ist ein Bestandteil des Ventileinsatzelements 1. Um einen Durchfluss des Heizmediums von einem der Öffnungsquerschnitte 6, 7 zu dem jeweilig anderen Öffnungsquerschnitt 6, 7 vollständig unterbinden zu können ist es folglich notwendig, den Ventilkörper 6 mit dem Dichtsitz 9 des Ventileinsatzelements 1 in Eingriff zu bringen und ferner den Anschlussabschnitt 11 des Ventileinsatzelements 1 dichtend an das Verbindungsstück 2 anzuschließen.
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Letzteres erfolgt mittels eines Dichtungselements 12, das besonders gut in einem Detail in 1b erkennbar ist. Das Dichtungselement 12 ist in einem Befestigungsbereich 15 des Anschlussabschnitts 11 des Ventileinsatzelements 1 angeordnet und wirkt in einem eingebauten Zustand des Ventileinsatzelements 1 dichtend mit einem Dichtsitz 13 des Verbindungsstücks 2 zusammen, wobei der Befestigungsbereich 15 in einem unteren Endbereich des Anschlussabschnitts 11 positioniert ist. Das Dichtungselement 12 weist einen U-förmigen Querschnitt auf, wobei es eine Wandung des rohrförmigen Anschlussabschnitts 11 des Ventileinsatzelements 11 derartig umgreift, dass es über eine innere Mantelfläche 16 des Anschlussabschnitts 11 radial nach innen vorsteht, über eine Stirnseite 17 des Anschlussabschnitts 11 axial vorsteht und ferner über eine äußere Mantelfläche 18 des Anschlussabschnitts 11 radial nach außen vorsteht. Der Anschlussabschnitt 11 des Ventileinsatzelements 1 ist in dem Befestigungsbereich 15 in Form einer hinterschnittenen Nut ausgeführt. Auf diese Weise kann das Dichtungselement 12, das vorteilhafterweise mittels eines Spritzgussverfahrens aufgebraucht wird, besonders fest an dem Anschlussabschnitt 11 angebracht werden, indem das Dichtungselement 12 und der Befestigungsbereich 15 miteinander verkanten.
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Im Fall des ersten Ausführungsbeispiels gemäß der 1a und 1b wirkt das Dichtungselement 12 insbesondere durch eine axiale Dichtungswirkung des Dichtungselements 12 in Verbindung mit dem Dichtsitz 13. Sobald der Anschlussabschnitt 11 dichtend an das Verbindungsstück 2 angeschlossen ist, kann schließlich der Durchfluss des Heizmediums durch das Verbindungsstück 2 allein mittels einer Verschiebung des Ventilkörpers 8 entlang einer Längsachse 19 den Ventileinsatzelements 1 erfolgen, wobei in einem verschlossenen Zustand der Ventilkörper 8 dichtend mit dem Dichtsitz 9 des Anschlussabschnitts 11 zusammenwirkt und der Durchlassquerschnitt 10 entsprechend verschlossen ist.
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An den nachfolgenden, in den 2 bis 4 dargestellten weiteren Ausführungsbeispielen wird deutlich, weshalb sich das Dichtungselement 12 bei dem erfindungsgemäßen Ventileinsatzelement 1 besonders vorteilhaft auswirkt.
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Somit ist in 2 ein Verbindungsstück 2’ anstelle des bisherigen Verbindungsstücks 2 dargestellt, wobei das Verbindungsstück 2’ einen abweichenden Verbindungsabschnitt 14’ aufweist, der sich in seiner Geometrie von dem Verbindungsabschnitt 14 des Verbindungsstücks 2 unterscheidet. Dies äußert sich dadurch, dass ein Öffnungsquerschnitt 20 des Verbindungsabschnitts 14 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erheblich kleinere Abmessungen aufweist als ein Öffnungsquerschnitt 20’ des Verbindungsabschnitts 14’ gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Während ein Durchmesser des rohrförmigen Anschlussabschnitts 11 des Ventileinsatzelements 1 im ersten Ausführungsbeispiel zu groß ist, um in den Öffnungsquerschnitt 20 einzufahren, ist dieser bei dem Verbindungsstück 2’ genau passend ausgeführt. Aufgrund der Ausgestaltung des Dichtungselements 12 ist zur Erzeugung einer Dichtwirkung zwischen dem Ventileinsatzelement 1 und dem Verbindungsstück 2’ dennoch keine Umgestaltung des Ventileinsatzelements 1 notwendig, da das Dichtungselement 12 an den Verbindungsabschnitt 14’ mittels einer radialen Dichtwirkung dichtend anschließt, indem ein radial über die äußere Mantelfläche 18 des Anschlussabschnitts 11 vorstehende Teil des Dichtungselements 12 genau an einer inneren Wandung 21 des Öffnungsquerschnitts 20’ des Verbindungsstücks 2’ anliegt. Dieses Beispiel macht deutlich, dass das selbe Ventileinsatzelement 1 bei unterschiedlich ausgeführten Verbindungsstücken 2, 2’ gleichermaßen eine Dichtungsfunktion übernehmen kann. Auf diese Weise ist ein Vorhalten unterschiedlicher Ventileinsatzelemente für verschiedene Verbindungsstücke 2, 2’ nicht notwendig.
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In einem dritten Ausführungsbeispiel ist ferner eine weitere radiale Dichtungsfunktion des Dichtungselements 12 verdeutlicht, wobei in diesem Fall ein über die innere Mantelfläche 16 des Anschlussabschnitts 11 radial nach innen vorstehender Teil des Dichtungselements 12 an einer äußeren Mantelfläche 22 eines Rohrstücks 23 dichtend anliegt. Das Rohrstück 23 ist im gezeigten Beispiel dicht mit einem Verbindungsabschnitt 14’’ eines Verbindungsstücks 2’’ verbunden, vorzugsweise verschweißt. Neben der radialen Dichtungsfunktion wirkt das Dichtungselement 12 des Ventileinsatzelements 1 ferner durch eine axiale Dichtungsfunktion, da ein an der Stirnseite 17 des Anschlussabschnitts 11 angeordneter Teil des Dichtungselements 12 über besagte Stirnseite 17 axial vorsteht und mit einer Dichtfläche 24 des Rohrstücks zusammenwirkt.
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Eine reine axiale Dichtwirkung mittels des radial über die innere Mantelfläche 16 nach innen vorstehenden Teils des Anschlussabschnitts 11 ist schließlich dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß 4 entnehmbar. Ein Aufbau den in 4 dargestellten Verbindungsstücks 2’’’ unterscheidet sich maßgeblich von den Aufbauten der Verbindungsstücke 2, 2’, 2’’, wobei insbesondere das Zusammenwirken zwischen Ventilkörper 8 und Dichtsitz 9 nicht zur Steuerung eines Durchflusses eines Heizmediums von einem der Öffnungsquerschnitte 6, 7 zu dem jeweils anderen geeignet ist. Der von den ersten drei Ausführungsbeispielen abweichende Aufbau des Verbindungsstücks 2’’’ ist allerdings für die vorteilhafte Wirkung des erfindungsgemäßen Ventileinsatzelements 1 unerheblich und zeigt vielmehr die hohe Variabilität hinsichtlich der Einsatzmöglichkeiten des Ventileinsatzelements 1.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventileinsatzelement
- 2, 2’, 2’’, 2’’’
- Verbindungsstück
- 3
- Gewindeabschnitt
- 4
- Gewindeabschnitt
- 5
- Verbindungselement
- 6
- Öffnungsquerschnitt
- 7
- Öffnungsquerschnitt
- 8
- Ventilkörper
- 9
- Dichtsitz
- 10
- Durchlassquerschnitt
- 11
- Anschlussabschnitt
- 12
- Dichtungselement
- 13
- Dichtsitz
- 14, 14’, 14’’
- Verbindungsabschnitt
- 15
- Befestigungsbereich
- 16
- innere Mantelfläche
- 17
- Stirnfläche
- 18
- äußere Mantelfläche
- 19
- Längsachse
- 20, 20’
- Öffnungsquerschnitt
- 21
- Wandung
- 22
- Mantelfläche
- 23
- Rohrstück
- 24
- Dichtfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19614330 C1 [0003]
- WO 2007/095952 A1 [0003]
- EP 2278235 A2 [0004, 0005]
