DE112005000011T5

DE112005000011T5 - Dichtelement

Info

Publication number: DE112005000011T5
Application number: DE112005000011T
Authority: DE
Inventors: Norio Toyota Yamagishi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2006-05-18
Also published as: JP5126139B2; CA2525602A1; US7413164B2; JPWO2005083307A1; JP4499098B2; CA2525602C; US20060102866A1; CN1820159A; CN100378377C; JP2009133497A; WO2005083307A1

Abstract

Dichtelement, das eine elastische Substanz aufweist und das in einer Ventilscheibe oder einem Ventilsitz vorgesehen ist, die ein Ventil bilden, das dazu vorgesehen ist, die Verbindung zwischen einem ersten Raum mit einem ersten Druck und einem zweiten Raum mit einem zweiten Druck, der niedriger ist als der erste Druck, zu unterbrechen, wobei das Dichtelement aufweist:
einen ersten kreisförmigen Abschnitt, der auf der Seite des ersten Raums ausgebildet ist, auf den der erste Druck wirkt und der das erste Volumen aufweist; und
einen zweiten kreisförmigen Abschnitt, der auf der Seite des zweiten Raums ausgebildet ist, auf den der zweite Druck wirkt und der das zweite Volumen aufweist.

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dichtelement und eine Dichtstruktur, die in einem Ventil bereitgestellt sind, das z.B. in einem mit hoch verdichtetem Fluid gefüllten Druckgefäß oder Fluidströmungsweg eingebaut ist.
Gastanks, die unter hohem Druck (hohem Verdichtungsgrad) mit Brenngas in Form von Wasserstoffgas oder Erdgas gefüllt sind, sind in Erdgas-Fahrzeugen oder Brennstoffzellen-Fahrzeugen eingebaut. Beispielsweise wird die Befüllungsmenge für Wasserstoffgas mit 35 MPa und 70 MPa innerhalb einem Rahmenwerks aus Regulierungsbestimmungen, die sich auf Wasserstoffgas-Versorgungsstationen und Hochdruck-Wasserstoffgefäße beziehen, auf der Grundlage von Hochdruckgas-Sicherheitsbestimmungen diskutiert, die von staatlichen Stellen untersucht wurden. Es existiert eine Reihe von Tanks, die mit solchen Hochdruckgasen gefüllt sind, z.B. Metall- oder Kunststofftanks, aber auf dem Gebiet der Fahrzeuge werden wegen ihrer hohen Festigkeit und ihres geringen Gewichts hauptsächlich Druckgefäße verwendet, die aus faserverstärktem Kunststoff (FRP) bestehen, in denen eine Auskleidung mit einer Außenhülle aus FRB überzogen ist.
Ventile zum Absperren des Fluidstroms, die als Schließventile bezeichnet werden, sind in der Regel in Fluidein- und -auslassöffnungen eines Druckgefäßes eingebaut, um in verschiedenen Anwendungen, einschließlich der oben genannten Automobil-Anwendungen, verschiedene hoch verdichtete Fluide (Flüssigkeiten, Gase), zu speichern und abzugeben. Ferner ist in der Regel eine Dichtstruktur mit einem Dichtelement in dem Ventil vorgesehen, um eine zuverlässige Abdichtung des Fluids sicherzustellen. Als Beispiel für eine solche Dichtstruktur ist eine Struktur zum Abdichten einer Muffe (ei nes Mündungsstücks), wo ein Ventil installiert ist, mittels eines elastischen Dichtelements, wie eines O-Rings, in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 11-13995 offenbart. Dichtstrukturen, die Winkelringe statt O-Ringe verwenden, und Strukturen, in denen ein Gummimaterial, das als elastische Substanz (elastisches Material) verwendet wird, durch Vulkanisierung mit dem Ventil verbunden wird, sind ebenfalls bekannt.
Falls der Druck in dem Druckgefäß jedoch erhöht wird, z.B. auf die oben genannten 35 MPa oder 70 MPa, wird der Druckunterschied zwischen den Räumen, die mit einem Ventil abgetrennt und abgedichtet werden müssen, extrem hoch. Infolgedessen wird in einer Dichtstruktur, die ein herkömmliches Dichtelement, wie einen O-Ring verwendet, das Dichtelement durch den Druckunterschied verformt, und manchmal besteht die Gefahr, dass das Dichtelement aus der Nut, in die es eingepasst wurde, heraus geschoben wird. Daher kann keine ausreichende Dichtleistung erreicht werden. Ferner ist in Strukturen, in denen ein Gummimaterial durch Vulkanisierung mit einem Ventil verbunden ist, die durch den genannten Druckunterschied bewirkte Verformung ebenfalls erheblich, und es kann keine ausreichende Dichtwirkung erhalten werden.
Im letztgenannten Fall kann eine Nut, wo das Gummimaterial vulkanisiert und angefügt wird, sehr flach gestaltet werden und es kann ein sehr dünnes Gummimaterial verwendet werden, mit dem Ziel, die Verformung des Gummimaterials zu verhindern. Um die Vulkanisierung durchzuführen, muss jedoch eine Nuttiefe über einem bestimmten festen Wert sichergestellt werden. Ferner kann die Erhöhung der Härte des Gummimaterials als Mittel zum Verbessern der Verformungsbeständigkeit angesehen werden. Gummis mit einer bestimmten großen Härte lassen sich durch Vulkanisierung nur schwer miteinander verbinden. Falls der Druckunterschied zwischen den Räumen, die mit einem Ventil abgedichtet werden sollen, etwa 20 MPa (oder für einige Ventildichtmaterialien und -strukturen etwa einige MPa) übersteigt, lässt sich nach den Informationen, die den Erfindern vorliegen, die erforderliche Dichtleistung nur schwer erreichen, und die hermetische Abdichtung von Gefäßen lässt sich mit den oben beschriebenen Dichtstrukturen nur schwer aufrecht erhalten. Ferner besteht das gleiche Problem nicht nur im Zusammenhang mit Druckgefäßen, sondern auch mit Schließventilen in Fluidströmungswegen, wo ein großer Druckunterschied zwischen den Räumen, die abgedichtet werden müssen, besteht.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Umstände gemacht, und ihre Aufgabe ist die Bereitstellung eines Dichtelements, in dem auch dann eine ausreichende Dichtung erreicht werden kann, wenn der Druckunterschied zwischen den Räumen, die mit einem Ventil abgedichtet werden müssen, mehrere zehn MPa (oder mehrere MPa) übersteigt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um die oben genannten Probleme zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Dichtelement bereit, das eine elastische Substanz (ein elastisches Material) umfasst und entweder in der Ventilsscheibe (einem Element) oder dem Ventilsitz bereitgestellt ist, aus denen ein Ventil besteht, das bereitgestellt ist, um die Verbindung zwischen einem ersten Raum mit einem ersten Druck und einem zweiten Raum mit einem zweiten Druck, der niedriger ist als der erste Druck, zu unterbrechen (abzusperren), wobei dieses Dichtelement aus einem ersten kreisförmigen Abschnitt, der auf der Seite des ersten Raums ausgebildet ist, auf den der erste Druck angelegt wird und der ein erstes Volumen aufweist, und einem zweiten kreisförmigen Abschnitt besteht, der auf der Seite des zweiten Raums ausgebildet ist, auf den der zweite Druck angelegt wird und der ein zweites Volumen aufweist, das kleiner ist als das erste Volumen.
Mit einem solchermaßen aufgebauten Dichtelement, werden, beispielsweise wenn das Dichtelement an der Ventilscheibe bereitgestellt ist, der erste Raum und der zweite Raum gegeneinander isoliert, wenn die Ventilscheibe dem Ventilsitz nahe kommt und das Dichtelement bei geschlossenem Ventil am Ventilsitz anliegt. Dabei wird der erste Druck an den ersten kreisförmigen Abschnitt angelegt, aber der zweite Druck wird an den zweiten kreisförmigen Abschnitt angelegt. Da der erste Druck höher ist als der zweite Druck, wird das Dichtelement vom ersten kreisförmigen Abschnitt entsprechend dem Druckunterschied zum zweiten kreisförmigen Abschnitt gedrückt.
Da das Volumen des ersten kreisförmigen Abschnitts größer ist als das des zweiten kreisförmigen Abschnitts, kriecht dabei die elastische Substanz aus dem ersten kreisförmigen Abschnitt in den zweiten kreisförmigen Abschnitt. Infolgedessen kann der Dichtdruck, der durch den Kontakt zwischen der elastischen Substanz und dem Ventilsitz im zweiten kreisförmigen Abschnitt erzeugt wird, erhöht werden. Da das übermäßige Volumen, das dem ersten kreisförmigen Abschnitt sozusagen im Voraus zugeteilt wurde, sich zum zweiten kreisförmigen Abschnitt verlagert, werden Belastungen im gesamten Dichtelement verringert, eine starke Verformung wird verhindert und ein Ablösen des Dichtelements von der Ventilscheibe oder ähnliche ungünstige Wirkungen werden verhindert. Dieser Zustand wird auch dann beibehalten, wenn die Ventilscheibe sich noch weiter zum Ventilsitz verlagert und die gesamte Ventilscheibe am Ventilsitz anliegt. Die gleiche Wirkung zeigt sich, wenn das Dichtelement am Ventilsitz bereitgestellt ist (siehe unten).
Vorzugsweise werden das Ventilscheiben- bzw. Ventilsitz-Gegenstück, d.h. dasjenige, an dem kein Dichtelement befestigt ist, und das Dichtelement so ausgebildet, dass eine Lücke an der Seite des zweiten kreisförmigen Abschnitts definiert ist, wenn sie in einem Zustand zur Anlage gebracht werden, wo angenommen wird, dass der erste Druck dem zweiten Druck gleich ist (anders ausgedrückt, in dem Fall, dass ein Zustand eingenommen wird, in dem kein Druckunterschied zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum besteht).
Das Volumen der elastischen Substanz, die unter der Wirkung des Druckunterschieds zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum kriechen kann, kriecht in de Lücke auf der Seite des zweiten kreisförmigen Abschnitts, und zumindest ein Teil dieser Lücke wird mit der elastischen Substanz gefüllt. Das heißt, da der fluide Teil der elastischen Substanz in der Lücke aufgenommen wird, kann die Verformung der elastischen Substanz entsprechend der Form und dem Fassungsvermögen der Lücke gesteuert werden. Infolgedessen kann eine ungünstige Verformung des gesamten Dichtelements noch wirksamer verhindert werden. Ferner sind die Kontaktfähigkeit des Dichtelements und des Ventilsitzes auf der Seite des zweiten kreisförmigen Abschnitts verbessert und der Dichtdruck steigt noch weiter.
In diesem Fall wird die Fluidmenge (das Fluidvolumen) der elastischen Substanz vorzugsweise gemäß verschiedenen Bedingungen, wie Formparametern des Dichtelements, Materialeigenschaften der elastischen Substanz, ihrer Verformungsfähigkeit (Elastizitätsmodul in Längsrichtung, Elastizitätsmodul in Querrichtung) und dem Druckunterschied zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum, im voraus festgelegt, und die Lücke wird vorzugsweise so ausgebildet, dass ihr Volumen unter verschiedenen voreingestellten Druckbedingungen der Fluidmenge der elastischen Substanz entspricht. In diesem Fall kann die Lücke fast mit dem ganzen fluiden Teil der elastischen Substanz gefüllt werden, der durch den Druckunterschied erzeugt wurde. Daher wird die Deviatorspannung in dem Dichtelement herabgesetzt, Restspannungen werden verringert und die Verformung des gesamten Dichtelements wird noch zuverlässiger verhindert.
Genauer gesagt kann ein kreisförmiger Vorsprung an der Grenzregion zwischen dem ersten kreisförmigen Abschnitt und dem zweiten kreisförmigen Abschnitt an der Oberfläche, die dem Ventilscheiben- bzw. Ventilsitz-Gegenstück (der Komponente, wo das Dichtelement nicht befestigt ist) gegenüber liegt, vorgesehen sein.
In diesem Fall kommt, wenn die Ventilscheibe und der Ventilsitz sich einander nähern, der kreisförmige Vorsprung zuerst am Ventilsitz zum Anliegen. Infolgedessen wird vom zweiten kreisförmigen Abschnitt, dem kreisförmigen Vorsprung und dem Ventilsitz ein kreisförmiger Raum bereitgestellt. Dieser Raum dient als die oben beschriebene Lücke.
Stärker bevorzugt weist der kreisförmige Abschnitt eine erste kreisförmige Aussparung auf, die an der Oberfläche ausgebildet ist, die dem Ventilscheiben- bzw. Ventilsitz-Gegenstück (demjenigen, wo kein Dichtelement befestigt ist) gegenüber liegt, und der zweite kreisförmige Abschnitt weist eine zweite kreisförmige Aussparung auf, die an seiner Oberfläche ausgebildet ist. In diesem Fall kann, wenn die Ventilscheibe und der Ventilsitz sich einander nähern, die Region (der Bereich) zwischen der ersten kreisförmigen Aussparung und der zweiten kreisförmigen Aussparung zuerst am Ventilsitz zum Anliegen kommen. Ferner dient der Raum, der zwischen der zweiten kreisförmigen Aussparung und dem Ventilsitz ausgebildet ist, als die oben beschriebene Lücke und sein Volumen kann leicht angepasst werden.
Weiter bevorzugt wird die Grenzregion zwischen dem ersten kreisförmigen Abschnitt und dem zweiten kreisförmigen Abschnitt so ausgebildet, dass die Dicke vom ersten kreisförmigen Abschnitt zum zweiten kreisförmigen Abschnitt allmählich abnimmt.
Was hierin als „Dicke" bezeichnet ist, ist die Länge (Höhe) in senkrechter Richtung zur Planrichtung des Dichtelements mit der Kreisform (siehe unten). Mit dieser Konstruktion wird eine schräge Region mit einer Neigung vom ersten Raum zum zweiten Raum zwischen dem ersten kreisförmigen Abschnitt und dem zweiten kreisförmigen Abschnitt ausgebildet. Daher kann die elastische Substanz leicht vom ersten kreisförmigen Abschnitt zum zweiten kreisförmigen Abschnitt kriechen. Infolgedessen werden die Zunahme der inneren Belastungen (Verwindungen), die durch eine Behinderung des Kriechens der elastischen Substanz bewirkt werden, und das Auftreten einer dadurch bewirkten übermäßigen Verformung verhindert.
Genauer gesagt, der erste kreisförmige Abschnitt kann von im Wesentlichen rechteckiger Querschnittsform sein und der zweite kreisförmige Abschnitt kann eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform aufweisen.
Ferner kann die Verformung des Dichtelements leicht nach Wunsch gesteuert werden, falls die Dicke Db des zweiten kreisförmigen Abschnitts im Wesentlichen der halben Dicke Da des ersten kreisförmigen Abschnitts entspricht.
Die Verformung des Dichtelements kann noch leichter gesteuert werden, wenn die Nutzbreite Dc des Dichtelements mindestens doppelt so groß ist wie die Dicke Da des ersten kreisförmigen Abschnitts.
Vorzugsweise weist der erste kreisförmige Abschnitt einen ersten Umfangsabschnitt auf, der an der Seite des ersten Raums angeordnet ist und dem Ventilscheiben- bzw. Ventilsitz-Gegenstück gegenüber liegt, ist der erste Umfangsabschnitt so ausgebildet, dass er zur Seite des ersten Raums hin verläuft und weist der zweite kreisförmige Abschnitt einen zweiten Umfangsbereich auf, der an der Seite des zweiten Raums angeordnet ist und dem Ventilscheiben- bzw. Ventilsitz-Gegenstück gegenüber liegt. In diesem Fall ist die Dichtleistung im ersten Umfangsabschnitt und im zweiten Umfangsabschnitt verbessert und die Verformung des Dichtelements im ersten Umfangsabschnitt und im zweiten Umfangsabschnitt kann leicht zum ersten Raum und zum zweiten Raum hin verringert werden.
Genauer gesagt ist der erste Umfangsabschnitt des ersten kreisförmigen Abschnitts so ausgebildet, dass er einen konischen Querschnitt aufweist, und ist der zweite Umfangsabschnitt des zweiten kreisförmigen Abschnitts so ausgebildet, dass er einen konischen Querschnitt aufweist. In einer noch stärker bevorzugten Konstruktion weist die konische Oberfläche des ersten Umfangsabschnitts des ersten kreisförmigen Abschnitts eine gekrümmte Form auf, und weist die konische Oberfläche des zweiten Umfangsabschnitts des zweiten kreisförmigen Abschnitts eine gekrümmte Form auf. In diesen Fällen wird die konische Oberfläche vorzugsweise am Umfangsabschnitt als Nut für die Ventilscheibe oder den Ventilsitz ausgebildet, wo das Dichtelement vorgesehen ist. Wenn das Dichtelement durch Vulkanisierung mit dieser Nut vereinigt wird, kann daher die elastische Substanz, aus der das Dichtelement besteht, leicht in die Nut kriechen.
Genauer weist der kreisförmige Abschnitt vorzugsweise einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt auf. Der erste kreisförmige Abschnitt weist vorzugsweise einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt auf, und der zweite kreisförmige Abschnitt weist vorzugsweise einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt auf.
Stärker bevorzugt ist die Anlagefläche der Grenzregion, die zwischen dem ersten kreisförmigen Abschnitt und dem zweiten kreisförmigen Abschnitt ausgebildet ist, die an der Ventilscheibe oder dem Ventilsitz anliegt, wo das Dichtelement vorgesehen ist, so ausgebildet, dass sie einen im Wesentlichen linearen Querschnitt aufweist. Somit kann die Verfomungskriechung des Dichtelements problemlos aus dem ersten kreisförmigen Abschnitt in den zweiten kreisförmigen Abschnitt vorrücken und eine ungünstige Verformung kann noch gründlicher verhindert werden.
In diesem Fall ist es besonders bevorzugt, dass der Innenwinkel Q der Neigung der Anlagefläche der Grenzregion in Bezug auf die Oberfläche (d.h. die Planrichtung des Dichtelements) des Ventilscheiben- bzw. Ventilsitz-Gegenstücks im Bereich von 45° ± 5° liegt.
Darüber hinaus besteht das Dichtelement vorzugsweise aus einer Vielzahl von Elementen mit untereinander verschiedenen Elastizitätsmodulen in Längsrichtung (Young'schen Modulen) und untereinander verschiedener Wasserstoffdurchlässigkeit. Demgemäß können sowohl die gewünschte Elastizität als auch die notwendigen Gasbarriere-Eigenschaften, die für das Dichtelement erforderlich sind, leicht erhalten werden.
Da das Dichtelement gemäß der vorliegenden Erfindung wie oben beschrieben einen ersten kreisförmigen Abschnitt mit einem vergleichsweise großen Volumen und einen zweiten kreisförmigen Abschnitt mit einem vergleichsweise kleinen Volumen aufweist, kann die elastische Substanz vom ersten kreisförmigen Abschnitt, an den ein höherer Druck angelegt wird, zum zweiten kreisförmigen Abschnitt kriechen und somit kann ein ausreichender Dichtdruck (Oberflächendruck) erreicht werden. Wenn das Dichtelement gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Ventil bereitgestellt wird, das in einem Druckgefäß installiert ist, kann somit eine ausreichende Dichtleistung erhalten werden, selbst dann, wenn der Druckunterschied zwischen den Räumen, die mit dem Ventil abgedichtet werden sollen, mehrere zehn MPa übersteigt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine vergrößerte Darstellung der in 5 dargestellten Elemente (des Dichtelements 4 gemäß der vorliegenden Erfindung und eines Teils seiner Umgebung);
2 ist eine schematische Querschnittsdarstellung, die den Zustand zeigt, wo das Dichtelement 4, das in der Ventilscheibe 1 bereitgestellt ist, an der Basis 5 des Ventilsitzes 6 anliegt;
3 ist ein Diagramm, das die Analyseergebnisse für den Oberflächendruck zeigt, der erhalten wird, wenn das in 5 dargestellte, an der Ventilscheibe 1 befestigte Dichtelement an der Basis 5 des Ventilsitzes 6 anliegt und dann um 0,1 mm weiter an die Basis 5 gedrückt wird;
4 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines Beispiels für einen Hochdrucktank unter Verwendung des Dichtelements gemäß der vorliegenden Erfindung; und
5 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung der in 4 dargestellten Hauptkomponenten.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden ausführlich erklärt. Identische Elemente werden mit identischen Bezugszahlen oder -symbolen bezeichnet und auf ihre wiederholte Beschreibung wird verzichtet. Miteinander in Beziehung stehende Anordnungen, z.B. die Richtungen oben-unten und die Richtungen links-rechts, beruhen auf den in den Figuren dargestellten gegenseitigen Beziehungen, wenn nicht anders angegeben. Die dimensionalen Proportionen in den Figuren sind nicht auf die in den Figuren dargestellten Proportionen beschränkt.
4 ist, wie oben beschrieben, eine schematische Querschnittsdarstellung eines Beispiels für einen Hochdrucktank, in dem eine Ausführungsform des Dichtelements gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Der Hochdrucktank 100 umfasst einen Tankkörper 200 mit insgesamt zylindrischer Form, eine Muffe (ein Mündungsstück) 103, die an einem Ende des Tankkörpers in dessen Längsrichtung vorgesehen ist, und eine Ventilanordnung 104, die lösbar an der Muffe 103 befestigt ist. Das Innere des Tankkörpers 200 dient als Speicherraum 105 zum Aufbewahren von Fluid, wie einem Gas, beispielsweise Erdgas oder Wasserstoff, das unter hohem Druck steht. Wenn der Hochdrucktank 100 für ein Brennstoffzellensystem verwendet wird, wird beispielsweise hoch verdichtetes Wasserstoffgas unter einem Druck von 35 MPa bis 70 MPa oder ein verdichtetes Erdgas (CNG) unter einem Druck von 20 MPa dicht abgeschlossen im Speicherraum 105 aufbewahrt.
Ferner weist der Tankkörper 200 eine Doppelwandstruktur auf, bei der eine Innenauskleidung (Innenhülle) 210 mit Gasbarriere-Eigenschaften an der Außenseite mit einer Hülle (Außenhülle) 12, die aus einem FRP besteht, überzogen ist. Die Auskleidung 210 wird beispielsweise aus einem Harz wie hochdichtem Polyethylen gebildet. Der Tankkörper 200 kann jedoch auch ein Metallbehälter sein, beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung. Ferner kann das im Tankkörper 200 aufbewahrte Gas von einer externen Gasleitung übe die Ventilanordnung 104, die an der Muffe 103 befestigt ist, zum Speicherraum 105 geliefert werden und über diese Ventilanordnung 104 in die externe Gasleitung entlassen werden.
Die Region zwischen der Muffe 103 und dem Tank 200 ist luftdicht mit einer Vielzahl von Dichtelementen (in den Figuren nicht dargestellt) verschlossen. Ferner ist ein Innengewinde 116 an der Außenumfangsfläche des offenen Abschnitts der Muffe 103 ausgebildet. Die Ventilanordnung 104 wird durch Anschrauben über das Innengewinde 116 an der Öffnung der Muffe 103 befestigt. Ferner ist ein Strömungsweg 118, der die externe Gasleitung mit dem Speicherraum 105 verbindet, in der Ventilanordnung 104 vorgesehen.
Eine Reihe von Leitungselementen, wie Ventile und Kupplungen, sind in der Ventilanordnung 104 zu einer Einheit zusammengesetzt. Beispielsweise weist die Ven tilanordnung 104 ein Schließventil 10 auf, das als Hauptventil dient, das im Strömungsweg 118 angeordnet ist, und einen Regler (ein Ventil, in der Figur nicht dargestellt), der im Strömungsweg 118 mit dem Schließventil 10 in Reihe geschaltet ist. Das Schließventil 10 und der Regler können auch in umgekehrter Reihenfolge angeordnet sein, und das Schließventil 10 kann getrennt von der Ventilanordnung 104 an der Muffe 103 installiert und angeschlossen sein, statt mit der Ventilanordnung zu einer Einheit zusammengebaut zu sein.
Das Schließventil 10 weist eine Ventilscheibe 1 auf, die mit einer Magneteinheit 11 zum Ansteuern verbunden ist, und einen Ventilsitz 6, der an der der Ventilscheibe gegenüber liegenden Seite in einem bestimmten Abstand zu dieser angeordnet ist. Wenn die Ventilscheibe 1 angesteuert wird, werden die Ventilscheibe 1 und der Ventilsitz 6 in engen Kontakt zueinander gebracht, und der Speicherraum 105 und der Strömungsweg 118 werden voneinander getrennt und gegeneinander abgedichtet. Ferner ist ein Gaseinlass G1 stromaufwärts von der Ventilscheibe 1 vorgesehen, und ein Gasauslass G2, der mit dem Strömungsweg 11 verbunden ist, ist stromabwärts vom Ventilsitz 6 vorgesehen.
Wie oben angegeben, ist 5 eine vergrößerte Querschnittsansicht, die die in 4 dargestellten Hauptkomponenten zeigt. In 5 ist die Anordnung der Komponenten so dargestellt, dass die Seite des Speicherraums 105, d.h. die stromaufwärtige Seite, sich in der Figur oben befindet.
In der Ventilscheibe 1 ist ein elastischer Gummi durch Vulkanisierung an einem kreisförmigen Ring 3 befestigt, der einen Absatz aufweist und an der Bodenwand eines Basiskörpers 2 vorgesehen ist, und ein kreisförmiges Dichtelement 4 (Dichtelement der vorliegenden Erfindung) ist so ausgebildet, dass es gegenüber der oberen Fläche 5a der Basis 5 des Ventilsitzes 6 angeordnet ist.
Hier ist 1 eine vergrößerte Darstellung der in 5 dargestellten Elemente (d.h. des Dichtelements 4 der vorliegenden Erfindung und eines Teils seiner Umge bung). Das Dichtelement 4 weist einen kreisförmigen Abschnitt 41 (einen ersten kreisförmigen Abschnitt) und einen kreisförmigen Abschnitt 42 (einen zweiten kreisförmigen Abschnitt) auf. Der größte Teil des kreisförmigen Abschnitts 41 füllt einen vergleichsweise tiefen Abschnitt (einen tiefen Nutabschnitt 31) der kreisförmigen Nut 3 aus. Dagegen füllt ein großer Teil des kreisförmigen Abschnitts 42 einen vergleichsweise flachen Abschnitt (einen flachen Nutabschnitt 32) der kreisförmigen Nut 3 aus. Mit dieser Konstruktion wird der kreisförmige Abschnitt 41 dick und der kreisförmige Abschnitt 42 wird dünn, und die durch folgende Formel (1) dargestellte Beziehung wird erfüllt: V1 > V2 (1)
Hier sind V1 und V2 das Volumen des kreisförmigen Abschnitts 41 bzw. des kreisförmigen Abschnitts 42.
In der kreisförmigen Nut 3 ist ein schräger Nutabschnitt 33 mit einem im Wesentlichen linearen Querschnitt vom tiefen Nutabschnitt 31 zum flachen Nutabschnitt 32 ausgebildet. Infolgedessen ist ein schräger Abschnitt mit im Wesentlichen linearem Querschnitt, der mit einem Innenwinkel Q zur Planrichtung des Dichtelements 4 geneigt ist, vom kreisförmigen Abschnitt 41 zum kreisförmigen Abschnitt 42 ausgebildet. Anders ausgedrückt, das Dichtelement 4 ist so konstruiert, dass seine Dicke vom kreisförmigen Abschnitt 41 zum kreisförmigen Abschnitt 42 allmählich abnimmt.
Ferner ist in dem Dichtelement 4 ein kreisförmiger Vorsprung 43 mit einem Querschnitt von umgekehrt trapezförmiger Gestalt, so dass er nach unten übersteht wie in der Figur dargestellt, in der Bodenwand vorgesehen, die als Grenzregion der kreisförmigen Abschnitte 41, 42 dient. Ferner sind eine kreisförmige Aussparung M1 (eine erste kreisförmige Aussparung) und eine kreisförmige Aussparung M2 (eine zweite kreisförmige Aussparung) mit im Wesentlichen trapezförmigem Querschnitt in Bereichen ausgebildet, die dem kreisförmigen Vorsprung 43 in den kreisförmigen Abschnitten 41, 42 benachbart sind. Konische Abschnitte 34, 35 mit gekrümmten Querschnitt sind an den Seiten der kreisförmigen Abschnitte 41 bzw. 42 ausgebildet, so dass sie vom Dichtele ment 4 nach außen in den Außenrand (den Rand) des offenen Endes der kreisförmigen Nut 3 verlaufen. Entsprechend der obigen Konstruktion kann die elastische Substanz leicht in die kreisförmige Nut 3 kriechen, wenn das Dichtelement 4 durch Vulkanisierung befestigt wird. Ferner sind diese Abschnitte der konischen Abschnitte 34, 35 auch mit der elastischen Substanz gefüllt, und Schürzen 44, 45 (respektive der erste Umfangsabschnitt und der zweite Umfangsabschnitt) werden in den kreisförmigen Abschnitten 41, 42 ausgebildet.
Anders ausgedrückt die Schürze 44 ist so vorgesehen, dass sie sich zum nachstehend beschriebenen Raum K1 hin erstreckt, und die Schürze 45 ist so vorgesehen, dass sie sich zum nachstehend beschriebenen Raum K2 hin erstreckt. Ferner sind die Außenflächen der Schürzen 44, 45 so ausgebildet, dass sie einen im Wesentlichen gekrümmten Querschnitt mit der gleichen Krümmung wie die Innenoberflächenform der konischen Abschnitte 34, 35 aufweisen.
Nachstehend wird die Betätigung (der Dichtmechanismus) der Ventilstruktur des Schließventils 10, welches das Dichtelement 4 der oben beschriebenen Konstruktion aufweist, erklärt. Wie oben beschrieben, ist 2 eine schematische Querschnittsansicht, die den Zustand zeigt, wenn das Dichtelement 4, das in der Ventilscheibe 1 vorgesehen ist, an der Basis 5 des Ventilsitzes 6 anliegt. Wie in der Figur dargestellt, trennt das Ventil, beispielsweise ein Schließventil 10, das die Ventilscheibe 1 und den Ventilsitz 6 aufweist, die Räume K1, K2; es wird angenommen, dass der Strom beispielsweise eines Gases, das abgedichtet werden muss, vom Außenumfangsabschnitt (Seite des Gaseinlasses G1) des Ventils zum Mittelabschnitt (Seite des Gasauslasses G2) des Ventils, d.h. vom Raum K1 zum Raum K2 gelenkt wird.
Hier wird der Druck in den Räumen K1, K2 mit F1 (erster Druck) bzw. F2 (zweiter Druck) bezeichnet, außerdem ist die Beziehung erfüllt, die durch die folgende Formel (2) ausgedrückt wird: F1 > F2 (2)
Wenn beispielsweise ein Ventil, wie das Schließventil 10, in dem das Dichtelement 4 verwendet wird, ein Dichtventil für einen Wasserstofftank ist, wie den Hochdrucktank 100 eines Brennstoffzellen-Fahrzeugs, dann wird der Druck des Wasserstoffgases als dem Fluid im Inneren des Behälters (der Druck F1) maximal auf 35 MPa oder 70 MPa eingestellt, wie oben beschrieben. Andererseits entspricht der Druck F2 an der Auslass-Seite ungefähr dem Atmosphärendruck. Daher wird der Druckunterschied ΔF zwischen den Räumen K1, K2 sehr groß.
Die Ventilscheibe 1 ist beispielsweise, wie oben beschrieben, in einem elektromagnetischen Ventil vorgesehen, das die Magneteinheit 11 zum Ansteuern aufweist, und das Schließventil 10 wird durch die Bewegung der Ventilscheibe 1 zum festgelegten Ventilsitz 6 geschlossen. Falls die Ventilscheibe 1 geschlossen wird, kommt die distale Stirnfläche des kreisförmigen Vorsprungs 43, die von der Bodenfläche 2a des Basisbodens 2 der Ventilscheibe 1 nach unten vorsteht, zuerst an der Oberfläche der Basis 5 des Ventilsitzes 6 zum Anliegen (siehe 2).
In diesem Fall werden Drücke F1, F2 an die jeweiligen Bodenflächen der kreisförmigen Aussparungen M1, M2 der kreisförmigen Abschnitte 41, 42 angelegt. Da der Druck F1 höher ist als der Druck F2, wie oben angegeben, wird in dem Dichtelement 4 als Ganzem eine große Spannung vom kreisförmigen Abschnitt 41 zum kreisförmigen Abschnitt 42 erzeugt, solange nicht ein sehr großer Unterschied zwischen den Oberflächen der Innenwände der kreisförmigen Aussparungen M1, M2 besteht, und die elastische Substanz kriecht in die durch einen Pfeil Y in der Figur angezeigte Richtung.
Ferner ist an der Seite des kreisförmigen Abschnitts 42 eine Lücke V durch die Innenwandfläche der kreisförmigen Aussparung M2 und die obere Fläche der Basis 5 des Ventilsitzes 6 ausgebildet, und das Dichtelement 4 wird so verformt, dass der kriechende Teil der elastischen Substanz in die Lücke V kriecht. Anders ausgedrückt, die elastische Substanz, die verformt wurde und von dem Druckunterschied ΔF zum Kriechen gebracht wurde, wird in der Lücke V aufgenommen.
Die Lücke V wird somit mit der elastischen Substanz gefüllt, und das Dichtelement 4 und die obere Fläche der Basis 5 des Dichtsitzes 6 können nicht nur am kreisförmigen Vorsprung 43, sondern auch an der Seite des kreisförmigen Abschnitts 42 miteinander in Kontakt gebracht werden. Daher kann eine übermäßige Verformung des Dichtelements 4 verhindert werden, und es kann verhindert werden, dass das Dichtelement 4 sich von der kreisförmigen Nut 3 löst. Infolgedessen kann das Dichtelement 4 auch im Falle eines ultrahohen Druckunterschieds ΔF, der mehrere zehn MPa (oder mehrere MPa) übersteigt, zuverlässig eine ausreichende Dichtleistung erreichen. Daher können die Räume K1, K2 vollständig voneinander getrennt werden, ohne dass Fluid, beispielsweise Gas, austritt, indem die Ventilscheibe 1 noch weiter geschlossen und mit dem Ventilsitz 6 in Kontakt gebracht wird.
Da die kreisförmige Aussparung M2 im kreisförmigen Abschnitt 42 ausgebildet ist, kann die Lücke V ferner mit einem bestimmten Fassungsvermögen leicht ausgebildet werden und ihr Volumen Vv kann leicht eingestellt werden. Da der schräge Nutabschnitt 33 wie oben beschrieben vorgesehen ist, existiert außerdem eine schräge Region mit einer Abwärtsneigung vom Raum K1 zum Raum K2 zwischen den kreisförmigen Abschnitten 41, 42 (anders ausgedrückt, in der Zwischenregion in Planrichtung des Dichtelements 4). Infolgedessen kriecht die elastische Substanz in die vom Pfeil Y in der Figur angezeigte Richtung. Daher können Deviatorspannungen im Dichtelement 4, die auftreten können, wenn der Strom der elastischen Substanz behindert wird, und Deviatorbelastungen, die dadurch erzeugt werden, und eine extreme Ver-formung verhindert werden.
Die Fluidmenge der elastischen Substanz ist je nach Druckunterschied ΔF, den Formparametern des Dichtelements 4, dem Material der elastischen Substanz, dem Elastizitätsmodul und dergleichen verschieden. Daher ist es bevorzugt, die Fluidmenge der elastischen Substanz zuvor unter verschiedenen Bedingungen, welche die Fluidmenge der elastischen Substanz beeinflussen, vorab zu bestimmen und die Lücke V aktuell so zu bilden, dass ihr Volumen Vv der Fluidmenge der elastischen Substanz unter den voreingestellten Bedingungen entspricht. In diesem Fall wird die Lücke V fast mit dem ganzen Fluidteil (d.h. dem verformten Teil) der elastischen Substanz gefüllt, und daher kann eine zusätzliche übermäßige Verformung des gesamten Dichtelements 4 verhindert werden. Infolgedessen kann die Verformung des Dichtelements 4 solchermaßen auf gewünschte Weise gesteuert werden und die Dichtleistung, die mit dem Dichtelement 4 erreicht wird, kann weiter verbessert werden.
Die Formparameter des Dichtelements und der Elastizitätsmodul der elastischen Substanz sind Faktoren, die der Fluidmenge der elastischen Substanz im Hinblick auf die Wirkung, die auf die Dichtleistung des Dichtelements 4 ausgeübt wird, folgen, und die Verformungssteuerung des Dichtelements wird durch passendes Einstellen des Volumens Vv der Lücke V weiter erleichtert. Ferner sind unter den Gestaltparametern des Dichtelements 4 die jeweilige Dicke Da, Db (Höhe von der Bodenfläche 2a des Basiskörpers 2 der Ventilscheibe 1) der kreisförmigen Abschnitte 41, 42, die Nutzbreite Dc des Dichtelements 4 und der Wert (siehe 1) des Innenwinkels Q (Neigung) des schrägen Abschnitts, der durch den schrägen Abschnitt 33 gebildet wird, relativ wichtig als Parameter zum Steuern der Verformungsrate und der Fluidmenge des Dichtelements 4.
Diese Parameter erfüllen vorzugsweise z.B. die Beziehungen, die von den folgenden Formeln (3) bis (5) dargestellt werden. Db ≈ Da/2 (3) Dc ≥ Da × 2 (4) Q ≈ 45 ° (5)
In der vorliegenden Ausführungsform, wo das Dichtelement 4 vulkanisiert wird, besteht in Anbetracht des Herstellungsverfahrens die Tendenz zur Notwendigkeit für eine bestimmte festgelegte Abmessung der Dicke Da des kreisförmigen Abschnitts 41. Genauer gesagt, Beispiele für mögliche Abmessungen schließen Da von ungefähr 1 mm, Db von ungefähr 0,5 mm und Dc von ungefähr 2,5 mm ein. Ein Bereich ± 5 ° um den Winkel von 45 °, der von der Formel (5) dargestellt wird, ist der bevorzugte Bereich für Q.
Die Erfinder haben FEM-Analysen unter der Annahme durchgeführt, dass Gummimaterial zweier Arten, die beide die oben genannte Form und Abmessung aufweisen, mit einem Elastiztitäsmodul in Längsrichtung (Young'scher Modul) von 4 MPa und 7 MPa als elastische Substanz im Dichtelement 4 als Dichtelement verwendet werden, und dass der Druckunterschied ΔF mehrere MPa beträgt, und haben so den Verformungsgrad des Dichtelements 4 bewertet. Die gleiche FEM-Analyse wurde auch in Hinblick auf ein Dichtelement mit einer konstanten Dicke Da (fast äquivalent zum herkömmlichen Winkelkreis), das keine abgesetzte Gestalt aufweist (d.h. eine Gestalt ohne die Aufteilung in Kreisabschnitte 41, 42), durchgeführt.
Infolgedessen wurde die maximale Hauptbelastung im distalen Ende des kreisförmigen Vorsprungs 43 sowohl im Dichtelement 4 gemäß der vorliegenden Erfindung als auch in dem Dichtelement, das dem herkömmlichen Produkt entspricht, beobachtet, wobei der Wert der Hauptbelastung sich etwas unterschied. Ein zweidimensionales Belastungsumfangs-Kennfeld, das im Querschnitt erhalten wurde, zeigte jedoch, dass in dem Dichtelement, das dem herkömmlichen Produkt entsprach, die Oberfläche, wo signifikante Spannungen auftreten, etwa 60–70 % der gesamten Querschnittsfläche ausmacht, während im Dichtelement 4 gemäß der vorliegenden Erfindung die Oberfläche, wo signifikante Spannungen auftreten, etwa 20–30 % ausmacht. Der gleiche Trend wurde mit unterschiedlichen Young'schen Modulen des Gummimaterials beobachtet. Diese Ergebnisse bestätigten, dass im Dichtelement 4 das Kriechen der elastischen Substanz angemessen erleichtert war und dass die Restbelastungen, die von den Spannungen induziert waren, ausreichend verringert waren.
Ferner wird gemäß dem obigen bestätigt, dass das Dichtelement gemäß der vorliegenden Erfindung auch unabhängig vom Young'schen Modul des Materials für die elastische Substanz, die im Dichtelement 4 verwendet wird, wirksam ist. Daher kann das Dichtelement durch Kombinieren, z.B. Mischen, einer Vielzahl von Elementen mit unterschiedlichem Young'schen Modul und Wasserstoffdurchlässigkeit ausgebildet werden. Infolgedessen können sowohl die gewünschten Elastizität- als auch die gewünschten Gasbarriere-Eigenschaften ohne Weiteres gleichzeitig erhalten werden.
Wie oben beschrieben, ist 3 eine Skizze, die die Analyseergebnisse des Oberflächendrucks zeigt, der erhalten wird, wenn die Dichtelemente (Dichtelement 4 der vorliegenden Erfindung und Dichtelement entsprechend dem herkömmlichen Produkt), die in der in 5 dargestellten Ventilscheibe befestigt sind, an der Basis 5 des Ventilsitzes 6 anliegen und dann um 0,1 mm weiter an die Basis 5 gepresst werden. Im Analysemodell wurde angenommen, dass das Dichtelement, das dem herkömmlichen Produkt entspricht, keinen Absatz aufweist, und es wurde auch angenommen, dass die kreisförmige Nut, die in der Ventilscheibe vorgesehen ist, keinen Absatz aufweist. In der Figur wird der Abstand in radialer Richtung von der Mittelachse der Ventilscheibe 1 gegen die Abszisse eingetragen, und die Region mit einem Abstand von ungefähr 4 mm bis ungefähr 5,5 mm von der Mittelachse entspricht der Region des Dichtelements. Ferner stellt die Kurve L1 das Ergebnis mit Bezug auf das Dichtelement 4 der vorliegenden Erfindung dar, und die Kurve L2 stellt die Ergebnisse mit Bezug auf das herkömmliche Dichtelement dar.
Diese Ergebnisse zeigen, dass im Dichtelement 4 gemäß der vorliegenden Erfindung der Oberflächendruck an der Basis 5 gegenüber dem herkömmlichen Dichtelement insgesamt und erheblich erhöht war. In der obigen Skizze wurden numerische Werte auf der Ordinate weggelassen, der maximale Wert (der maximale Oberflächendruck) auf der Kurve L1 war jedoch ungefähr 75 MPa. Insbesondere wurde auch bestätigt, dass der Oberflächendruck in der mittleren Region (der Abstand von der Mittelachse ist 4,5 mm) des Dichtelements, das dem herkömmlichen Produkt entspricht, niedrig war, während der des Dichtelements 4 der vorliegenden Erfindung erheblich erhöht war.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, und es sind verschiedene Modifikationen davon möglich, ohne von ihrem Wesen abzuweichen. Beispielsweise kann die kreisförmige Nut 3 im Ventilsitz 6 vorgesehen sein, während das Dichtelement 4 daran befestigt ist. Ferner sind die obigen Werte für Da, Db, Dc, Q zum Zwecke der Erläuterung angegeben, und die bevorzugten Bereiche müssen nicht auf diese Beispiele beschränkt sein, aber Da, Db, Dc, Q, welche die oben beschriebenen Beziehungen erfüllen, sind zweckmäßig.
Da das Dichtelement gemäß der vorliegenden Erfindung für eine ausreichende Dichtung sorgt, auch wen der Druckunterschied zwischen Räumen, die abgedichtet werden müssen, mehrere zehn MPa übersteigt, kann es in großem Umfang unabhängig von den Fluideigenschaften in Ventilen eingesetzt werden, die bereitgestellt werden, wo ein Druckunterschied zwischen den Räumen, die abgedichtet werden sollen, auftritt, beispielsweise in Ventilen, die in verschiedenen Druckgefäßen für Fluide installiert sind, in Schließventilen, die in Fluidströmungswegen bereitgestellt werden und in Geräten, Maschinen, Ausrüstungen und Anlagen wie Erdgas-Fahrzeugen und Brennstoffzellen-Fahrzeugen, die Druckgefäße einschließen oder mit diesen ausgestattet sind und die mit Brenngas-Zufuhrwegen versehen sind.
Zusammenfassung
Dichtelement
Ein Gummi (eine elastische Substanz) wird durch Vulkanisierung befestigt und ein kreisförmiges Dichtelement 4 wird in einer kreisförmigen Nut 3 mit einem Absatz, die in der Bodenwand eines Körpers 2 einer Ventilscheibe 1 bereitgestellt ist, ausgebildet. Das Dichtelement 4 weist einen kreisförmigen Abschnitt 41 und einen kreisförmigen Abschnitt 42 auf. Die kreisförmigen Abschnitte 41, 42 sind zum größten Teil in einem tiefen Nutabschnitt 31 bzw. einem flachen Nutabschnitt 32 angeordnet, und das Volumen des kreisförmigen Abschnitts 41 ist größer als das Volumen des kreisförmigen Abschnitts 42. Ferner ist ein kreisförmiger Vorsprung 43, der nach unten vorsteht, in der Grenzregion zwischen den kreisförmigen Abschnitten 41, 42 vorgesehen. Ein schräger Abschnitt, der mit einem vorgeschriebenen Innenwinkel Q geneigt ist, ist ebenfalls in der Grenzregion ausgebildet.

Claims

Dichtelement, das eine elastische Substanz aufweist und das in einer Ventilscheibe oder einem Ventilsitz vorgesehen ist, die ein Ventil bilden, das dazu vorgesehen ist, die Verbindung zwischen einem ersten Raum mit einem ersten Druck und einem zweiten Raum mit einem zweiten Druck, der niedriger ist als der erste Druck, zu unterbrechen, wobei das Dichtelement aufweist: einen ersten kreisförmigen Abschnitt, der auf der Seite des ersten Raums ausgebildet ist, auf den der erste Druck wirkt und der das erste Volumen aufweist; und einen zweiten kreisförmigen Abschnitt, der auf der Seite des zweiten Raums ausgebildet ist, auf den der zweite Druck wirkt und der das zweite Volumen aufweist.
Dichtelement nach Anspruch 1, wobei das Ventilscheiben- bzw. Ventilsitz-Gegenstück und das Dichtelement so ausgebildet sind, dass eine Lücke auf der Seite des zweiten kreisförmigen Abschnitts ausgebildet wird, wenn angenommen wird, dass der erste Druck dem zweiten Druck gleich ist.
Dichtelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein kreisförmiger Vorsprung an der Grenzregion zwischen dem ersten kreisförmigen Abschnitt und dem zweiten kreisförmigen Abschnitt an der Oberfläche vorgesehen ist, die dem Ventilscheiben- bzw. Ventilsitz-Gegenstück gegenüber liegt.
Dichtelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste kreisförmige Abschnitt eine erste kreisförmige Aussparung aufweist, die an der Oberfläche ausgebildet ist, die dem Ventilscheiben- bzw. Ventilsitz-Gegenstück gegenüber liegt, und in dem zweiten kreisförmigen Abschnitt eine zweite kreisförmige Vertiefung ausgebildet ist.
Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Grenzregion zwischen dem ersten kreisförmigen Abschnitt und dem zweiten kreisförmigen Abschnitt so ausgebildet ist, dass die Dicke vom ersten kreisförmigen Abschnitt zum zweiten kreisförmigen Abschnitt allmählich abnimmt.
Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste kreisförmige Abschnitt eine im Wesentlichen rechteckigen Querschnittsform aufweist und der zweite kreisförmige Abschnitt eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform aufweist.
Dichtelement nach Anspruch 6, wobei die Dicke Db des zweiten kreisförmigen Abschnitts im Wesentlichen der halben Dicke ersten kreisförmigen Abschnitts entspricht.
Dichtelement nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Nutzbreite Dc des Dichtelements mindestens doppelt so groß ist wie die Dicke Da des ersten kreisförmigen Abschnitts.
Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der erste kreisförmige Abschnitt einen ersten Umfangsabschnitt aufweist, der an der Seite des ersten Raums angeordnet ist und dem Ventilscheiben- bzw. Ventilsitz-Gegenstück gegenüber liegt, und wobei der erste Umfangsabschnitt so ausgebildet ist, dass er zur Seite des ersten Raums hin verläuft; und der zweite kreisförmige Abschnitt einen zweiten Umfangsabschnitt aufweist, der an der Seite des zweiten Raums angeordnet ist und dem Ventilscheiben- bzw. Ventilsitz-Gegenstück gegenüber liegt, wobei der zweite Umfangsabschnitt so ausgebildet ist, dass er zur Seite des zweiten Raums verläuft.
Dichtelement nach Anspruch 9, wobei der erste Umfangsabschnitt des ersten kreisförmigen Abschnitts so ausgebildet ist, dass er eine konische Querschnittsform aufweist; und der zweite Umfangsabschnitt des zweiten kreisförmigen Abschnitts so ausgebildet ist, dass er eine konische Querschnittsform aufweist.
Dichtelement nach Anspruch 10, wobei die konische Oberfläche des ersten Umfangsabschnitts des ersten kreisförmigen Abschnitts eine gekrümmte Gestalt aufweist; und die konische Oberfläche des zweiten Umfangsabschnitts des zweiten kreisförmigen Abschnitts eine gekrümmte Gestalt aufweist.
Dichtelement nach Anspruch 3, wobei der kreisförmige Abschnitt einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweist.
Dichtelement nach Anspruch 4, wobei der erste kreisförmige Abschnitt einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweist; und der zweite kreisförmige Abschnitt einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweist.
Dichtelement nach Anspruch 5, wobei die Anlagefläche der Grenzregion, an der entweder die Ventilscheibe oder der Ventilsitz anliegen, wo das Dichtelement vorgesehen ist, so ausgebildet ist, dass sie einen im Wesentlichen linearen Querschnitt aufweist.
Dichtelement nach Anspruch 14, wobei der Innenwinkel Q der Neigung der Anlagefläche der Grenzregion mit Bezug auf die Oberfläche des Ventilscheiben- bzw. Ventilsitz-Gegenstücks ein Winkel im Bereich von 45 ° ± 5° ist.
Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Dichtelement aus einer Vielzahl von Elementen mit unterschiedlichem Elastizätsmodul in Längsrichtung und unterschiedlicher Wasserstoffdurchlässigkeit besteht.