DE4212579C2 - Dichtungsanordnung für ein Steuerscheibenventil - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für ein Steuer
scheibenventil nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Derartige Dichtungsanordnungen sind aus der DE-OS 35 09 610
in verschiedenen Ausführungsarten bekannt. Eine hiervon ist
so gestaltet, daß die Dichtung in einer Nut einer starren Grund
platte eingelegt ist; die seitlichen Wände der Nut können dabei
als seitliche Führung der Dichtung aufgefaßt werden, über wel
che die Dichtung um einen bestimmten Betrag übersteht. In der
DE-OS 35 09 610 ist eine Ausführungsform erwähnt, bei welcher
die Dichtung entlang ihrer Außenkontur an der komplementär
geformten Kontur einer Ausnehmung einer starren Grundplatte
anliegt, während die Innenseiten der in sich geschlossenen
Dichtungsbereiche durch eingesetzte Formringe aus starrem Mate
rial stabilisiert sind. Durch möglichst günstige Gestalt der
Kontur, welche die Ausnehmung in der starren Grundplatte be
sitzt, sollen zusätzliche starre Formringe auf der Innenseite
der Dichtung vermieden werden.
Ähnliche Dichtungsanordnungen sind aus der DE-OS 29 29 199
oder der DE-OS 28 56 028 bekannt.
In allen diesen Fällen ist die seitliche Führung der Dichtung
überall gleich hoch, so daß also die Dichtung überall um den
gleichen Betrag über die seitliche Führung übersteht. Da die
Härte der Dichtung im wesentlichen durch das Extrusionsverhal
ten vorgegeben ist, wird die Dichtung insgesamt verhältnismäßig
steif. Dies bedeutet, daß zur Erzielung der Dichtungswirkung
von Steuerscheiben eine entsprechend hohe Gesamtkraft auf die
Dichtung bzw. umgekehrt von der Dichtung auf die Steuerscheiben
ausgeübt wird. Diese hohe axiale Anpreßkraft der Steuerschei
ben spiegelt sich in einer entsprechend hohen Reibungskraft
bei der Relativbewegung der Steuerscheiben, was den Bedienungs
komfort beeinträchtigt.
Die DE-A-28 45 581 zeigt und beschreibt eine Dichtungsanordnung
für ein Steuerscheibenventil mit einer Grundplatte, in welche
Durchflußöffnungen für Heiß-, Kalt- und Mischwasser eingebracht
sind. Beiderseits der Grundplatte sind um die Durchflußöffnungen
herum Dichtungen angeordnet. Dabei wird in Betracht gezogen,
daß die auf gegenüberliegenden Seiten der Grundplatte liegenden
Dichtungen in ihrer Höhe und Härte nicht unbedingt gleich aus
gebildet zu sein brauchen sondern ihrer jeweiligen individuellen
Funktion entsprechend angepaßt sein können. Dies ändert jedoch
nichts daran, daß auch bei der hier beschriebenen Dichtungsan
ordnung die seitliche Führung der Dichtungen überall gleich
hoch ist und insofern dieselben Nachteile eintreten, die oben
für die DE-A-35 09 610 bereits erwähnt wurden.
In der DE-A-39 27 205 ist eine Dichtungsanordnung beschrieben,
bei welcher die weiche Dichtung in die Nut der starren Grund
platte nicht lose eingelegt sondern an diese Nut angespritzt
ist. Der innerhalb der Nut der Grundplatte liegende Bereich
der Dichtung geht daher weitgehend für eine elastische Kom
pression verloren. Aus diesem Grunde wird durch eine am Rande
der Dichtung vorgesehene Auskehlung Sorge dafür getragen, daß
ein größerer Volumenteil der Dichtung als nur der über die
seitliche Führung überstehende Bereich an der elastischen Ver
formung teilnehmen kann. In dem Bereich zwischen den Durch
flußöffnungen von Kalt- und Warmwasser ist hier keine härtere
Dichtung vorgesehen; vielmehr wird hier die Zahl der Dichtungs
lippen erhöht, um den besonderen Anforderungen an die Abdich
tung in diesem Bereich der Dichtungsanordnung Rechnung tragen
zu können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dichtungsan
ordnung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß
die Bedienungskräfte, die zur Bewegung der Steuerscheiben gegen
einander erforderlich sind, reduziert sind.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfin
dung gelöst.
Die Erfindung fußt auf der Erkenntnis, daß die Dichtung nicht
in allen Abschnitten einer gleich starken seitlichen Führung
bedarf. Besonders gefährdet gegenüber Ausbiegungen ist die
Dichtung dort, wo sie zwischen zwei Durchflußöffnungen für
strömendes Medium liegt. Hier wirken nämlich die größten Druck
unterschiede. Vergleichsweise gering sind die seitlichen Belas
tungen, die auf die Dichtung wirken, jedoch in denjenigen Ab
schnitten, in denen die Dichtung "nur" eine Abdich
tung nach außen besorgt. Erfindungsgemäß wird also die
seitliche Führung an den jeweiligen, lokal variierenden Stabilisie
rungsbedarf der Dichtung angepaßt. Die höchste seitliche Führung
wird dort gewählt, wo auch die Druckbelastung der Dichtung
am größten ist, nämlich zwischen den Durchflußöffnungen.
In den anderen Bereichen dagegen wird die seitliche Führung so
eingestellt, daß die Dichtung um einen größeren Betrag
überstehen kann. In diesen Bereichen höheren Überstandes
ist die Dichtung weicher, weil sie gegenüber axialem Druck
seitlich ausweichen kann. Über die gesamte Dichtung hinweg
gemittelt, ergibt sich so für diese eine geringere Steifig
keit, was sich entsprechend in einer geringeren Gesamtkraft
niederschlägt, die zur Herbeiführung der Dichtungsfunktion
erforderlich ist. In diesem Ausmaße ist dann auch die
Anpreßkraft der Steuerscheiben gegeneinander und letzt
endlich die Kraft, die zur Verschiebung der Steuerscheiben
eingesetzt werden muß, kleiner. Eine verringerte Bedienungs
kraft erhöht den Bedienungskomfort und erleichtert insbeson
dere die Feineinstellung von Menge und/oder Temperatur des
ausfließenden Wassers bei Sanitärarmaturen.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung wird die seitliche Führung
durch unterschiedlich hohe Wände einer Nut gebildet, die
in eine starre Grundplatte eingeformt ist und in welcher
die Dichtung einliegt. Der Nutenboden weist dabei selbst
verständlich überall die gleiche Höhe auf, so daß die
auf diesem Boden aufliegende Dichtung in unterschiedlichen
Abschnitten unterschiedlich hoch von den Wänden der Nut
abgestützt ist.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die seitliche Führung auf der Außenseite der Dichtung
von der Wand einer Ausnehmung in einer starren Grundplatte
und auf der gegenüberliegenden Seite von mindestens einem
ringförmigen Bereich eines starren Trägers gebildet. Die
Dichtung kann dabei durch die gesamte Grundplatte hindurch
reichen; es handelt sich dann um eine Ausgestaltung der
Dichtung, die "schwimmend" genannt wird: Die Lage der
Dichtung gegenüber der Grundplatte kann sich in gewissem
Umfange frei einstellen. Die Dichtung wird erst dann kompri
miert, wenn die Dichtungsanordnung zusammen mit den Steuer
scheiben (die sich in einer Kartusche befinden können) in
dem eigentlichen, äußeren Armaturengehäuse montiert wird.
Herstellungstechnisch besonders einfach ist es, wenn die
jenige Seite der seitlichen Führung, welche durch die starre Grund
platte gebildet ist, überall gleich hoch ist, während
die durch den Träger gebildete Seite der seitlichen Führung unter
schiedlich hoch ist.
Im allgemeinen finden bei Dichtungsanordnungen der hier
interessierenden Art Dichtungen Verwendung, die mindestens
zwei in sich geschlossene Bereiche aufweisen. In diesem
Fall empfiehlt sich eine Ausgestaltung der Erfindung,
bei welcher der Träger eine der Anzahl der in sich ge
schlossenen Bereiche der Dichtung entsprechende Anzahl
von ringförmigen Bereichen aufweist, die einstückig über
Stege miteinander verbunden sind. Der starre Träger ist
bei dieser Ausgestaltung also ein einheitliches Teil.
Geht man von dieser Ausführungsform des Trägers aus, so
läßt sich eine Dichtungseinheit dadurch herstellen, daß
die Dichtung so um den Träger herumgespritzt ist, daß
die Stege von ihr eingeschlossen sind und sich so ein
Formschluß zwischen Dichtung und Träger ergibt. Diese
Dichtungseinheit läßt sich als ganze dann "schwimmend"
in einer entsprechenden Ausnehmung einer starren Grund
platte anordnen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend
anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen
Fig. 1 die Unteransicht einer Dichtungsanordnung für
ein Steuerscheiben-Mischventil;
Fig. 2 die Grundplatte der Dichtungsanordnung von Fig. 1;
Fig. 3 die Dichtungseinheit der Dichtungsanordnung
von Fig. 1;
Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie IV-IV von Fig. 3;
Fig. 5 einen Schnitt gemäß Linie V-V von Fig. 3.
In der Zeichnung ist eine Dichtungsanordnung für ein Steuer
scheiben-Mischventil dargestellt. Fig. 1 ist eine Zusammen
stellungszeichnung, während die Fig. 2 bis 5 die in
der Dichtungsanordnung enthaltenen Einzelteile zeigen.
Die Dichtungsanordnung kann bei kartuschenmäßigem Aufbau
des Ventils als einstückiger oder angesetzter Boden des
Kartuschengehäuses ausgestaltet oder bei Verzicht auf
einen kartuschenmäßigen Aufbau ein eigenständiges Teil
sein. In allen Fällen hat die in der Dichtungsanordnung
enthaltene Dichtungseinheit 2 die Aufgabe, für einen wasser
dichten Übergang zwischen den Mündungsstellen wasserführen
der Kanäle in der Anschlußfläche eines äußeren Armaturen
gehäuses (nicht gezeigt) und den Durchflußöffnungen
einer raumfesten Steuerscheibe (ebenfalls nicht dargestellt)
zu sorgen, wie dies an und für sich bekannt ist.
Die Dichtungsanordnung ist aus zwei Hauptkomponenten zu
sammengesetzt: einer Grundplatte 1 (Fig. 2) und einer
Dichtungseinheit 2 (Fig. 3).
Die im wesentlichen kreisrunde Grundplatte 1 aus starrem
Material, vorzugsweise Kunststoff, wird in das nicht dar
gestellte Armaturengehäuse raumfest eingesetzt. Bei der
richtigen Orientierung hilft ein nach unten ragender Posi
tionierzapfen 4. Drei Umfangsausnehmungen 5, 6, 7 dienen
der unverdrehbaren Fixierung der Grundplatte 1 an der
zylindrischen Wand eines Kartuschengehäuses, welches die
Steuerscheiben aufnimmt und/oder an der Wand
des Aufnahmeraumes des Armaturengehäuses. Die Grundplatte
1 weist eine einzige, zusammenhängende Durchbrechung 8
auf, deren Kontur der Außenkontur der in ihr aufgenommenen
Dichtungseinheit 2 entspricht.
Die in Fig. 3 herausgezeichnete Dichtungseinheit 2 umfaßt
die eigentliche, aus verhältnismäßig weichem, elastomerem
Material bestehende Dichtung 20, welche in noch zu beschrei
bender Weise formschlüssig um einen Träger 30 herumgespritzt
ist, der seinerseits ähnlich der Grundplatte 1 aus starrem
Material, vorzugsweise Kunststoff, hergestellt ist.
Die Dichtung 20 besteht einstückig aus zwei symmetrischen
Schleifen 12, 13, welche durch einen Steg 15 miteinander
verbunden sind, sowie einem im äußeren Bereich der Schleifen
12, 13 etwa tangential ansetzenden verhältnismäßig großen
Schleifenbogen 14.
Innerhalb der Schleifen 12, 13 befinden sich jeweils in
der Draufsicht oval-ringförmige Bereiche 31, 32 des Trägers
30, welche die Schleifen 12, 13 nach innen abstützen. In
den beiden Bereichen 31, 32 sind jeweils Wasserdurchfluß
öffnungen 9, 10 ausgebildet, die sich in Strömungsrichtung
des Wassers gesehen verjüngen. In Fig. 1 ist die Unteran
sicht der Dichtungsanordnung dargestellt; die Strömungsrich
tung des Wassers verläuft daher in die Zeichenebene hinein.
Im Betrieb des Steuerscheiben-Mischventiles wird eine
der beiden Wasserdurchflußöffnungen 9 von zuströmendem
Kalt-, die andere Wasserdurchflußöffnung 10 von zuströ
mendem Warmwasser durchflossen.
Die beiden ringförmigen Bereiche 31, 32 des Trägers 30
stehen über kurze Verbindungsstege 33, 34 mit einem im
weitesten Sinne ebenfalls ringförmigen Bereich 35 des Trägers
30 in Verbindung, welcher die Innenseite des Schleifenbogens
14 und teilweise die Außenseiten der Schleifen 12, 13
abstützt. Der Bereich 35 des Trägers 30 begrenzt eine
verhältnismäßig großflächige Wasserdurchflußöffnung 11,
die im Betrieb von zurückfließendem, durch die Steuerscheiben
geregelten Mischwasser durchströmt wird.
Die Dichtungseinheit 2 durchsetzt die Grundplatte 1 voll
ständig. Sie liegt also nicht in einer stabilisierenden
Nut der Grundplatte 1 ein sondern unten direkt an der
Anschlußfläche des Armaturengehäuses und oben an der Unter
seite einer feststehenden Steuerscheibe an. Bei dieser
Art Dichtung erhalten die Steuerscheiben des Mischventiles
ihre endgültige, zum Betrieb erforderliche Pressung erst
nach Montage im (äußeren) Armaturengehäuse, auch wenn
sie in einem Kartuschengehäuse untergebracht sind.
Von besonderem Interesse ist nunmehr die Art und Weise,
wie die verschiedenen Bereiche der Dichtung 20 nach außen
und gegeneinander bezüglich des in ihnen herrschenden
Wasserdruckes stabilisiert sind.
Entlang ihrer Außenkontur ist die Dichtung 20 durch Anlage
an der Kontur 8 der Grundplatte 1 abgestützt. Insoweit
unterscheidet sich die hier beschriebene Dichtung 20 nicht
von der Formdichtung in der oben bereits erwähnten DE-OS
35 09 610.
Die Abstützung "nach innen" dagegen geschieht ähnlich
wie bei der in der DE-OS 35 09 610 angesprochenen Möglich
keit, derartige Formdichtungen durch drei eingesetzte
Ringe zu stabilisieren. Die ringförmigen Bereiche 31, 32
und 35 des Trägers 30 entsprechen derartigen, diesmal jedoch
einstückig über die Stege 33, 34 miteinander verbundenen
Ringen. Eine Besonderheit liegt jedoch bezüglich der axialen
Erstreckung der Bereiche 31, 32 und 35 vor, die insbesondere
aus Fig. 4 deutlich wird. Letztere zeigt, wie der Bereich
31 des Trägers 30 in dem nach innen zeigenden Abschnitt,
wo er einerseits dem Bereich 32 und andererseits dem Bereich
35 gegenübersteht, eine größere axiale Höhe aufweist als
in dem nach außen zeigenden Abschnitt. Der Bereich 32 des
Trägers 30 ist spiegelsymmetrisch gestaltet.
Der Bereich 35 des Trägers 30 ist seinerseits in dem den
Bereichen 31 und 32 zugewandten Abschnitt mit einer größeren
Höhe versehen. Die Dichtung 20 ist, wie erneut Fig. 4
besonders deutlich macht, in allen Abschnitten höher als
der Träger 30, steht aber nach dem oben Gesagten dort,
wo der mögliche Wasserübergang zwischen zwei Durchfluß
öffnungen 9, 10 bzw. 11 vermieden werden muß, weniger
über den Träger 30 über als in den anderen Abschnitten.
Hierdurch ist sichergestellt, daß die Dichtung 20 in den
am stärksten druckbelasteten Abschnitten beidseitig beson
ders gut seitlich abgestützt ist. Die Dichtung 20
wird hier allerdings besonders steif. Wäre die seitliche Abstützung
in allen Abschnitten der Dichtung 20 so hoch, würde sich
eine Gesamtsteifigkeit der Dichtung 20 ergeben, bei der zur
Erzielung der erforderlichen Dichtwirkung die Steuerscheiben
des Mischventiles einer ganz erheblichen axialen Kraft
unterworfen werden müßten. Derartig hohe axiale Kräfte sind
aber wegen der zwischen den Steuerscheiben wirkenden Reibungs
kräfte, die zu verhältnismäßig hohen Bedienungskräften
führen, nicht erwünscht.
Aus diesem Grunde ist bei der dargestellten Dichtungsan
ordnung die Dichtung 20 in denjenigen Abschnitten, in denen
eine besonders gute Abstützung nicht erforderlich ist,
nicht so hoch seitlich abgestützt. In diesen Abschnitten bleibt
die Dichtung 20 "weicher", da sie seitlich ausweichen
kann. Hierdurch läßt sich die Gesamtkraft, mit der die
Dichtungseinheit 2 zur Erzielung der Abdichtwirkung kom
primiert werden muß, deutlich reduzieren, was sich günstig
auf die Bewegungskräfte der Steuerscheiben im Mischventil
auswirkt.
Claims (7)
1. Dichtungsanordnung für ein Steuerscheibenventil mit
- a) mindestens einer Dichtung;
- b) mindestens zwei Durchflußöffnungen für ein strömendes Medium, die gegeneinander und nach außen durch die Dichtung abgedichtet sind;
- c) einer seitlichen Führung aus starrem Material, an welcher die Dichtung beidseitig zur Stabilisierung anliegt und über welche die Dichtung um einen bestimmten Betrag über steht,
dadurch gekennzeichnet,
- d) die seitliche Führung (1, 30) der Dichtung (20) in den Abschnitten, in denen die Dichtung (20) zwischen zwei Durchflußöffnungen (9, 10, 11) liegt, höher als in den anderen Abschnitten ist.
2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die seitliche Führung durch unterschiedlich hohe Wände
einer Nut gebildet wird, die in eine starre Grundplatte
eingeformt ist und in welcher die Dichtung einliegt.
3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die seitliche Führung (1, 30) auf der Außenseite
der Dichtung (20) von der Wand einer Ausnehmung (8) in
einer starren Grundplatte (1) und auf der gegenüberliegenden
Seite von mindestens einem ringförmigen Bereich (31, 32,
35) eines starren Trägers (30) gebildet ist.
4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß diejenige Seite der seitlichen Führung, welche durch
die starre Grundplatte (1) gebildet ist, überall gleich
hoch ist, während die durch den Träger (30) gebildete
Seite der seitlichen Führung unterschiedlich hoch ist.
5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, bei welcher die
Dichtung mindestens zwei in sich geschlossene Bereiche
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (30) eine
der Anzahl der in sich geschlossenen Bereiche (11, 12,
13) der Dichtung (20) entsprechende Anzahl von ringförmigen
Bereichen (31, 32, 35) aufweist, die einstückig über Stege
(33, 34) miteinander verbunden sind.
6. Dichtungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Dichtung (20) so um den Träger (30)
herum gespritzt ist, daß die Stege (33, 34) von ihr einge
schlossen sind und sich so ein Formschluß zwischen Dichtung
(20) und Träger (30) ergibt.
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