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Title:
SEAL AND FLUID VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/206742
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an elastically deformable seal for using in a fluid valve (2), comprising: a first front side SI for arranging against an adjustable valve body (6) of the fluid valve (2) in a sealing manner and a second front side SII for arranging against a valve housing (8) of the fluid valve (2) in a sealing manner. A plurality of spiral-shaped recesses (10), (2) formed at least in sections are formed on the seal (4), in relation to a seal opening (5), on the inner side and/or on the outer side, said recesses extending as such from the second front side SII in a longitudinal direction X-X and in a peripheral direction of the seal (4). The invention further relates to a fluid valve comprising such a seal.

Inventors:
POPA, Alexandru
PLAERU, George
ROZPUTNIAK, Dmytro
Application Number:
EP2019/059801
Publication Date:
October 31, 2019
Filing Date:
April 16, 2019
Export Citation:
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Assignee:
CPT GROUP GMBH (Vahrenwalder Straße 9, Hannover, 30165, DE)
International Classes:
F16K5/06; F01P7/14; F16J15/02; F16J15/10; F16K5/20; F16K11/087
Domestic Patent References:
WO1984004794A11984-12-06
Foreign References:
FR2993030A12014-01-10
DE2150628A11973-04-19
US20010038084A12001-11-08
US20130045064A12013-02-21
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
BARZ, Torsten (Sodener Str. 9, Schwalbach, 65824, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Elastisch verformbare Dichtung zur Verwendung in einem Fluidventil (2), umfassend: eine erste Stirnseite (Si) zur dichtenden Anlage gegen einen stellbaren Ventilkörper (6) des Fluidventils (2) und eine zweite Stirnseite (Sn) zur dichtenden Anlage gegen ein Ventilgehäuse (8) des Fluidventils (2), wobei bezüglich einer Dichtungsöffnung (5) innenliegend und/oder außenliegend an der Dichtung (4) eine Vielzahl von abschnittsweise ausgebildeten, spiralförmigen Ausneh mungen (10, 12) ausgeformt ist, die sich als solche von der zweiten Stirnseite (Sn) in einer Längsrichtung (X - X) sowie in einer Umfangsrichtung der Dichtung (4) erstrecken und dadurch zumindest dem der zweiten Stirnseite (Sn) zuge wandten Ende der Dichtung (4) , aus dem sie entspringen, eine derartig elastische Verformbarkeit verleihen, so dass die Dichtung (4) durch den Ventilkörper (6), mit dem die Dichtung (4) zusammen wirkt, zur Abdichtung eines An schlussbereiches des Fluidventils (2) elastisch verformbar ist .

2. Dichtung nach Anspruch 1, wobei sich die einzelnen spi ralförmigen Ausnehmungen (10, 12) in dieselbe Richtung erstrecken .

3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die einzelnen

spiralförmigen Ausnehmungen (10, 12) identisch ausgebildet sind .

4. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die

einzelnen spiralförmigen Ausnehmungen (10, 12) gleichmäßig zueinander beabstandet sind.

5. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Stirnseite (Si) der Dichtung (4) gegenüber der Längsrichtung (X - X) der Dichtung (4), korrespondierend zur Formgebung des Ventilkörpers (6) schräg gestellt ist.

6. Dichtung nach Anspruch 5, wobei die erste Stirnseite (Si) mit der Längsrichtung (X - X) einen Winkel von etwa 45° bis 75° einschließt.

7. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die einzelnen spiralförmigen Ausnehmungen (10, 12) bis in einen Bereich der ersten Stirnseite (Si) erstrecken.

8. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dichtung (4) kreisringförmig oder zumindest im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet ist.

9. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dichtung (4) aus einem Kunststoff gespritzt ist.

10. Dichtung nach Anspruch 9, wobei die Dichtung (4) aus einem Hart-Kunststoff gespritzt ist.

11. Dichtung nach Anspruch 9, wobei die Dichtung (4) mit einem Hart-Kunststoff kombiniert ist.

12. Dichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Hart-Kunststoff ein PTFE-Kunststoff ist.

13. Fluidventil mit zumindest einer Dichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Abdichtung eines Anschluss bereiches des Fluidventils (2) .

14. Fluidventil nach Anspruch 13 in Gestalt eines Mehrwe- ge-Ventils .

15. Verwendung eines Fluidventils (2) nach Anspruch 13 oder 14 als Kühlwasserventil.

16. Verwendung nach Anspruch 15, wobei das Fluidventil (2) als Kühlwasserventil eines Fahrzeugs verwendet wird.

Description:
Beschreibung

Dichtung und Fluidventil

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtung und ein Fluid ventil mit einer solchen Dichtung. Unter einem Fluidventil ist dabei insbesondere ein Kühlwasserventil, insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug zu verstehen. Unter einem Fahrzeug ist dabei jede Art von Fahrzeug zu verstehen, welches zum Betrieb mit einem flüssigen und/oder gasförmigen Kraftstoff versorgt werden muss, insbesondere aber Personenkraftwagen und/oder Nutzfahrzeuge. Ferner kann es sich beim Fahrzeug auch um ein teilelektrisches oder vollelektrisches Fahrzeug handeln, insbesondere aber um Personenkraftwagen und/oder Nutzfahrzeuge.

Dichtungen als solche können unterschiedliche Aufgaben haben. Sie können z.B. dem Zweck dienen, ungewollte Fluidverluste zu vermeiden oder zumindest zu begrenzen. Unter einem Fluid kann dabei ein flüssiges und/oder gasförmiges Medium verstanden werden .

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dichtung zur Verwendung in einem Fluidventil, insbesondere in Gestalt eines Kühlwasserventils bereitzustellen, welche höchsten Anforde rungen an eine Langzeit-Dichtheit unter bekanntlich großen Temperaturschwankungen einer Verbrennungsmotorenperipherie und/oder einer Elektromotorenperipherie gerecht wird. Die Dichtung soll darüber hinaus kostengünstig herstellbar sein.

Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst, der eine Dichtung zur Verwendung in einem Fluidventil unter Schutz stellt. Es wird ferner ein Fluidventil mit einer solchen Dichtung unter Schutz gestellt (vgl. Anspruch 13) sowie eine Verwendung des Fluid ventils als Kühlwasserventil (vgl. Anspruch 15). Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran sprüche . Es wird eine elastisch verformbare Dichtung zur Verwendung in einem Fluidventil vorgeschlagen. Die Dichtung umfasst dabei:

• eine erste Stirnseite bzw. ein erstes stirnseitiges Ende zur statisch dichtenden Anlage gegen einen stellbaren Ven tilkörper des Fluidventils und

• eine zweite Stirnseite bzw. ein zweites stirnseitiges Ende zur dynamisch dichtenden Anlage gegen ein Ventilgehäuse des Fluidventils .

Dabei ist/sind bezüglich einer Dichtungsöffnung innenliegend und/oder außenliegend an der Dichtung eine Vielzahl von ab schnittsweise ausgebildeten, spiralförmigen Ausnehmungen aus geformt, die sich als solche von der zweiten Stirnseite in einer Längsrichtung sowie in einer Umfangsrichtung der Dichtung erstrecken und dadurch zumindest dem der zweiten Stirnseite zugewandten Ende der Dichtung, aus dem sie entspringen, eine derartig gewünschte elastische Verformbarkeit bzw. ein derartig gewünschtes elastisches Verhalten verleihen, so dass die Dichtung durch den Ventilkörper, mit dem die Dichtung zusammen wirkt, zur Abdichtung eines Anschlussbereiches des Fluidventils elastisch verformbar ist. Die vorgeschlagenen spiralförmigen Ausnehmungen verleihen zumindest dem der zweiten Stirnseite zugewandten Ende der Dichtung die Eigenschaft eines dünnwandigen offenen und biegeweichen Profils.

Unter einer abschnittsweise "spiralförmigen" Ausnehmung ist dabei eine Ausnehmung zu verstehen, die sich als solche in der Art eines Gewindeganges einer Schraube um eine Längsachse der Dichtung erstreckt bzw. eine schraubenartige Kurve um diese Längsachse der Dichtung beschreibt. Die Querschnittsform der Ausnehmung ist dabei frei gestaltbar.

Die vorgeschlagene Dichtung verleiht selbst einem harten Kunststoff, aus dem die Dichtung gefertigt sein kann und der sich als solcher beim Zusammenwirken mit dem Ventilkörper in einem Fluidventil elastisch nicht bzw. zumindest im Wesentlichen elastisch nicht verformen lässt, eine gewünschte elastische Verformbarkeit bzw . ein gewünschtes elastisches Verhalten . Somit entfällt die Notwendigkeit, in diesem Zusammenhang entsprechend elastisch verformbare Kunststoffe mit an sich harten und in diesem Zusammenhang entsprechend elastisch nicht verformbaren Kunststoffen zu kombinieren, beispielsweise indem man einen elastisch verformbaren Kunststoff mit einem Hart-Kunststoff beschichtet. Dies vereinfacht die Herstellung einer solchen Dichtung. Bei dem harten Kunststoff kann es sich dabei z.B. um einen PTFE-Kunststoff (PTFE steht für Polytetrafluorethylen) und dergleichen mehr handeln.

Oder anders ausgedrückt, verleihen die in der Dichtung vor geschlagenen spiralförmigen Ausnehmungen einem verwendeten, harten Kunststoff, etwa einem PTFE-Kunststoff, aus dem die Dichtung gefertigt sein kann und der als solcher kein für das Zusammenwirken mit dem Ventilkörper im Fluidventil gewünschtes elastisches Verhalten aufweist, vorteilhafterweise zwei ge wünschte Eigenschaften: Eine ventilkörperseitig gewünschte Härte und Gleitfähigkeit einerseits, um mit dem Ventilkörper optimal Zusammenwirken zu können, und eine insgesamt gewünschte, elastische Verformbarkeit bzw. ein insgesamt gewünschtes, elastisches Verhalten beim Zusammenwirken mit dem Ventilkörper andererseits .

Die Vielzahl der einzelnen spiralförmigen Ausnehmungen ist dabei je nach Bedarf frei festlegbar. Die einzelnen spiralförmigen Ausnehmungen können sich dabei zweckmäßigerweise in dieselbe Richtung erstrecken. Auch können die einzelnen spiralförmigen Ausnehmungen identisch ausgebildet sein. Ferner können die einzelnen spiralförmigen Ausnehmungen gleichmäßig zueinander beabstandet sein.

Nach einer Ausführungsform kann die erste Stirnseite der Dichtung gegenüber der Längsrichtung der Dichtung, korrespondierend zur Formgebung des Ventilkörpers schräg gestellt sein. Der Ven- tilkörper kann z.B. abschnittsweise Zylinder- und/oder kugel förmig ausgeformt sein. Die erste Stirnseite kann dabei mit der Längsrichtung einen Winkel von etwa 45° bis 75° einschließen. Dies begünstigt eine Dichtwirkung der Dichtung.

Nach einer weiteren Ausführungsform können sich die einzelnen spiralförmigen Ausnehmungen bis in einen Bereich der ersten Stirnseite erstrecken. Dies begünstigt umso mehr die elastische Verformbarkeit der Dichtung. Auch können sich die einzelnen spiralförmigen Ausnehmungen von der zweiten Stirnseite bis zur ersten Stirnseite erstrecken, um die elastische Verformbarkeit der Dichtung umso mehr zu begünstigen.

Es wird ferner ein Fluidventil mit zumindest einer Dichtung der zuvor beschriebenen Art zur Abdichtung eines Anschlussbereiches des Fluidventils, insbesondere in Gestalt eines Mehrwege-Ventils vorgeschlagen .

Es wird ferner eine Verwendung eines solchen Fluidventils als Kühlwasserventil - auch Kühlwassersteuerventil oder Kühlwasser regelventil genannt -, insbesondere eines Fahrzeugs vorge schlagen. Das Kühlwasserventil kann dabei z.B. die Funktion eines Mischventils und/oder Verteilerventils haben.

Im Weiteren wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren darstellungen im Einzelnen erläutert. Aus den Unteransprüchen und der nachfolgend detaillierten Beschreibung der vorge schlagenen Ausführungsformen ergeben sich weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Hierzu zeigen:

Fig.l eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dichtung in einer Seiten- und Vor deransicht,

Fig.2 eine perspektivische Darstellung der in Fig.l ge zeigten Dichtung, Fig.3 eine weitere perspektivische Darstellung der in Fig.l gezeigten Dichtung,

Fig.4 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dichtung,

Fig.5 eine Schnittdarstellung der in Fig.l gezeigten

Dichtung in einem Fluidventil und

Fig.6 eine vergrößerte Darstellung der in Fig.5 gezeigten

Anordnung .

Fig.l veranschaulicht eine aus einem Kunststoff einstückig gespritzte, elastisch verformbare, kreisringförmige Dichtung 4 , die zur Verwendung in einem Fluidventil 2 - auch Fluidsteuer ventil oder Fluidregelventil genannt - vorgesehen ist. Die Dichtung 2 umfasst dabei eine erste Stirnseite bzw. ein erstes stirnseitiges Ende Si zur statisch dichtenden Anlage gegen einen stellbaren Ventilkörper 6 des Fluidventils 2 und eine zweite Stirnseite bzw. ein zweites stirnseitiges Ende Sn zur dynamisch dichtenden Anlage gegen ein Ventilgehäuse 8 des Fluidventils 2 (vgl. Fig.l in Verbindung mit Fig.5 oder Fig.6) .

Bezüglich einer Dichtungsöffnung 5 sind dabei innenliegend und außenliegend an der Dichtung 4 jeweils eine Vielzahl von ab schnittsweise ausgebildeten, spiralförmigen Ausnehmungen 10, 12 ausgeformt, die sich als solche von der zweiten Stirnseite Sil in einer Längsrichtung X - X sowie in einer Umfangsrichtung der Dichtung 4 bis in einen Bereich der ersten Stirnseite Si er strecken. Die einzelnen außenliegenden Ausnehmungen 10 sind dabei identisch und gleichmäßig zueinander beabstandet aus gebildet. Auch die einzelnen innenliegenden Ausnehmungen 12 sind dabei identisch und gleichmäßig zueinander beabstandet aus gebildet. In der Vorderansicht der in Fig.l gezeigten Dichtung 4 ist zudem die durchgehend bzw . geschlossen verlaufende, ventil körperseitige Anlage- bzw. Kontaktfläche 14 zur Anlage gegen das Ventilgehäuse 8 schraffiert hervorgehoben (siehe auch Fig.2). Nach einer alternativen Ausgestaltung der Dichtung 4 (vgl. Fig.4) erstrecken sich die einzelnen innenliegend ausgebildeten, spiralförmigen Ausnehmungen 12 sogar von der zweiten Stirnseite Sn bis zur ersten Stirnseite Si, so dass die Ausnehmungen 12 an der zweiten Stirnseite Sn abschnittweise Unterbrechungen bilden. Dennoch verbleibt auch die zweite Stirnseite Sn durchgehend bzw. geschlossen verlaufend, um die Abdichtung gegenüber dem Ven tilkörper 6 sicherzustellen.

Die Fig.5 und Fig.6 veranschaulichen eine Anordnung der Dichtung 4 in einem Fluidventil 2, dessen stellbarer Ventilkörper einen kugelförmigen Abschnitt 6 aufweist, an dem die Dichtung 4 mit der Kontaktstelle der ersten Stirnseite Si linienförmig bzw. linien artig und/oder flächenförmig bzw. flächenartig dichtwirkend anliegt. Die zweite Stirnseite Sn hingegen liegt mit ihrer Kontaktstelle linienförmig bzw. linienartig und/oder flächen förmig bzw. flächenartig dichtwirkend an einem Ventil-Gehäuse 8 des Fluidventils 2 an. In den Fig.5 und Fig.6 überschneiden sich die ventilgehäuseseitig durch die Ausnehmungen 12 gebildeten freien und biegeweichen Enden der Dichtung 4 mit dem Ventil gehäuse 8 um die veranschaulichte Länge DC. Um diese Länge DC wird die Dichtung 4 in ihrer Einbaulage elastisch zusammen gedrückt. Unter Berücksichtigung dieser elastischen Verformung ist daher die sich tatsächlich darstellende, ventilgehäuseseigte Anlage- bzw. Kontaktfläche größer als die in der Fig.l dargestellte schraffierte Anlage- bzw. Kontaktfläche 14.

Die in den Figuren dargestellten Ausnehmungen 10, 12 verleihen den im Rahmen dieser Offenbarung vorgeschlagenen Ausführungs formen zumindest bezüglich des der zweiten Stirnseite Sn zu gewandten Endes der Dichtung 4, aus dem die Ausnehmungen 10, 12 entspringen, eine derartig gewünschte elastische Verformbar keit, so dass sich die Dichtung 4 beim Zusammenwirken mit dem Ventilkörper 6 zur Abdichtung des Anschlussbereiches des Fluidventils 2 elastisch verformen lässt. Der Kunststoff kann dabei aus einem Hart-Kunststoff gespritzt sein. Unter einem Hart-Kunststoff kann dabei ein Kunststoff verstanden werden, der als solcher an der jeweils dichtenden Kontaktstelle der ersten und zweiten Stirnseite Si, Sn li nienförmig bzw. linienartig und/oder flächenförmig bzw. flä chenartig dichtwirkend ist und der sich als solcher ohne die besagten spiralförmigen Ausnehmungen 10, 12 beim Zusammenwirken mit dem Ventilkörper 6 elastisch nicht oder zumindest so gut wie nicht elastisch verformen lässt. Ein solcher Kunststoff ist z.B. PTFE (PTFE steht dabei für Polytetrafluorethylen) und der gleichen mehr.

Alternativ zum vorhergehend Ausgeführten könnte die einstückig ausgebildete Dichtung 4 selbstverständlich auch aus einem weicheren Kunststoff - etwa aus einem EPDM-Kunststoff (EPDM steht dabei für Ethylen-Propylen-Dien) - gespritzt sein, der sich als solcher selbst ohne die besagten spiralförmigen Ausnehmungen 10, 12 beim Zusammenwirken mit dem Ventilkörper 6 bereits - zumindest in einem gewissen Maß - elastisch verformen lässt und der als solcher auf der zweiten Stirnseite Sn oder zumindest im Bereich der dichtenden Kontaktstelle der zweiten Stirnseite Sn mit einer Hart-KunststoffSchicht , etwa aus PTFE und/oder dergleichen mehr versehen, z.B. beschichtet ist. Diese Hart-KunststoffSchicht dichtet dabei linienförmig bzw. linienartig und/oder flächen förmig bzw. flächenartig gegenüber dem Ventilkörper 6 ab. Die Ausnehmungen 10, 12 verleihen der Dichtung 4 dabei letztlich die gewünschte elastische Verformbarkeit bzw. das gewünschte elastische Verhalten.

Grundsätzlich gilt, dass je weiter sich die einzelnen spiral förmigen Ausnehmungen 10, 12 über die Dichtung 4, d.h. in der

Längs- und in der Umfangsrichtung der Dichtung 4 erstrecken, desto elastisch verformbarer stellt sich die Dichtung 4 im Ergebnis dar.

Je nachdem, auf welcher Seite der Dichtung 4 sich ein größerer fluidischer bzw. hydraulischer Druck einstellt, wirken entweder die außenliegenden Ausnehmungen 10 oder die innenliegenden Ausnehmungen 12 fluidisch bzw. hydraulisch kraftverstärkend und erhöhen dabei die Dichtwirkung an der jeweiligen Kontaktstelle der ersten oder zweiten Stirnseite Si, Sn.

Die erste Stirnseite Si ist zudem gegenüber der Längsrichtung X - X der Dichtung 4, korrespondierend zur Formgebung des ku gelförmigen Ventilkörperabschnitts 6 schräg gestellt (vgl. Fig.l in Verbindung mit z.B. Fig.5 oder Fig.6) . Die erste Stirnseite Si kann dabei mit der Längsrichtung X - X einen Winkel von etwa 45° bis 75° einschließen.

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Aus führungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemp larischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, ins besondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der be schriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.