DE102007008553B4

DE102007008553B4 - Drehschieber mit einem drehbar gelagerten Schieberglied

Info

Publication number: DE102007008553B4
Application number: DE200710008553
Authority: DE
Inventors: Markus Störmer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2011-12-15
Anticipated expiration: 2027-02-23
Also published as: DE102007008553A1

Abstract

Drehschieber mit einem drehbar gelagerten Schieberglied und einem am Schieberglied unter Zwischenschaltung einer Dichtung anliegenden Grundglied, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (9) mindestens eine Dichtwand (11, 13) und eine benachbart dazu angeordnete Dichtlippe (16) aufweist, die beide an dem Schieberglied (2) anliegen, wobei die Dichtwand (11, 13) steifer als die Dichtlippe (16) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschieber mit einem drehbar gelagerten Schieberglied und einem am Schieberglied unter Zwischenschaltung einer Dichtung anliegenden Grundglied.
Drehschieber der eingangs genannten Art sind bekannt. Sie dienen zur einfachen Regulierung einer Strömung durch Einstellen eines Durchströmungsquerschnitts. Dieser wird realisiert, in dem ein Grundglied-Durchströmungsquerschnitt mit einem Schieberglied-Durchströmungsquerschnitt durch eine Drehbewegung in eine Überschneidungsposition gebracht wird, wobei der entstandene Überschneidungsquerschnitt den Durchströmungsquerschnitt darstellt. Mit einem derartigen Drehschieber ist es beispielsweise möglich, den Kühlkreislauf eines Verbrennungskraftmotors eines Kraftfahrzeugs auf einfache Art und Weise einzustellen. Dabei kann der Drehschieber sowohl für flüssige als auch für gasförmige Strömungsmedien verwendet werden. Um ein ungewolltes Ausströmen eines Strömungsmediums zu verhindern, ist dem Schieberglied und dem Grundglied eine Dichtung zwischengeschaltet. Üblicherweise handelt es sich dabei um ein elastisch verformbares Dichtelement. Das Dichtelement liegt dabei bei einer Drehbewegung des Schieberglieds stets an dem Schieberglied und dem Grundglied dicht an. Gleichmäßige Anpresskräfte der Dichtung gegen das Schieberglied sind auf Grund der Formgebung des Drehschiebers jedoch nur schwer einzustellen. Darüber hinaus ergeben sich Probleme beim Überfahren eines Schieberglied-Durchströmquerschnitts mit dem Dichtelement, da dieses beim Überfahren durch Verklemmen und durch Umstülpen beschädigt werden kann.
Der Stand der Technik zeigt beispielsweise die DE 1 425 699 A . Aus dieser ist ein Rohrleitungsschalter mit einem verschwenkbar gelagerten Sitzring bekannt, der aus einem steifen Träger und einer davon aufgenommenen elastischen Dichtung besteht. Die Dichtung bewirkt eine Abdichtung zwischen einem relativ zu dem Sitzring verschiebbaren Verschlussstück, beispielsweise einem kugeligen Küken oder einem Flachschieberkörper, und dem Gehäuse. Sie ist dicht mit dem Gehäuse verbunden und axial und vorzugsweise federnd gegen das Verschlussstück gedrückt. Dabei soll der steife Träger aus einer in beträchtlichem Abstand hinter der eigentlichen Sitzfläche angeordneten, im Wesentlichen starren Ringrippe mit einer konvexen äußeren Mantelfläche bestehen, die mit einem eben noch eine Bewegung zulassenden Abstand in einer zylindrischen Bohrung des Gehäuses des Rohrleitungsschalters sitzt, welche die Axialbewegung des Sitzringes nicht behindert, während im Bereich der eigentlichen Sitzfläche um den elastischen Ringsitz herum ein größerer Abstand zwischen Ring und Bohrung vorhanden ist, welcher das Verschwenken der Sitzringanordnung um eine durch die Ringrippe gehende Achse gestattet.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Drehschieber zu schaffen, der auf einfache Art und Weise die oben genannten Nachteile umgeht und eine dauerhafte und verlässliche Dichtung gewährleistet.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Dichtung mindestens eine Dichtwand und eine benachbart dazu angeordnete Dichtlippe aufweist, die beide an dem Schieberglied anliegen, wobei die Dichtwand steifer als die Dichtlippe ausgebildet ist. Es ist also vorgesehen, dass die Dichtung eine Dichtlippe und eine steifer als die Dichtlippe ausgebildete Dichtwand aufweist. Bevorzugt ist die Dichtung derartig an dem Grundglied befestigt, dass sie einen Durchströmungsquerschnitt beziehungsweise eine Durchströmungsöffnung des Grundglieds vollumfänglich umrandet/umschließt. Wobei die Dichtwand vorteilhafterweise ebenfalls an dem Schieberglied anliegt und eine Dichtwirkung erzielt. Hierdurch ist also eine Doppeldichtung realisiert, wobei die steifer ausgebildete Dichtwand beispielsweise als Grobdichtung und die weniger steif ausgebildete Dichtlippe als Feindichtung wirkt. Die Dichtwand schützt dabei die Dichtlippe beispielsweise vor Verschmutzungen. Beim Überfahren eines Schieberglied-Durchströmungsquerschnitts wird die Dichtlippe, wie aus dem Stand der Technik bekannt, elastisch verformt, jedoch wird die Verformung beziehungsweise Auslenkung der Dichtlippe durch die Dichtwand eingeschränkt, sodass die Dichtlippe nicht zu hohen Belastungen ausgesetzt werden, verklemmen und/oder umstülpen kann.
Vorteilhafterweise besteht die Dichtwand gegenüber der Dichtlippe aus einem steiferen beziehungsweise weniger elastischen Material. Es ist also vorgesehen, dass der Dichtwand und der Dichtlippe aufgrund von Materialeigenschaften unterschiedliche Funktionen, wie zum Beispiel Grobdichtung/Feindichtung, vorgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich dazu wird die Steifigkeit der Dichtwand und/oder der Dichtlippe vorteilhaft durch ihre Formgebung beeinflusst. Die Dichtwand kann beispielsweise Versteifungsrippen aufweisen, die ihre Steifigkeit erhöhen. Ebenso ist es denkbar, die Steifigkeit durch die Querschnittsform der Dichtlippe und/oder der Dichtwand einzustellen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Dichtlippe beidseitig von Dichtwänden benachbart. Hierdurch wird die Verformung der Dichtlippe zu beiden Seiten eingeschränkt, um einen besonders vorteilhaften Schutz gegen ein Verklemmen oder Umstülpen der Dichtlippe zu erhalten. Bei einer Verformung der Dichtlippe in die eine oder andere Richtung wird diese vorteilhafterweise gegen die eine oder andere Dichtwand gedrückt, die dadurch die Dichtlippe stützt und eine Überbelastung beziehungsweise eine Überdehnung sowie ein Verklemmen und/oder Umstülpen verhindert.
Bevorzugt sind die Dichtwände von den Schenkeln eines U-förmigen Dichtungsprofils gebildet, wobei sich die Dichtlippe besonders bevorzugt im Inneren des U-förmigen Dichtungsprofils befindet. Das die Dichtwände bildende U-förmige Dichtungsprofil, das bevorzugt einstückig ausgebildet ist, ist einfach handhabbar und leicht zu montieren. Die Schenkel werden dabei durch einen Steg des U-förmigen Dichtungsprofils miteinander verbunden. Die Dichtlippe befindet sich, wie bereits gesagt, bevorzugt im Inneren des U-förmigen Dichtungsprofils, sodass sie von den zwei Dichtwänden, also beidseitig, umgeben ist. Vorteilhafterweise ist die Dichtlippe am Steg des U-förmigen Dichtungsprofils angeordnet und daran befestigt. Die Befestigung der Dichtlippe auf dem Steg kann beispielsweise durch Vulkanisieren, Kleben oder andere dem Fachmann bekannte Verbindungstechniken realisiert werden.
Ist nur eine Dichtwand vorgesehen, so ist diese bevorzugt Bestandteil eines L-förmigen Dichtungsprofils, wobei ein Schenkel die Dichtwand und ein Schenkel einen Steg bildet, auf dem die Dichtlippe, wie oben zu dem U-förmigen Dichtungsprofil beschrieben, aufgebracht ist. Durch die L-förmige oder U-förmige Ausbildung des Dichtungsprofils ist eine stabile und verlässliche Führung der Dichtlippe gewährleistet. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Dichtungsprofil (U-förmig oder L-förmig) von einem Federelement beaufschlagt, das zwischen dem Dichtungsprofil und dem Grundglied des Drehschiebers angeordnet ist. Dadurch wird die Dichtung gegen das Schieberglied gedrückt und aufgrund des Dichtungsprofils wird eine gleichmäßige Anpresskraft gewährleistet beziehungsweise realisiert.
Im kraftfreien, also unbelasteten Zustand weist die Dichtlippe bevorzugt zu der Dichtwand oder zu den Dichtwänden einen seitlichen Abstand beziehungsweise seitliche Abstände auf. Dadurch ist der Dichtlippe zu der einen Dichtwand beziehungsweise zwischen den beiden Dichtwänden ein bestimmter Bewegungsspielraum vorgegeben beziehungsweise ermöglicht, in dem sich die Dichtlippe verformen kann. Ist der seitliche Abstand entsprechend groß gewählt, wird ein „Herausfallen” der Dichtlippe aus dem Dichtungsprofil verhindert.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Dichtwand und/oder die Dichtwände aus Teflon.
Bevorzugt besteht die Dichtlippe aus einem Elastomerwerkstoff.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden. Dazu zeigen im Folgenden
1 ein Ausführungsbeispiel für einen Drehschieber mit einer Dichtung,
2 ein U-förmiges Dichtungsprofil der Dichtung,
3 das U-förmige Dichtungsprofil mit einer Dichtlippe und
4 eine vorteilhafte Dichtung im Querschnitt.
Die 1 zeigt einen Drehschieber 1 mit einem drehbar gelagerten Schieberglied 2 und einem Grundglied 3. Das Schieberglied 2 ist dabei als ein im Wesentlichen zylinderförmiges Querschrittsverstellglied 4 ausgebildet, welches um seine Achse 5 drehbar gelagert ist. Das Grundglied 3 wird von einem radial zum Schieberglied 2 ausgerichteten, im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Stutzen 6 gebildet. An seinem dem Schieberglied 2 zugewandten Ende 7 weist der Stutzen 6 beziehungsweise das Grundglied 3 eine dem Schieberglied 2 angepasste Formgebung auf. Zwischen dem Stutzen 6 und dem Schieberglied 2 sind dabei ein Federelement 8 und eine Dichtung 9 derart angeordnet, dass ein Dichtungsprofil 10 der Dichtung 9 durch das Federelement 8 beaufschlagt gegen das Schieberglied 2 gedrückt wird. Federelement 8 und Dichtung 9 beziehungsweise Dichtungsprofil 10 sind ringförmig ausgebildet und umschließen einen hier nicht dargestellten Durchströmungsquerschnitt des Grundglieds 3. In den 2 bis 4 sind Elemente, die bereits aus der 1 bekannt sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 2 zeigt das Dichtungsprofil 10 in einer perspektivischen Darstellung. Das Dichtungsprofil 10 ist dabei als ein aus Teflon bestehendes U-förmiges Dichtungsprofil 10 ausgebildet, bei dem ein eine innere Dichtungswand 11 bildender Schenkel 12 und ein eine äußere Dichtungswand 13 bildender Schenkel 14 mit einem Steg 15 einstückig verbunden sind. Das U-förmige Dichtungsprofil 10 der Dichtung 9 ist dabei vorteilhafterweise aus Teflon hergestellt.
Die 3 zeigt einen Abschnitt der Dichtung 9 in einer weiteren perspektivischen Darstellung, wobei in dem U-förmigen Dichtungsprofil 10 eine beispielhafte Dichtlippe 16 einliegt. Die Dichtlippe 16 und das U-förmige Dichtungsprofil 10 bilden dabei die Dichtung 9. Die Dichtlippe 16 ist vorteilhafterweise aus einem Elastomerwerkstoff hergestellt. In der 3 ist sie geschnitten dargestellt, sodass ihr Querschnitt erkennbar ist. Durch die unterschiedlichen Materialien (Elastomer/Teflon) sind die Dichtwände 11 und 13 steifer ausgebildet als die Dichtlippe 16. Die Dichtlippe weist dabei im hier dargestellten unbelasteten, beziehungsweise kraftfreien Zustand seitliche Abstände zu den Dichtwänden 11 und 13 auf.
Die 4 zeigt einen Ausschnitt der Dichtung 9, wobei neben der Dichtlippe 16, wie in 3 dargestellt, auch das Dichtprofil 10 im Querschnitt dargestellt ist. Durch die seitliche Beabstandung der Dichtlippe 16 zu den Dichtwänden 11 und 13 ist der Dichtlippe 16 ein Bewegungsspielraum in beide Richtungen gegeben, in dem sich die Dichtlippe 16 bewegen, verlagern beziehungsweise verformen kann. Die freien Ende 17 und 18 der Dichtwände 11 und 13 liegen vorteilhafterweise im montierten Zustand des Drehschiebers 1 ebenfalls an dem Schieberglied 2, wie in der 1 dargestellt, an.
Das Schieberglied 2 beziehungsweise das Querschnittsverstellglied 4 weist mehrere in seiner Mantelfläche ausgebildete Schieberglied-Durchströmungsquerschnitte 19, 20 und 21 auf. An seinen Stirnenden weist das Querschnittsverstellglied 4 darüber hinaus Öffnungen 22 und 23 für den Zu- oder Ablauf eines Strömungsmediums auf. Zum Einstellen eines Durchströmungsquerschnittes wird das Schieberglied 2 beziehungsweise das Querschnittsverstellglied 4 beispielsweise in Richtung des Pfeils 24 gedreht beziehungsweise verlagert. Die Schieberglied-Durchströmungsquerschnitte 19, 20 und 21 werden durch die Drehbewegung in Richtung des Pfeils 24 in eine Überschneidungsposition mit dem in dem Stutzen 6 ausgebildeten Grundglied-Durchströmungsquerschnitt gebracht. Durch den Grundglied-Durchströmungsquerschnitt kann ein flüssiges oder gasförmiges Medium durch den Stutzen beziehungsweise das Grundglied strömen. Der Überschneidungsquerschnitt bildet dabei den eingestellten Durchströmungsquerschnitt des Drehschiebers 1. Ab einem Verdrehwinkel von ungefähr 90° überfährt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Dichtung 9 die in der Mantelfläche des Querschnittsverstellglieds 4 ausgebildete Öffnung 20. Durch die vorteilhafte Ausgestaltung der Dichtung 9 wird ein Verklemmen und/oder Umstülpen der Dichtlippe 16 verhindert. Da die Dichtwände 11 und 13 steifer ausgebildet sind als die Dichtlippe 16, wird letztere, wenn sie gegen eine der Dichtwände 11 oder 13 durch die Drehbewegung des Schieberglieds 2 gedrückt wird, von der entsprechenden Dichtwand (11 oder 13) gestützt. Durch die vorteilhafte Dichtung 9 wird ein Entweichen des Mediums auf einfache Art und Weise verhindert, wobei ein Verklemmen und/oder Umstülpen der Dichtlippe 16 verhindert wird. Alternativ zu dem dargestellten Stutzen 6 kann das Grundglied 3 auch als ein das Querschnittsverstellglied 4 beziehungsweise das Schieberglied 2 umschließendes beziehungsweise aufweisendes Drehschieber-Gehäuse ausgebildet sein. Durch das Federelement 7, das zweckmäßigerweise als Druckfeder ausgebildet ist, wird das Dichtungsprofil 10 und damit auch die Dichtlippe 16 gleichmäßig gegen das Schieberglied 2 gedrückt, sodass umfänglich eine gleichmäßige Dichtwirkung erzielt wird.
Alternativ zu der Materialwahl zum Einstellen der Steifigkeit der Dichtlippe 16 und des Dichtungsprofils 10 ist es ebenfalls denkbar, durch Formgebung der Dichtlippe 16 beziehungsweise des Dichtungsprofils 10 die jeweilige Steifigkeit zu beeinflussen.
Bezugszeichenliste

1: Drehschieber
2: Schieberglied
3: Grundglied
4: Querschnittsverstellglied
5: Achse
6: Stutzen
7: Ende
8: Federelement
9: Dichtung
10: U-förmiges Dichtungsprofil
11: Dichtwand
12: Schenkel
13: Dichtwand
14: Schenkel
15: Steg
16: Dichtlippe
17: Ende
18: Ende
19: Schieberglied-Durchströmungsquerschnitt
20: Schieberglied-Durchströmungsquerschnitt
21: Schieberglied-Durchströmungsquerschnitt
22: Öffnung
23: Öffnung

Claims

Drehschieber mit einem drehbar gelagerten Schieberglied und einem am Schieberglied unter Zwischenschaltung einer Dichtung anliegenden Grundglied, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (9) mindestens eine Dichtwand (11, 13) und eine benachbart dazu angeordnete Dichtlippe (16) aufweist, die beide an dem Schieberglied (2) anliegen, wobei die Dichtwand (11, 13) steifer als die Dichtlippe (16) ausgebildet ist.
Drehschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtwand (11, 13) gegenüber der Dichtlippe (16) aus steiferem beziehungsweise weniger elastischem Material besteht.
Drehschieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (16) beidseitig von Dichtwänden (11, 13) benachbart ist.
Drehschieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtwände (11, 13) von den Schenkeln (12, 14) eines U-förmigen Dichtungsprofils (10) gebildet sind und dass sich die Dichtlippe (16) im Inneren des U-förmigen Dichtungsprofils (10) befindet.
Drehschieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtwand (11, 13) von einem Schenkel (12, 14) eines L-förmigen Dichtungsprofils gebildet wird und dass die Dichtlippe (16) auf dem anderen Schenkel (12, 14) angeordnet ist.
Drehschieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Dichtungsprofil (10) und dem Grundglied (3) ein Federelement (8) angeordnet ist.
Drehschieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (16) zu der Dichtwand (11, 13) oder zu den Dichtwänden (11, 13) im kraftfreien Zustand einen seitlichen Abstand beziehungsweise seitliche Abstände aufweist.
Drehschieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtwand (11, 13) und/oder die Dichtwände (11, 13) aus Teflon besteht/bestehen.
Drehschieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (16) aus einem Elastomerwerkstoff besteht.