(57)【要約】  互いに向かい合って位置する２つの当付け面を、閉じられた輪郭に沿ってシールするためのシール部材（１６０）であって、弾性的なシールエレメント（２１０）が設けられており、該シールエレメント（２１０）が、前記輪郭の領域で前記当付け面（１７０）に当て付けられる、互いに反対の側に位置する２つのシール面（２４０）を有しており、さらに２つのばねエレメント（２２０，２３０）が設けられており、該ばねエレメントが、前記シール面（２４０）の一方にそれぞれ対応配置されており、前記ばねエレメント（２２０，２３０）の間に配置された支持エレメント（２５０）が設けられており、各ばねエレメントが、２つの脚部（２６０，２７０）を有しており、２つの脚部のうちそれぞれ一方の脚部が、ばねエレメント（２２０，２３０）に対応配置されたシール面（２４０）を当付け面（１７０）に対して押圧し、それぞれ他方の脚部（２６０，２７０）が、支持エレメント（２５０）に支持されている。
2013502541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに向かい合って位置する２つの当付け面（１７０）を、閉じられた輪郭（１８０）に沿ってシールするためのシール部材（１６０）であって、
弾性的なシールエレメント（２１０）が設けられており、該シールエレメント（２１０）が、前記輪郭（１８０）の領域で前記当付け面（１７０）に当て付けられる、互いに反対の側に位置する２つのシール面（２４０）を有しており、
さらに２つのばねエレメント（２２０，２３０）が設けられており、該ばねエレメント（２２０，２３０）が、前記シール面（２４０）のうち１つにそれぞれ対応配置されており、
前記ばねエレメント（２２０，２３０）の間に配置された支持エレメント（２５０）が設けられており、
各ばねエレメント（２２０，２３０）が、２つの脚部（２６０，２７０）を有しており、２つの脚部（２６０，２７０）のうちそれぞれ一方の脚部が、ばねエレメント（２２０，２３０）に対応配置されたシール面（２４０）を当付け面（１７０）に対して押圧し、それぞれ他方の脚部（２６０，２７０）が、支持エレメント（２５０）に支持されていることを特徴とする、互いに向かい合って位置する２つの当付け面を、閉じられた輪郭に沿ってシールするためのシール部材。
【請求項２】
前記支持エレメント（２５０）が、弾性的なシールエレメント（２１０）に形成された区分である、請求項１記載のシール部材。
【請求項３】
ばねエレメント（２２０，２３０）のうち１つおよび／または支持エレメント（２５０）が、波形異形材（６１０）の区分である、請求項１記載のシール部材。
【請求項４】
波形異形材（７１０）が、少なくとも１つの波形形状（７１０）に沿った複数の貫通孔（７２０）を有している、請求項３記載のシール部材。
【請求項５】
ばねエレメント（２２０，２３０）のうち１つが、前記輪郭（１８０）に沿って延びる、Ｕ字形またはＶ字形の異形材を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載のシール部材。
【請求項６】
シールエレメント（２１０）が、前記輪郭（１８０）の内側と外側との間の圧力差をシールするために、ばねエレメント（２２０，２３０）を低圧側で覆っている、請求項１から５までのいずれか１項記載のシール部材。
【請求項７】
ばねエレメント（２２０，２３０）のうち１つのばねエレメント（２２０，２３０）の脚部（２６０，２７０）が、高圧側の方向に向けられている、請求項６記載のシール部材。
【請求項８】
ばねエレメント（２２０，２３０）と、支持エレメント（２５０）とが、コイルばね（８１０）の区分である、請求項１記載のシール部材。
【請求項９】
コイルばね（８１０）が、輪郭（１８０）を取り囲んで延びている、請求項１記載のシール部材。
【請求項１０】
ばねエレメント（２２０，２３０）と、支持エレメント（２５０）とが、ワイヤニットから成る弾性的な全金属クッション（９１０）の区分である、請求項１記載のシール部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シール部材に関する。本発明は特に、互いに向かい合って位置する２つの当付け面をシールするためのシール部材に関する。
【０００２】
従来技術
互いに向かい合って位置する２つの当付け面をシールすることは、たとえばディスク弁において必要である。ディスク弁では、弁ボディとシールディスクとの平坦な表面が、間隔を置いて互いに平行に設けられている。弁ボディに設けられた開口は、流動性の媒体、たとえばクーラントの、弁ディスクに対する流れを可能にする。弁ディスクは、弁ボディに対して、たとえば線形にまたは回転可能に移動可能に配置されていて、開口を有している。この開口は、弁ディスクの位置に応じて、多かれ少なかれ弁ボディに設けられた開口に整合する。これらの開口は、たとえば円形または楕円形の横断面を有していてよい。相応して、弁ディスクを通る流動性の媒体の流れは、当該弁ディスクの、弁ボディに対する移動位置に依存する。
【０００３】
弁ディスクと弁ボディとの間のギャップを通る媒体の流れを遮断するためには、その領域にシール部材を設けることが必要である。通常、このようなシール部材はギャップ内に位置し、一方の側で、弁ディスクまたは弁ボディに移動不能に固定されている。
【０００４】
シール部材は、当該シール部材がある程度の圧力下で互いに向かい合って位置する両表面に当て付けられ、これによって、流体に対するシール性を形成するように配置されている。幾つかの用途では両表面の間隔は運転中に可変であり、場合によっては、この間隔は既に組込み時にある程度のばらつきを被る。両表面のシール性は、当付け面の間隔に依存し、このことは、特定の運転状態、たとえば汚染物質により流体が汚染されている場合やスライド弁の部品の、温度による種々異なる膨張がある場合に、シール部材の領域における非シール性が生じることにつながる。
【０００５】
本発明の根底を成す課題は、互いに向かい合って位置する２つの当付け面の信頼性のよいシール部材を提供することである。
【０００６】
発明の開示
互いに向かい合って位置する２つの当付け面を、閉じられた輪郭に沿ってシールするためのシール部材は、弾性的なシールエレメントを有している。このシールエレメントは、輪郭の領域で当付け面に当て付けられる、互いに反対の側に位置する２つのシール面を有している。さらに、シール部材は、２つのシール面のうちの１つにそれぞれ対応配置された２つのばねエレメントと、２つのばねエレメントの間に配置された支持エレメントとを有している。この場合、各ばねエレメントは、２つの脚部を有している。２つの脚部のうちそれぞれ一方の脚部が、ばねエレメントに対応配置されたシール面を当付け面のうちの一方に押圧し、それぞれ他方の脚部が、支持エレメントで支持されている。
【０００７】
これによって、２つのばねエレメントが、ばね方向に関して連続して、つまり直列に接続されているので、シール部材全体のばね定数は、個別のばねエレメントのばね定数よりも小さくなる。これによって、ばね方向での作動公差、組付け公差および製造公差を、シール面に大きな力を加えることなく補償することができる。シール面に加えられる大きな力は、結果としてシール面に対する当付け面の移動を困難にする。
【０００８】
支持エレメントは同時に、当付け面の、シール面に対する横方向に移動中に、シール部材に作用する剪断力の一部を吸収するので、シール部材はこの移動時に著しく変形されず、シール性が維持され得る。ばねエレメントは、支持エレメントと統合されて波形異形材の形状で形成されていてよく、これによって、シール部材はより簡単に製造可能である。波形異形材は、輪郭に沿った当該波形成形材の屈曲を容易にするために、貫通孔を有していてよい。
【０００９】
各ばねエレメントは、輪郭に沿って延びるＵ字形またはＶ字形の異形材を有していてよい。この単純な実施形態は、従来のシール部材から公知であり、検査されている。さらに、このような異形材は、輪郭の内側と外側との間で圧力差が存在する場合に、脚部が高圧側に向けられるように方向付けされている。この圧力差は、ばねエレメントの脚部を互いに離れるように押圧し、これによって、シール部材のシール作用はさらに改善され得る。
【００１０】
ばねエレメントおよび支持エレメントは、コイルばねの区分であってよい。このことは、シール面に対して垂直方向の小さなばね定数と、シール面に対して横方向に延びる剪断力に対する良好な支持効果とを組み合わせる、さらに単純かつ廉価な可能性を成す。
【００１１】
ばねエレメントと支持エレメントとは、択一的には、ワイヤネットから成る弾性的な全金属クッションの区分であってもよい。これによって、シール部材は、高温耐性である。
【００１２】
以下に本発明を添付の図面につき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ロータリディスク弁を側方から示した断面図である。
【図２】図１に示した弁に用いられるシール部材の第１の実施形態を示す断面図である。
【図３】図１に示した弁に用いられるシール部材の第２の実施形態を示す断面図である。
【図４】図１に示した弁に用いられるシール部材の第３の実施形態を示す断面図である。
【図５】図１に示した弁に用いられるシール部材の第４の実施形態を示す断面図である。
【図６】図１に示した弁に用いられるシール部材の第５の実施形態を示す断面図である。
【図７】図１に示した弁に用いられるシール部材の第６の実施形態を示す側面図である。
【図８】図１に示した弁に用いられるシール部材の第７の実施形態を示す断面図である。
【図９】図１に示した弁に用いられるシール部材の第８の実施形態を示す断面図である。
【００１４】
図１は、ロータリディスク弁（Drehscheibenventil）１００の切断面を示している。ロータリディスク弁１００は、弁ケーシング１１０と、円形の開口１３０およびハブ１４０を備えた弁ディスク１２０と、ディスク軸１５０と、２つのシール部材１６０とを有している。シール部材１６０のための当付け面１７０は、弁ディスク１２０もしくは弁ボディ１１０に形成される。これらの当付け面１７０は、たとえばセラミックス、硬質合金、鋼、またはプラスチックから成っている。１つの輪郭１８０が、円形に、互いに向かい合って位置する２つの当付け面１７０を互いに接続する筒形の接続面に沿って延びている。この輪郭１８０は、たとえば環状、楕円形、多角形または不規則に成形されていてもよく、２つの当付け面１７０の間に平行に延びていてよい。弁ケーシング１１０は、３つの流入／流出口Ａ，ＢおよびＣを有している。本発明によるシール部材１６０は、ロータリディスク弁１００または概して弁における使用に制限されているものではないが、シール部材１６０のための可能な課題が、ロータリディスク弁１００につき説明されることが望ましい。
【００１５】
ロータリディスク弁１００は、流入／流出口ＡおよびＣもしくはＢおよびＣの間での流動を選択的にかつ比例式に可能にするか、もしくは阻止するために形成されている。弁ディスク１２０の開口１３０は、必要に応じて多少なりとも流入／流出口Ａまたは流入／流出口Ｂに整合するように、弁ディスク１２０がディスク軸１５０を用いて回転させられる。図示された位置では、弁ディスク１２０の開口１３０が、流入／流出口Ａに完全に整合しており、これによって、流入／流出口ＡおよびＣの間で流体の流れが可能にされている。同時に、弁ディスク１２０は、流入／流出口Ｂと、流入／流出口ＡおよびＣとの間の流体の流れを遮断している。
【００１６】
流入／流出口ＡおよびＢの領域のシール部材１６０は、流入／流出口ＡおよびＢと、弁ディスク１２０との間の液体の溢出を阻止するという役割を有している。したがって、シール部材１６０は、上方に向かっては当付け面１７０において弁ディスク１２０に対して良好な接触を維持し、下方に向かっては当付け面１７０において弁ケーシング１１０に対して良好な接触を維持しなければならないのと同時に、弁ディスク１２０の運動に対して鈍感でなければならない。シール部材１６０の領域における弁ディスク１２０と弁ケーシング１１０との間の間隔の運転公差および製造公差を補償するために、シール部材１６０は垂直方向で小さなばね定数を有している。
【００１７】
図２は、図１に示した弁１００に用いられるシール部材１６０の第１の実施形態の断面を示している。シール部材１６０は、図平面に対して垂直方向に延びる円形の輪郭１８０（図示せず）に沿って延びている。対称であるので、シール部材１６０の一方の切断面しか示されていない。図の左縁部には、対称線が描かれている。この対称線は同時に輪郭１８０の中心軸線を形成している。
【００１８】
シール部材１６０は、シールエレメント２１０と、第１のばねエレメント２２０と、第２のばねエレメント２３０とを有している。上方および下方に、シールエレメント２１０は、当付け面１７０（図示せず）と接触するためのそれぞれ１つのシール面２４０を有している。第１のばねエレメント２２０と、第２のばねエレメント２３０との間で、シールエレメント２１０はウェブ２５０を有している。上方および下方でシールエレメント２１０は、それぞれ１つのシールリップを有している。これらのシールリップの互いに離れた境界面は、シール面２４０を形成している。上側のシールリップの領域に、第１のばねエレメント２２０が、シール部材１６０もしくは輪郭１８０の内側に向かって開放したＵ字形の異形材として配置されている。
【００１９】
各ばねエレメント２２０，２３０は、それぞれ１つの上側の脚部２６０と下側の脚部２７０とを有している。第１のばねエレメント２２０の上側の脚部２６０は、シール面２４０を上方に向かって押圧している。相応して、下側のシールリップの領域には第２のばねエレメント２３０が位置している。第２のばねエレメント２３０の下側の脚部２７０は、下側のシール面２４０を下方に向かって押圧している。第２のばねエレメント２３０の上側の脚部２６０および第１のばねエレメント２２０の下側の脚部２７０とは、反対の方向からウェブ２５０に対して支持されている。ウェブ２５０は、シール面２４０と、該シール面２４０に対応配置されたばねエレメント２２０もしくは２３０との間の区分よりも厚く形成されており、これによりシール面２４０の可動性を垂直方向で高めることができ、同時にばねエレメント２２０および２３０の隣り合った脚部２６０，２７０の間の良好な支持作用を提供することができる。
【００２０】
シールエレメント２１０は、外側（右側）から、ばねエレメント２２０および２３０を包囲している。この実施形態は、シールエレメント２１０の内側から当該シールエレメント２１０の外側に対して圧力差が存在する場合に特に有利である。なぜならば、シール面２４０をそれぞれの当付け面１７０に対してより強く押し当てるためにこの圧力差を使用することができるからである。
【００２１】
シールエレメント２１０は、たとえば、シリコーン、ゴムまたはプラスチックをベースとする、弾性が持続する任意の材料から製造されていてよい。ばねエレメント２２０，２３０は、ばね弾性的なステンレスの鋼薄板から製造されている。
【００２２】
唯１つのばねエレメントしか有していないシール部材１６０に比べて、相応するばね定数を備えた２つのばねエレメント２２０，２３０では、当付け面１７０間の種々の間隔への適合が、２分の１に減少した押圧力で可能である。たとえば、個別のばね定数が６０Ｎ／ｍｍである場合に、間隔が＋／−０．１ｍｍだけ変化すると、ただ１つのばねエレメント２２０，２３０の使用時には押圧力が＋／−１２Ｎ変化するのに対して、図示された直列に接続された２つのばねエレメント２２０，２３０の使用時には、押圧力は＋／−６Ｎしか変化しない。
【００２３】
図３は、図１に示した弁１００に用いられるシール部材１６０の第２の実施形態の断面図を示している。図３に図示された実施形態は、図２に図示された実施形態に相当するが、ばねエレメント２２０および２３０のＵ字形の異形材（プロファイル）の脚部２６０，２７０が外方に向けられていて、シールエレメント２１０により、内側から覆われているという違いを有している。この構造形式は、外側から内側に向かった圧力差がある場合に推奨され、これによって、対応する押圧面に対するシール面２４０の押圧作用を圧力差によって高めることができる。
【００２４】
図４は、図１に示した弁１００に用いられるシール部材１６０の第３の実施形態の断面図を示している。図４に図示されたシール部材は、図３に図示された実施形態と同様に構成されているが、図３に示されたＵ字形のばねエレメント２２０，２３０とは異なり、Ｖ字形の異形材から成るＶ字形のばねエレメント２２０，２３０が使用される。これらのばねエレメント２２０，２３０は、垂直方向で、図２および図３に示したＵ字形の異形材から成るばねエレメント２２０，２３０よりも小さなばね定数を有しており、これにより、シール部材１６０全体の、２つのシール面２４０の間で垂直方向の小さなばね定数を提供する。
【００２５】
図５は、図１に示した弁１００に用いられるシール部材１６０の第４の実施形態の断面図を示している。図５に図示された実施形態は、図３および図４に図示された実施形態に相当しているが、Ｏ字形の横断面を有するばねエレメント２２０，２３０が使用されているという違いを有している。この場合、ばねエレメント２２０，２３０は、選択的に、中空異形材であるか、または中実材料から成る異形材である。中空異形材の場合、この中空異形材は、閉じられているか、またはたとえば環状に延びる継ぎ目に沿って開いていてよい。Ｏ字形の異形材から成るばねエレメント２２０，２３０の垂直方向の支持作用は、図４に示した実施形態のばねエレメント２２０，２３０の支持作用よりも大きい。ばねエレメント２２０，２３０がシールエレメント２１０においてどのくらい内側または外側に配置されているかによって、ばねエレメント２２０，２３０は、シール面２４０の間を接続する面からより大きな、またはより小さな距離に位置していて、相応してシール面２４０の間で垂直方向に、より大きなまたはより小さなばね作用を生ぜしめる。ばねエレメント２２０，２３０が前記接続する面から離れて位置している場合、両シール面２４０の間のシール部材１６０のばね定数の大部分は、シールエレメント２１０によって生じる。
【００２６】
図６は、図１に示した弁１００に用いられるシール部材１６０の第５の実施形態の断面図を示している。図６に図示された実施形態は、図３に図示された実施形態にほぼ相当しているが、図３に示されたばねエレメント２２０，２３０およびウェブ２５０が、一体的な、つまりワンピースのばねエレメント６１０の３つの区分６２０，６３０および６４０により実現されているという違いを有している。第１の区分６２０および第３の区分６４０は、第１のばねエレメント２２０もしくは第２のばねエレメント２３０に相当し、第２の区分６３０は、図３に図示された実施形態のウェブ２５０に相当する。
【００２７】
図７は、図１に示した弁１００に用いられるシール部材１６０の第６の実施形態の側面図を示している。図７に図示された実施形態は、図６に図示された実施形態に相当しているが、ばねエレメント６１０が、Ｕ字形の異形材から成る複数の区分７１０を垂直方向で使用するという違いを有している。さらに、各区分７１０の周面に沿って切欠き７２０が設けられている。これによって、シール部材１６０の周面に沿ったばねエレメント６１０の屈曲を製造時に容易することができる。貫通孔の間隔は可変であり、輪郭の半径が小さな領域では小さく、輪郭の半径が大きな領域では大きく形成されていてよい。
【００２８】
図８は、図１に示した弁１００に用いられるシール部材１６０の第７の実施形態の断面図を示している。図８に図示された実施形態は、図６に図示された実施形態に相当しているが、ばねエレメント６１０の代わりに、複数の巻き線を備えた１つのコイルばね８１０が、２つのシール面２４０の間に配置されているという違いを有している。区分６２０，６３０および６４０は、コイルばね８１０のそれぞれ少なくとも１つの巻き線を有する区分８２０に相当する。
【００２９】
図９は、図１に示した弁１００に用いられるシール部材１６０の第８の実施形態の断面図を示している。図９に図示された実施形態は、同様に図６に図示された実施形態に相当しているが、ばねエレメント６１０の代わりに、全金属クッション９１０が、２つのシール面２４０の間に配置されているという違いを有している。全金属クッション９１０は弾性であり、かつ多数のワイヤニット（個別には示していない）を有している。この場合、図６の区分６２０，６３０および６４０は、全金属クッション９１０の任意の垂直方向の区分によって代替されている。
【図１】
2013502541.tif 000003
【図２】
2013502541.tif 000004
【図３】
2013502541.tif 000005
【図４】
2013502541.tif 000006
【図５】
2013502541.tif 000007
【図６】
2013502541.tif 000008
【図７】
2013502541.tif 000009
【図８】
2013502541.tif 000010
【図９】
2013502541.tif 000011
【国際調査報告】
2013502541.tif 000012
2013502541.tif 000013
2013502541.tif 000014
2013502541.tif 000015