Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

DE102014223678A1 - Gas valve and method for producing a sealing element - Google Patents

Gas valve and method for producing a sealing element Download PDF

Info

Publication number
DE102014223678A1
DE102014223678A1 DE102014223678.9A DE102014223678A DE102014223678A1 DE 102014223678 A1 DE102014223678 A1 DE 102014223678A1 DE 102014223678 A DE102014223678 A DE 102014223678A DE 102014223678 A1 DE102014223678 A1 DE 102014223678A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
elastomeric
seal
sealing
seal carrier
gas valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102014223678.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Joerg Offterdinger
Lars Wittko
Florent Spieler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102014223678.9A priority Critical patent/DE102014223678A1/en
Priority to CN201510801596.XA priority patent/CN105626879B/en
Publication of DE102014223678A1 publication Critical patent/DE102014223678A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248—Injectors
    • F02M21/0257—Details of the valve closing elements, e.g. valve seats, stems or arrangement of flow passages
    • F02M21/026—Lift valves, i.e. stem operated valves
    • F02M21/0263—Inwardly opening single or multi nozzle valves, e.g. needle valves
    • F02M21/0266—Hollow stem valves; Piston valves; Stems having a spherical tip
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/36—Valve members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248—Injectors
    • F02M21/0257—Details of the valve closing elements, e.g. valve seats, stems or arrangement of flow passages
    • F02M21/026—Lift valves, i.e. stem operated valves
    • F02M21/0269—Outwardly opening valves, e.g. poppet valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/42—Valve seats
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/46—Attachment of sealing rings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gasventil zum Zumessen von gasförmigem Kraftstoff, umfassend ein Ventilschließelement (2) zum Freigeben und Verschließen einer Durchgangsöffnung (3), einen Dichtsitz (4) zwischen dem Ventilschließelement (2) und einen stationären Dichtpartner (5), wobei das Ventilschließelement (2) ein Dichtelement (20) mit einer Elastomerdichtung (21) aus elastomerem Dichtungsmaterial und einen Dichtungsträger (22) aufweist, und wobei der Dichtungsträger (22) eine umlaufende Vertiefung (23) aufweist, welche mit Dichtungsmaterial gefüllt ist, und einen Nebenbereich (21b) der Elastomerdichtung (21) bildet, welcher beabstandet von einem Dichtbereich (21a) der Elastomerdichtung (21) am Dichtsitz (4) ist.The present invention relates to a gas valve for metering gaseous fuel, comprising a valve closing element (2) for releasing and closing a passage opening (3), a sealing seat (4) between the valve closing element (2) and a stationary sealing partner (5), wherein the valve closing element (2) a sealing element (20) having an elastomer seal (21) made of elastomeric sealing material and a seal carrier (22), and wherein the seal carrier (22) has a circumferential recess (23) which is filled with sealing material, and a secondary region ( 21b) of the elastomeric seal (21), which is spaced from a sealing region (21a) of the elastomeric seal (21) on the sealing seat (4).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gasventil zum Zumessen von gasförmigem Kraftstoff sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtelements mit einer Elastomerdichtung.The present invention relates to a gas valve for metering gaseous fuel and a method for producing a sealing element with an elastomeric seal.

Neben flüssigen Kraftstoffen werden bei Brennkraftmaschinen in jüngster Zeit verstärkt auch gasförmige Kraftstoffe, wie z.B. Erdgas oder Wasserstoff, verwendet. Ein Problemkreis ist dabei eine Abdichtung des Gasventils im geschlossenen Zustand. Ein geeignetes Dichtungsmaterial am Dichtsitz ist hierbei beispielsweise ein Elastomer. Bisher werden derartige Elastomere durch Vulkanisation auf einer metallenen Trägerscheibe hergestellt, wobei zur Sicherstellung der Haftung zwischen dem Elastomerdichtelement und der Trägerscheibe ein chemischer Haftvermittler verwendet wird. Ein Nachteil des derzeitigen Vulkanisationsprozesses liegt jedoch in der Geometrie der Dichtfläche, insbesondere der Wandstärke des Elastomerdichtelements, welche nicht prozesssicher beherrschbar ist. Schwankungen der Wandstärke des Elastomerdichtelements führen jedoch zu Abweichungen der zu dosierenden Gasmenge und zu einem Versagen der Ventilfunktion bei Kaltstartvorgängen, wobei das Elastomer auf dem Dichtsitz anfrieren kann. Hierdurch ergibt sich ein hoher Ausschussanteil mit entsprechenden Kosten. Zudem führen Verunreinigungen von angrenzenden Bauteilen durch den aufgebrachten Haftvermittler bei nachgeschalteten Montageprozessen zu Fehlern.In addition to liquid fuels, in the case of internal combustion engines, gaseous fuels, such as e.g. Natural gas or hydrogen, used. A problem area is a seal of the gas valve in the closed state. A suitable sealing material on the sealing seat is in this case for example an elastomer. Heretofore, such elastomers are produced by vulcanization on a metal carrier disk, a chemical coupling agent being used to ensure the adhesion between the elastomeric sealing element and the carrier disk. However, a disadvantage of the present vulcanization process lies in the geometry of the sealing surface, in particular the wall thickness of the elastomeric sealing element, which can not be controlled reliably. Fluctuations in the wall thickness of the elastomeric sealing element, however, lead to deviations of the amount of gas to be metered and to a failure of the valve function in cold start operations, wherein the elastomer can freeze on the sealing seat. This results in a high reject rate with corresponding costs. In addition, contamination of adjacent components by the applied adhesion promoter in subsequent assembly processes errors.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Gasventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine kostengünstige und schnelle Fertigung einer Elastomerdichtung möglich ist. Hierbei kann insbesondere eine hohe Maßhaltigkeit der Dichtung, insbesondere hinsichtlich ihrer Wandstärke, sichergestellt werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Gasventil ein bewegbares Ventilschließelement zum Freigeben und Verschließen einer Durchgangsöffnung und einen Dichtsitz zwischen dem Ventilschließelement und einem stationären Dichtpartner aufweist. Das Ventilschließelement umfasst eine Elastomerdichtung, welche ein elastomeres Dichtungsmaterial als eigentliches Dichtungselement, und einen Dichtungsträger umfasst. Der Dichtungsträger weist eine umlaufende Vertiefung auf, welche mit elastomerem Dichtungsmaterial gefüllt ist, wobei die Vertiefung beabstandet vom Dichtsitz liegt. Mit anderen Worten ist die Elastomerdichtung derart aufgebaut, dass die im Dichtungsträger vorgesehene umlaufende Vertiefung in einem Nebenbereich außerhalb des eigentlichen Dichtbereichs der Dichtung, an welchem der Dichtsitz liegt, aufgebaut ist. Zur Herstellung der Elastomerdichtung wird dabei das elastomere Dichtungsmaterial in die umlaufende Vertiefung im Dichtungsträger zugeführt und von dort verteilt sich das elastomere Dichtungsmaterial in einer Kavität einer Gussform, um den eigentlichen Dichtungsbereich zu bilden. Die derart hergestellte Elastomerdichtung weist somit einen eigentlichen Dichtbereich am Dichtsitz sowie einen Nebenbereich auf, welcher an der umlaufenden Vertiefung des Dichtungsträgers gebildet ist. Die erfindungsgemäße Maßnahme ermöglicht weiter den Verzicht auf einen Haftvermittler und damit Vermeidung von durch den Haftvermittler in nachfolgenden Fertigungsschritten auftretenden Problemen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Elastomerdichtung liegt darin, dass eine Ausbildung von Bindenähten, welche durch den Fertigungsprozess unvermeidlich sind, in unkritischen Bereichen im Bereich der Nebendichtung an der umlaufenden Vertiefung des Dichtungsträgers verlegt werden können.The gas valve according to the invention with the features of claim 1 has the advantage over that an inexpensive and fast production of an elastomeric seal is possible. In particular, a high dimensional accuracy of the seal, in particular with regard to its wall thickness, can be ensured here. This is inventively achieved in that the gas valve has a movable valve closing element for releasing and closing a through hole and a sealing seat between the valve closing element and a stationary sealing partner. The valve closure member comprises an elastomeric seal comprising an elastomeric sealing material as the actual sealing element, and a seal carrier. The seal carrier has a circumferential recess which is filled with elastomeric sealing material, wherein the recess is spaced from the sealing seat. In other words, the elastomeric seal is constructed such that the circumferential recess provided in the seal carrier is constructed in a secondary region outside the actual sealing region of the seal on which the sealing seat is located. To produce the elastomeric seal while the elastomeric sealing material is fed into the circumferential recess in the seal carrier and from there, the elastomeric sealing material distributed in a cavity of a mold to form the actual sealing area. The elastomeric seal thus produced thus has an actual sealing area on the sealing seat and a secondary area, which is formed on the circumferential recess of the seal carrier. The measure according to the invention also makes it possible to dispense with a bonding agent and thus to avoid problems occurring during the course of the adhesion promoter in subsequent manufacturing steps. Another advantage of the elastomer seal according to the invention is that a formation of weld lines, which are unavoidable by the manufacturing process, can be laid in non-critical areas in the region of the secondary seal on the circumferential recess of the seal carrier.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Vorzugsweise ist die umlaufende Vertiefung im Dichtungsträger als ringförmige umlaufende Vertiefung ausgebildet. Somit kann ein ringförmiger Füllkanal zum Zuführen des elastomeren Dichtungsmaterials bereitgestellt werden, so dass eine schnelle und sichere Verteilung des elastomeren Dichtungsmaterials während des Herstellvorgangs in der Gussform ermöglicht wird.The dependent claims show preferred developments of the invention. Preferably, the circumferential recess in the seal carrier is formed as an annular circumferential recess. Thus, an annular filling channel may be provided for feeding the elastomeric sealing material so as to allow rapid and secure distribution of the elastomeric sealing material during the manufacturing process in the mold.

Der Dichtungsträger ist weiter bevorzugt ebenfalls ringförmig ausgebildet. Weiter bevorzugt ist der Dichtsitz zwischen dem Ventilschließelement und dem stationären Dichtpartner als Flachdichtsitz ausgebildet. Hierdurch kann eine sichere Abdichtung des Gasventils im geschlossenen Zustand erreicht werden. Ferner kann auch eine einfache Herstellung des Flachdichtsitzes mit konstanter Wandstärke sichergestellt werden.The seal carrier is further preferably also annular. More preferably, the sealing seat between the valve closing element and the stationary sealing partner is formed as a flat sealing seat. In this way, a secure seal of the gas valve can be achieved in the closed state. Furthermore, a simple production of the flat sealing seat with a constant wall thickness can be ensured.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die umlaufende Vertiefung am Dichtungsträger an einer entgegengesetzten Seite des Dichtungsträgers angeordnet, an welcher der Dichtsitz vorgesehen ist. Hierdurch ergibt sich eine sichere Fixierung der Elastomerdichtung am Dichtungsträger aufgrund der derart sich bildenden Hinterschneidung. Im Schnitt ist die Elastomerdichtung dabei vorzugsweise im Wesentlichen U-förmig.According to a particularly preferred embodiment of the present invention, the circumferential recess is arranged on the seal carrier on an opposite side of the seal carrier, on which the sealing seat is provided. This results in a secure fixation of the elastomer seal on the seal carrier due to the thus forming undercut. On average, the elastomeric seal is preferably substantially U-shaped.

Um eine sichere Fixierung der Elastomerdichtung am Dichtungsträger zu ermöglichen, ist vorzugsweise eine Mikrostruktur an der Oberfläche des Dichtungsträgers ausgebildet. Die Mikrostruktur kann mechanisch, chemisch oder physikalisch, z.B. mittels eines Lasers, eingebracht werden. Besonders bevorzugt ist die Mikrostruktur ausschließlich im Bereich des späteren Dichtsitzes im Dichtungsträger ausgebildet. Die Mikrostruktur stellt eine sichere Fixierung der Elastomerdichtung am Dichtungsträger bereit. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass eine Angriffsfläche der Elastomerdichtung für Durchströmungseffekte des gasförmigen Kraftstoffs hervorgerufene Kräfte verringert wird und insbesondere das Risiko eines Ablösens und damit ein Flattern der Dichtung im Strömungsquerschnitt vermindert wird. In order to enable a secure fixation of the elastomeric seal on the seal carrier, a microstructure is preferably formed on the surface of the seal carrier. The microstructure can be introduced mechanically, chemically or physically, for example by means of a laser. Particularly preferably, the microstructure is exclusively in the range the later sealing seat formed in the seal carrier. The microstructure provides a secure fixation of the elastomeric seal on the seal carrier. Another advantage is that an attack surface of the elastomeric seal for flow effects of the gaseous fuel caused forces is reduced and in particular the risk of detachment and thus fluttering of the seal is reduced in the flow cross-section.

Vorzugsweise wird als elastomeres Dichtungsmaterial für die Elastomerdichtung ein thermoplastischer Elastomer oder Polyacrylat verwendet. Besonders bevorzugt wird nach Herstellen der Elastomerdichtung das elastomere Dichtungsmaterial vernetzt, z.B. mittels einer energiereichen Strahlung. Preferably, a thermoplastic elastomer or polyacrylate is used as the elastomeric sealing material for the elastomeric gasket. More preferably, after making the elastomeric seal, the elastomeric sealing material is crosslinked, e.g. by means of high-energy radiation.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtelements mit einer Elastomerdichtung und einem Dichtungsträger mit umlaufender Vertiefung, welche außerhalb des eigentlichen Dichtbereichs liegt. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte des Anordnens des Dichtungsträgers in einer Gussform mit einer Kavität für die Elastomerdichtung und des Zuführens von elastomerem Dichtungsmaterial in die umlaufende Vertiefung. Dabei füllt das elastomere Dichtungsmaterial die Kavität der Gussform vollständig auf, so dass die Dichtung einen elastomeren Dichtbereich am Dichtsitz und einen zusätzlichen Nebenbereich im Bereich der umlaufenden Vertiefung aufweist. Das elastomere Dichtmaterial wird dabei ausschließlich in die im Dichtungsträger vorgesehene Vertiefung zugeführt und verteilt sich von dort vollständig in die Kavität. Dadurch werden gegebenenfalls auftretende Bindenähte oder andere Nähte im Bereich der Vertiefung, d.h., im Nebenbereich der Dichtung außerhalb des eigentlichen Dichtsitzes, verlegt. Furthermore, the present invention relates to a method for producing a sealing element with an elastomeric seal and a seal carrier with circumferential recess, which lies outside the actual sealing area. The method thereby comprises the steps of placing the seal carrier in a mold having a cavity for the elastomeric seal and feeding elastomeric sealant into the circumferential recess. In this case, the elastomeric sealing material completely fills the cavity of the casting mold, so that the seal has an elastomeric sealing region on the sealing seat and an additional secondary region in the region of the circumferential recess. The elastomeric sealing material is fed exclusively into the recess provided in the seal carrier and is distributed from there completely into the cavity. As a result, possibly occurring weld lines or other seams in the region of the recess, that is, in the side region of the seal outside the actual sealing seat laid.

Vorzugsweise wird der Dichtungsträger dabei im Bereich des späteren Dichtsitzes mit einer Mikrostruktur versehen, beispielsweise mittels eines chemischen oder physikalischen oder mechanischen Verfahrens. Alternativ wird die Mikrostruktur an einer gesamten Kontaktfläche zwischen Dichtungsträger und Elastomerdichtung vorgesehen.Preferably, the seal carrier is provided in the region of the later sealing seat with a microstructure, for example by means of a chemical or physical or mechanical method. Alternatively, the microstructure is provided on an entire contact surface between the seal carrier and the elastomer seal.

Das Zuführen des elastomeren Dichtmaterials erfolgt vorzugsweise mittels Spritzgießen. In einem weiter bevorzugten nachfolgenden Bearbeitungsschritt erfolgt weiter bevorzugt eine Vernetzung des Elastomermaterials der Dichtung durch eine energiereiche Strahlung.The feeding of the elastomeric sealing material is preferably carried out by means of injection molding. In a further preferred subsequent processing step, a crosslinking of the elastomer material of the seal by a high-energy radiation is furthermore preferably carried out.

Das erfindungsgemäße Gasventil ist besonders bevorzugt als Zumessventil oder als Proportionalitätsventil vorgesehen.The gas valve according to the invention is particularly preferably provided as a metering valve or as a proportional valve.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine oder eine Brennstoffzelle, umfassend ein derartiges Gasventil.Furthermore, the present invention relates to an internal combustion engine or a fuel cell, comprising such a gas valve.

Zeichnungdrawing

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung ein Gasventil gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:Hereinafter, a gas valve according to a preferred embodiment of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:

1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gasventils, 1 a schematic sectional view of a gas valve according to the invention,

2 eine vergrößerte Darstellung eines in 1 gezeigten Ventilschließelements, 2 an enlarged view of an in 1 shown valve closure element,

3 eine schematische Darstellung, welche einen Schritt des Herstellungsverfahrens verdeutlicht, und 3 a schematic representation illustrating a step of the manufacturing process, and

4 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Elastomerdichtung. 4 a schematic sectional view of an elastomeric seal according to the invention.

Bevorzugte Ausführungsform der ErfindungPreferred embodiment of the invention

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 ein Gasventil 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtelements im Detail beschrieben.The following is with reference to the 1 to 4 a gas valve 1 according to a preferred embodiment of the present invention and a method for producing a sealing element described in detail.

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst das Gasventil 1 ein bewegbares Ventilschließelement 2, welches Durchlassöffnungen 3 freigibt und verschließt. 1 zeigt den geschlossenen Zustand des Gasventils 1. How out 1 can be seen, includes the gas valve 1 a movable valve closing element 2 , which passage openings 3 releases and closes. 1 shows the closed state of the gas valve 1 ,

Das Gasventil 1 dieses Ausführungsbeispiels ist ein Zumessventil, welches zum Zumessen einer vorbestimmten Gasmenge dient.The gas valve 1 This embodiment is a metering valve which serves to meter a predetermined amount of gas.

Das Gasventil 1 umfasst ferner einen Dichtsitz 4, welcher zwischen dem Ventilschließelement 2 und einer Ventilscheibe 5 ausgebildet ist (vgl. 2). Die Durchlassöffnungen 3 sind in der Ventilscheibe 5 ausgebildet. The gas valve 1 further includes a sealing seat 4 , which between the valve closing element 2 and a valve disc 5 is formed (see. 2 ). The passage openings 3 are in the valve disc 5 educated.

Der Dichtsitz 4 ist ein Flachdichtsitz, und das Ventilschließelement 2 ist als nach Innen öffnendes Element ausgebildet. Damit ist das erfindungsgemäße Gasventil 1 ein nach innen öffnendes Gasventil.The seal seat 4 is a flat sealing seat, and the valve closing element 2 is designed as an inwardly opening element. This is the gas valve according to the invention 1 an inward opening gas valve.

Die Ventilscheibe 5 ist in einer Ventilhülse 6 angeordnet, welche auch das Ventilschließelement 2 aufnimmt. The valve disc 5 is in a valve sleeve 6 arranged, which also the valve closing element 2 receives.

Das Gasventil 1 umfasst ferner einen Magnetaktor 10 mit einem Anker 11, einer Spule 12 und einem Innenpol 13. Der Anker 11 ist fest mit dem Ventilschließelement 2 verbunden oder einstückig mit diesem ausgebildet.The gas valve 1 further includes a magnetic actuator 10 with an anchor 11 , a coil 12 and a pole 13 , The anchor 11 is fixed to the valve closing element 2 connected or integrally formed with this.

Am Ventilschließelement 2 ist ferner ein Dichtelement 20 angeordnet. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist das Dichtelement 20 über ein Zwischenstück 24 mit dem Ventilschließelement 2 verbunden.On the valve closing element 2 is also a sealing element 20 arranged. How out 2 it can be seen, is the sealing element 20 over an intermediate piece 24 with the valve closing element 2 connected.

Das Dichtelement 20 umfasst eine Elastomerdichtung 21 und einen Dichtungsträger 22. Der Dichtungsträger 22 ist eine ringförmige Scheibe und weist eine Vertiefung 23 auf. Die Vertiefung 23 ist ringförmig ausgebildet und an einer zur Ventilscheibe 5 abgewandten Seite des Dichtungsträgers 22 vorgesehen. The sealing element 20 includes an elastomeric seal 21 and a seal carrier 22 , The seal carrier 22 is an annular disc and has a recess 23 on. The depression 23 is annular and formed on a valve disc 5 opposite side of the seal carrier 22 intended.

Die Elastomerdichtung 21 umfasst einen Dichtbereich 21a, welcher im Bereich des Flachdichtsitzes liegt, und einen Nebenbereich 21b, welcher an einer dem Flachdichtsitz entgegengesetzten Seite angeordnet ist und die Vertiefung 23 ausfüllt. Der Nebenbereich 21b ist über einen Verbindungsbereich 21c mit dem Dichtbereich 21a verbunden (vgl. 4). Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ergibt sich somit ein ringförmiges Dichtelement 21, welches mittig, d.h., in Axialrichtung X-X des Gasventils, einen Durchlass 25 aufweist. The elastomer seal 21 includes a sealing area 21a , which lies in the region of the flat sealing seat, and a secondary area 21b which is disposed on a side opposite the flat sealing seat and the recess 23 fills. The side area 21b is over a connection area 21c with the sealing area 21a connected (cf. 4 ). The inventive design thus results in an annular sealing element 21 , which centrally, ie, in the axial direction XX of the gas valve, a passage 25 having.

Der Dichtungsträger 22 ist vorzugsweise eine Metallplatte und die Elastomerdichtung 21 ist bevorzugt ein thermoplastischer Elastomer.The seal carrier 22 is preferably a metal plate and the elastomeric seal 21 is preferably a thermoplastic elastomer.

Der Dichtungsträger 22 weist an seiner zum Dichtsitz gerichteten Seite eine Mikrostruktur 26 auf. Diese kann beispielsweise chemisch oder mechanisch oder physikalisch eingebracht werden. Durch die Mikrostruktur 26 ergibt sich eine verbesserte Verbindung zwischen der Elastomerdichtung 21 und dem Dichtungsträger 22. Hierbei ist es nicht notwendig, dass ein Haftvermittler oder dgl., verwendet wird. Hierdurch wird im Betrieb insbesondere eine Gefahr des Abhebens bzw. Flatterns der Elastomerdichtung 21 vom Dichtungsträger 22 vermieden.The seal carrier 22 has a microstructure on its side facing the sealing seat 26 on. This can be introduced, for example, chemically or mechanically or physically. Through the microstructure 26 results in an improved connection between the elastomeric seal 21 and the seal carrier 22 , In this case, it is not necessary that an adhesion promoter or the like is used. As a result, during operation in particular a risk of lifting or fluttering of the elastomer seal 21 from the seal carrier 22 avoided.

Weiter bevorzugt ist die Elastomerdichtung 21 nach dem Aufbringen an dem Dichtungsträger 22 durch Einbringen von Energie vernetzt. Das Strahlvernetzen erhöht die Standzeit der Dichtung, insbesondere die Temperaturbeständigkeit. Further preferred is the elastomeric seal 21 after application to the seal carrier 22 crosslinked by introducing energy. Beam crosslinking increases the service life of the seal, in particular the temperature resistance.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Elastomerdichtung 21 im Spritzgussverfahren hergestellt werden kann, wodurch sich aufgrund einer präzisen Prozessführung eine Steigerung der Maßhaltigkeit bei Verringerung von Fertigungskosten ergibt. Wie aus 3 ersichtlich ist, wird ein Spritzgusswerkzeug 30 derart am Dichtungsträger 22 platziert, dass ein Anspritzmodul 31 des Spritzgusswerkzeugs 30 unmittelbar über der Vertiefung 23 im Dichtungsträger 22 angeordnet wird. Die ringförmig umlaufende Vertiefung 23 bildet somit einen Füllkanal und der Elastomerwerkstoff wird zuerst in die Vertiefung 23 und dann, ausgehend von der Vertiefung 23, in die weiteren Kavitätsbereiche im Spritzgusswerkzeug verteilt, so dass die Elastomerdichtung 21 am Stück spritzgegossen werden kann. Die Verwendung des ringförmigen Füllkanals ermöglicht eine homogene Füllung der Werkzeugkavität und verhindert insbesondere die Ausbildung von sog. „Bindenähten“, welche während des Spritzgießens durch Zusammentreffen des schmelzflüssigen Kunststoffs/Elastomers entstehen können und nach dem Erhalten des Werkstücks eine mechanische Schwachstelle darstellen, bzw. legt derartige Bindenähte in für die Dichtung unkritische Bereiche, nämlich im Bereich der Vertiefung 23. Wie aus 3 ersichtlich ist, liegt die Vertiefung 23 nicht im Dichtbereich 21a am Flachdichtsitz, sondern im Nebenbereich 21b. Another advantage of the present invention is that the elastomeric seal 21 can be produced by injection molding, resulting in an increase in dimensional stability while reducing manufacturing costs due to a precise process management. How out 3 is apparent, is an injection molding tool 30 such on the seal carrier 22 placed that one injection module 31 of the injection mold 30 immediately above the depression 23 in the seal carrier 22 is arranged. The annular circumferential recess 23 thus forms a filling channel and the elastomer material is first in the recess 23 and then, starting from the well 23 , distributed in the other cavity areas in the injection mold, so that the elastomer seal 21 can be injection-molded in one piece. The use of the annular filling channel enables a homogeneous filling of the mold cavity and in particular prevents the formation of so-called "weld lines", which can occur during injection molding by the meeting of the molten plastic / elastomer and, after obtaining the workpiece, constitute or create a mechanical weak point Such weld lines in uncritical for the seal areas, namely in the region of the recess 23 , How out 3 is apparent, lies the depression 23 not in the sealing area 21a at the flat sealing seat, but in the side area 21b ,

Ein weiterer Vorteil des Vorsehens der Vertiefung 23 am Dichtungsträger 22 liegt darin, dass eine Heißkanal-Direktanbindung des Gießwerkzeugs 30 möglich ist, wodurch Materialabfall minimiert wird.Another advantage of providing the recess 23 on the seal carrier 22 lies in the fact that a hot runner direct connection of the casting tool 30 is possible, whereby material waste is minimized.

Somit ist die Elastomerdichtung 21 im Schnitt U-förmig ausgebildet, wobei sich eine Hinterschneidung der Elastomermaterialien am Dichtungsträger 22 ergibt. Somit ist eine Angriffsfläche der Dichtung für Durchströmungseffekte des gasförmigen Kraftstoffs deutlich reduziert, so dass ein Risiko des Ablösens und Flatterns der Elastomerdichtung vom Dichtungsträger 22 ausgeschlossen ist.Thus, the elastomeric seal 21 formed on average U-shaped, with an undercut of the elastomeric materials on the seal carrier 22 results. Thus, an attack surface of the gasket for flow effects of the gaseous fuel is significantly reduced, so that a risk of detachment and fluttering of the elastomer seal from the seal carrier 22 is excluded.

Die umlaufende Vertiefung 23 hat dabei einen gleichbleibenden Querschnitt mit vorzugsweise sich verjüngenden, insbesondere konischen, Wandbereichen.The surrounding depression 23 has a constant cross section with preferably tapered, in particular conical, wall areas.

Claims (11)

Gasventil zum Zumessen von gasförmigem Kraftstoff, umfassend: – ein Ventilschließelement (2) zum Freigeben und Verschließen einer Durchgangsöffnung (3), – einen Dichtsitz (4) zwischen dem Ventilschließelement (2) und einem stationären Dichtpartner (5), – wobei das Ventilschließelement (2) ein Dichtelement (20) mit einer Elastomerdichtung (21) aus elastomerem Dichtungsmaterial und einen Dichtungsträger (22) aufweist, und – wobei der Dichtungsträger (22) eine umlaufende Vertiefung (23) aufweist, welche mit Dichtungsmaterial gefüllt ist, und einen Nebenbereich (21b) der Elastomerdichtung (21) bildet, welcher beabstandet von einem Dichtbereich (21a) der Elastomerdichtung (21) am Dichtsitz (4) ist.Gas valve for metering gaseous fuel, comprising: - a valve closing element ( 2 ) for releasing and closing a passage opening ( 3 ), - a sealing seat ( 4 ) between the valve closing element ( 2 ) and a stationary sealing partner ( 5 ), - wherein the valve closing element ( 2 ) a sealing element ( 20 ) with an elastomeric seal ( 21 ) of elastomeric sealing material and a seal carrier ( 22 ), and - wherein the seal carrier ( 22 ) a circumferential depression ( 23 ), which is filled with sealing material, and a secondary area ( 21b ) of the elastomeric seal ( 21 ) which is spaced from a sealing area ( 21a ) of the elastomeric seal ( 21 ) at the sealing seat ( 4 ). Gasventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (23) ringförmig ausgebildet ist. Gas valve according to claim 1, characterized in that the depression ( 23 ) is annular. Gasventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsträger (22) ringförmig ausgebildet ist.Gas valve according to one of the preceding claims, characterized in that the seal carrier ( 22 ) is annular. Gasventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtsitz (4) ein Flachdichtsitz ist.Gas valve according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing seat ( 4 ) is a flat sealing seat. Gasventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtbereich (21a) und der Nebenbereich (21b) der Elastomerdichtung (21) an einander entgegengesetzten Seiten am Dichtungsträger (22) vorgesehen sind.Gas valve according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing region ( 21a ) and the side area ( 21b ) of the elastomeric seal ( 21 ) on opposite sides of the seal carrier ( 22 ) are provided. Gasventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsträger (22) eine Mikrostruktur an der Oberfläche des Dichtungsträgers (22) aufweist. Gas valve according to one of the preceding claims, characterized in that the seal carrier ( 22 ) a microstructure on the surface of the seal carrier ( 22 ) having. Gasventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostruktur an der Oberfläche des Dichtungsträgers (23) ausschließlich am Dichtbereich (21a) der Elastomerdichtung (21) ausgebildet ist, oder dass die Mikrostruktur an einer gesamten Kontaktfläche zwischen Dichtungsträger (23) und Elastomerdichtung (21) vorgesehen ist.Gas valve according to claim 6, characterized in that the microstructure on the surface of the seal carrier ( 23 ) exclusively at the sealing area ( 21a ) of the elastomeric seal ( 21 ) is formed, or that the microstructure on an entire contact surface between seal carrier ( 23 ) and elastomeric gasket ( 21 ) is provided. Gasventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastomere Dichtungsmaterial für die Elastomerdichtung (21) ein thermoplastisches Elastomer oder Polyacrylat ist. Gas valve according to one of the preceding claims, characterized in that the elastomeric sealing material for the elastomeric gasket ( 21 ) is a thermoplastic elastomer or polyacrylate. Verfahren zur Herstellung eines Dichtelements (20) mit einer Elastomerdichtung (21) und einem Dichtungsträger (22) mit einer umlaufenden Vertiefung (23), welche außerhalb eines Dichtsitzes (4) des Dichtelements liegt, umfassend die Schritte: – Anordnen des Dichtungsträgers (22) in einer Gussform mit einer Kavität für die Elastomerdichtung (21), und – Zuführen von elastomerem Dichtungsmaterial in die umlaufende Vertiefung (23), wobei das elastomere Dichtungsmaterial, ausgehend von der umlaufenden Vertiefung (23), in die restlichen Bereiche der Kavität der Gussform strömt und diese vollständig auffüllt, – wobei das elastomere Dichtungsmaterial ausschließlich in die umlaufende Vertiefung (23) im Dichtungsträger mittels eines Gusswerkzeugs (30) zugeführt wird.Method for producing a sealing element ( 20 ) with an elastomeric seal ( 21 ) and a seal carrier ( 22 ) with a circumferential depression ( 23 ), which outside a sealing seat ( 4 ) of the sealing element, comprising the steps: - arranging the seal carrier ( 22 ) in a mold with a cavity for the elastomeric seal ( 21 ), and - feeding elastomeric sealing material into the circumferential recess ( 23 ), wherein the elastomeric sealing material, starting from the circumferential recess ( 23 ) flows into the remaining regions of the cavity of the mold and completely fills it, wherein the elastomeric sealing material exclusively in the circumferential recess ( 23 ) in the seal carrier by means of a casting tool ( 30 ) is supplied. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsträger (22) im Bereich des späteren Dichtsitzes mit einer Mikrostruktur (26) versehen wird, welche insbesondere mechanisch oder chemisch oder physikalisch eingebracht wird.Method according to claim 9, characterized in that the seal carrier ( 22 ) in the region of the later sealing seat with a microstructure ( 26 ), which is introduced in particular mechanically or chemically or physically. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführen des elastomeren Dichtungsmaterials in die umlaufende Vertiefung (23) mittels Spritzgießen erfolgt.A method according to claim 9 or 10, characterized in that the feeding of the elastomeric sealing material into the peripheral recess ( 23 ) is carried out by injection molding.
DE102014223678.9A 2014-11-20 2014-11-20 Gas valve and method for producing a sealing element Pending DE102014223678A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014223678.9A DE102014223678A1 (en) 2014-11-20 2014-11-20 Gas valve and method for producing a sealing element
CN201510801596.XA CN105626879B (en) 2014-11-20 2015-11-19 Gas trap and method for manufacturing sealing element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014223678.9A DE102014223678A1 (en) 2014-11-20 2014-11-20 Gas valve and method for producing a sealing element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014223678A1 true DE102014223678A1 (en) 2016-05-25

Family

ID=55913904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014223678.9A Pending DE102014223678A1 (en) 2014-11-20 2014-11-20 Gas valve and method for producing a sealing element

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN105626879B (en)
DE (1) DE102014223678A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020213663A1 (en) 2020-10-30 2022-05-05 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung FCEV; HGI elastomer sealing seat

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10147455C5 (en) * 2001-09-20 2007-02-15 Kieselmann Gmbh Valve with multipart valve seal
DE112005000011T5 (en) * 2004-02-27 2006-05-18 Toyota Jidosha K.K., Toyota sealing element
CN202032105U (en) * 2011-03-21 2011-11-09 东莞虎邦五金塑胶制品有限公司 Rotary nozzle
CN202001706U (en) * 2011-03-21 2011-10-05 宁波华成阀门有限公司 Solar anti-freezing electromagnetic valve
CN202144874U (en) * 2011-07-08 2012-02-15 梁敬喜 Construction of valve clack sealing surface
CN203532787U (en) * 2013-10-11 2014-04-09 温州市利尔多阀门有限公司 Regulating valve

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020213663A1 (en) 2020-10-30 2022-05-05 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung FCEV; HGI elastomer sealing seat

Also Published As

Publication number Publication date
CN105626879A (en) 2016-06-01
CN105626879B (en) 2019-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012205564A1 (en) Fuel injection valve for directly injecting e.g. compressed natural gas into combustion chamber of direct ignition engine, has seal element brought in contact with body-upstream side control structure portion while closing fuel flow chamber
DE102008002720A1 (en) fuel injector
DE102013202631A1 (en) Valve with adjustable sealing element
DE102007014990A1 (en) Fuel injection valve
DE102013202632A1 (en) Valve with simplified guidance
WO2016034339A1 (en) Valve and method for producing a valve
DE112013004206T5 (en) Fuel injection valve
EP2795635A1 (en) Solenoid assembly with a residual air gap disc for a solenoid valve, solenoid valve as well as a method for producing a residual air gap disc
DE102010064097A1 (en) Electromagnetically actuatable valve e.g. fuel injection valve of internal combustion engine, has movable valve needle with lower stopper comprising top stop face with elevations and depressions on which armature rests
DE102014223678A1 (en) Gas valve and method for producing a sealing element
EP2971749B1 (en) Valve for controlling a fluid with increased sealing action
DE102009047009A1 (en) Seal assembly and valve with seal assembly
DE102008000753A1 (en) Sealed electrical feedthrough
DE112018001126B4 (en) Fuel injection valve and method for manufacturing the fuel injection valve
DE112018001131B4 (en) Fuel injection valve
EP1690026B1 (en) Valve for controlling a fluid
DE102016206356A1 (en) Housing component with a hydraulic line and its manufacture
DE102012211573A1 (en) Valve i.e. injecting valve for controlling supply of natural gas to combustion chamber of combustion engine of motor car, has sealing element sealing passage opening of nozzle body and arranged at under cut that holds sealing element
DE102008043088A1 (en) Valve, particularly electromagnetic valve, for gaseous medium, particularly gas valve for gas tank, particularly motor vehicle gas tank, is provided with valve opening surrounding valve seat, and single stroke-operated valve member
DE102016205200A1 (en) Check valve, check valve system and method of providing a check valve
DE102016222912A1 (en) Injector component with coating, injector and device for coating
EP2828518A1 (en) Sealingly encapsulated component, and method for producing such a component
DE102010062808A1 (en) Nozzle body with conical injection hole
DE102013216603A1 (en) Method for producing an actuator for an injection valve and method for producing an injection valve
DE102004047183A1 (en) Fuel injection valve for internal combustion engine, has valve pin with valve sealing surface, which cooperates with valve seat, where surface or seat is provided with coating that exhibits high friction value when mating with steel

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication