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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ventilbetätigung
mit einem einen Strömungskanal aufweisenden Betätigungsmittel
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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In
der
EP 1 520 613 A1 ist
ein Entleerungswerkzeug für eine mit einem Gehäuse
und mit einem Ventil versehene Fluidfiltereinheit offenbart. Das
Entleerungswerkzeug ist an der Einfassung der für die Fluidentleerung
vorgesehenen Gehäuseöffnung mit dem Gehäuse
verbindbar. Das in Schließrichtung vorgespannte Ventil
wird bei mit dem Gehäuse verbundenem Entleerungswerkzeug
in seiner Öffnungsrichtung beaufschlagt. Das Entleerungswerkzeug
bewirkt somit eine Ventilöffnung, wodurch das abzulassende
Fluid aus dem Gehäuse und über das Entleerungswerkzeug
abfließen kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Ventilbetätigung
zu schaffen, die für eine Funktionseinheit sowohl im Betriebsfall
als auch im Wartungsfall einsetzbar ist.
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Aufgrund
der baulichen Ergänzung des Betätigungsmittels
zur Ventilöffnung durch das Verschlussmittel zum Verschließen
der Durchlassöffnung bzw. zur Ventilabsperrung, das anstelle
des Betätigungsmittels positionsgleich an der mit dem Ventil versehenen
Funktionseinheit befestigt werden kann, ist ein Kombinationsmittel
mit einer Doppelfunktion gegeben; hierzu zählt einerseits
eine Verschlussfunktion und andererseits eine Ablassfunktion. Im Betriebsfall
kommt die Verschlussfunktion zum Tragen, wobei die Ventilbetätigungs-Vorrichtung
mit einem Verschlussmittel zum sicheren und abdichtenden Verschließen
einer Strömungsöffnung dient, welche von einem
Ventil standardmäßig verschlossen ist.
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Im
Wartungsfall wird dann die Vorrichtung von der Funktionseinheit
abgenommen bzw. demontiert. Durch einfaches Wenden der Ventilbetätigungs-Vorrichtung
und anschließender Montage des Betätigungsmittels
an der Funktionseinheit kann die zweite Funktion der Vorrichtung
abgerufen werden. Das Betätigungsmittel wird hierbei soweit
in die Funktionseinheit eingebracht, dass das Ventil von seinem Ventilsitz
abhebt. Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang ein gegenüber
dem Verschlussmittel längeres Betätigungsmittel,
da eine ausschließliche Ventilbetätigung über
das Betätigungsmittel bevorzugt wird. Infolge dessen fließt
das abzulassende Fluid an dem Ventil vorbei und wird über
den Strömungskanal der Vorrichtung in einen Bereich geleitet,
der außerhalb der Funktionseinheit liegt. In diesem Bereich
kann beispielsweise ein Schlauch mit einem Behälter zur
Fluidsammlung angeordnet sein.
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Dieser überraschende
Effekt gelingt, indem zwei bislang notorisch getrennt voneinander
eingesetzte Funktionsmittel, nämlich das Betätigungsmittel für
sich und das Verschlussmittel für sich, zu einer wendbaren
Ein heits-Vorrichtung kombiniert werden. Durch die vorliegende technische
Lösung wird somit nicht nur besagte Doppelfunktion erzielt,
sondern auch ein technisches Vorurteil überwunden, wonach bisher
derart gegensätzliche Funktionen ohne den Einsatz eines
zusätzlichen Mittels nicht vorstellbar waren.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Betätigungsmittel
einstückig an dem Verschlussmittel angeordnet. Einstückige
Bauteile lassen sich in hohen Stückzahlen im bewährten
Spritzgussverfahren und somit ausgesprochen kostengünstig
herstellen.
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Mit
Vorteil ist das Betätigungsmittel zu dem Verschlussmittel
diametral angeordnet, wodurch eine gemeinsame Längsachse
und damit widerrum ein einfaches Entformen gegeben ist. Ferner erhöht
dies die Benutzungsfreundlichkeit, da sich beide Mittel die gleiche
Rotationsachse teilen. Die gleiche Rotationsachse kommt einem Anwender
insbesondere bei einer Schraubgewindeverbindung mit der Funktionseinheit
zugute.
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In
einer weiteren Ausgestaltung sind das Betätigungsmittel
und das Verschlussmittel mit baugleichen Außenschraubgewinden
versehen, die wechselweise mit einem Innenschraubgewinde der Funktionseinheit
im Bereich des Ventils korrespondieren. Hierbei wird das ohnehin
vorhandene Innenschraubgewinde auf vorteilhafte Weise für
einen weiteren Zweck verwendet. Außenschraubgewinde, wie
sie bei den Funktionsmitteln zum Einsatz kommen, entfalten, insbesondere
bei einer Kunststoffausführung mit verbleibenden Spritzgussfahnen
an den Gewindekanten, eine selbstdichtende Wirkung. Das heißt, dass
bereits durch das Gewinde per se eine abdichtende Verbindung zu
der Funktionseinheit einsteht.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das
Betätigungsmittel im Anschluss an das Außenschraubgewinde
und im Bereich des zugehörigen Kanalabschnitts einen mit
Strömungsöffnungen versehenen Ringkragen auf.
Der gelochte Ringkragen erlaubt einen verbesserten Strömungsverlauf
für das abzuführende Fluid.
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Mit
Vorteil sind sowohl das Betätigungsmittel als auch das
Verschlussmittel mit einer innen liegenden Krafteinleitungskontur
versehen, so dass sowohl bei der Montage als auch bei der Demontage
der Vorrichtung mit einem geeigneten Werkzeug eine vorbestimmte
Kraft auf einfache Weise eingeleitet werden kann. Die jeweilige
Krafteinleitungskontur ist insbesondere als Innensechskant ausgeführt.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist der aus der Funktionseinheit
herausragende Kanalabschnitt in einem Krafteinleitungselement, insbesondere
bündig mit dessen Außenkontur, integriert, wodurch
auf gleichem Bauraum zwei Komponenten Platz finden. Durch die mit
der Außenkontur des Krafteinleitungselements bündige
Integration des Kanalabschnitts entfallen zudem überstehende
Elemente, die bei der Handhabung hinderlich sein könnten.
Weiterhin ist durch das Krafteinleitungselement eine wirksame Trennung
zwischen der Verschlussfunktion und der Ablassfunktion gegeben.
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Mit
Vorteil ist das Krafteinleitungselement in Axialrichtung des zusammenhängenden
Kombinationsmittels umfassend das Betätigungsmittel und
das Verschlussmittel außermittig angeordnet, wodurch auf
einfache Weise ein Längenunterschied zwischen dem Verschlussmittel
und dem Betätigungsmittel entsteht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen näher
erläutert. Darin zeigen:
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1 die
anspruchsgemäße Vorrichtung zur Ventilbetätigung
mit ihrem in einem Gehäusedeckel eingeschraubten Verschlussmittel
in einer perspektivischen Darstellung;
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2 die
Vorrichtung nach 1 in demontiertem Zustand für
den Wartungs- bzw. Servicefall;
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3 die
Vorrichtung nach 2 in gewendetem Zustand mit
zu dem Gehäusedeckel hin ausgerichtetem Betätigungsmittel;
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4 die
Vorrichtung nach 3 mit in dem Gehäusedeckel
eingeschraubtem Betätigungsmittel;
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5 die
Vorrichtung nach 4 mit durch den Grad der Einbringung
des Betätigungsmittels in den Gehäusedeckel angehobenem
Ventil;
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6 die
Vorrichtung nach 5 mit einsehbarem Strömungskanal
in einer räumlichen Schnittdarstellung;
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7 eine
weitere Ausführungsform der Erfindung mit exponiertem Kanalabschnitt
bzw. Schlauchanschluss und geripptem Krafteinleitungselement in
einer perspektivischen Darstellung.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In 1 ist
eine Vorrichtung der Ventilbetätigung 10 perspektivisch
dargestellt. Die Betätigungs-Vorrichtung 10 ist
ein einem Gehäusedeckel 11, der als Funktionseinheit
dient, eingeschraubt. Der Gehäusedeckel 11 kann,
wie im vorliegenden Fall gezeigt, Teil eines Ölfiltergehäuses
sein. Das Ölfiltergehäuse beherbergt einen nicht
dargestellten Ölfilter, der zu gegebener Zeit auszutauschen
ist. Der Gehäusedeckel 11 ist zur Darstellung
der Wechselwirkung mit der Vorrichtung 10 im Betriebsfall
in einer perspektivischen Schnittdarstellung gezeigt.
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An
einer konisch zulaufenden Endseite 12 des Gehäusedeckels 11 ist
eine Auslassöffnung 13 angeordnet. Durch die Auslassöffnung 13 kann
Restöl aus dem zugehörigen Gehäuse vor
einer Entnahme des Ölfilters abgelassen werden. Die Auslassöffnung 13 ist
gebildet durch einen diese umgebende, ringförmige Gehäusewandung 14.
Die Gehäusewandung 14 ragt zum einen in das Innere
des Gehäusedeckels 11 mit einem ringförmigen
Hohlkegelstumpf, der als Ventilsitz dient.
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Zum
anderen weist der Gehäusedeckel 11 an seiner Außenseite
einen ringförmigen Fortsatz 16 der Wandung 14 auf.
Der Fortsatz 16 bildet zusammen mit dem Kegelstumpf 15 einen
Hohlkörper, welcher mit einem Innengewinde versehen ist.
Weiterhin ist die Wandung 14 an ihrer Stirnseite mit einer
umlaufenden Ringnut 17 versehen, in der ein Dichtungsmittel 18,
insbesondere ein O-Ring, eingelegt und gegebenenfalls gehaltert
ist.
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Auf
dem Ventilsitz ist ein tellerartiges Ventil 19 mit einer
gekröpften Randzone angeordnet. Das Ventil 19 weist
demnach ein im Achsialschnitt betrachtetes, zweistufiges Profil
auf. Das Profil zeigt einen äußeren waagerechten
Bereich, welcher der Randzone entspricht. An die Randzone schließt
sich ein abgewinkelter Bereich an, dessen Winkel mit dem des Ventilsitzes
zur zuverlässigen Abdichtung der Auslassöffnung 13 im
Sinne eines Formschlusses übereinstimmt. Letztlich geht
der abgewinkelte Bereich über in einen weiteren waagerechten
Bereich, der dem Zentrum des Tellerventils 19 entspricht.
Sofern das Ventil 19 auf dem Ventilsitz aufliegt, befindet sich
das Ventil 19 in seiner Schließstellung. Jede
andere Stellung des Ventils 19 in Achsialrichtung der Auslassöffnung 13 wird
als Öffnungsstellung bezeichnet. Die Distanz des Ventils 19 zu
dem Ventilsitz ist ein Maß für den Öffnungsgrad
des Ventil 19. Das scheibenförmige Ventil 19 ist
in Schließstellung mit einer Federkraft beaufschlagt, die
von einer hier nicht dargestellten Feder ausgeübt wird.
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Die
Vorrichtung 10 – auch Ablass-/Verschlusswerkzeug
genannt – ist mit einem Verschlussmittel 20 versehen,
das als Gewindebolzen ausgeführt ist. Der Gewindebolzen
weist ein Außengewinde auf, das mit dem Innengewinde der
Auslassöffnung 13 korrespondiert. Das Gewinde
des Gewindebolzens kann planmäßig mit Filmfahnen
versehen werden, die beim Herstellungsprozess, insbesondere beim
Spritzgießen, anzuformen sind. Die an den Gewindekanten
anformbaren Filmfahnen wirken dichtend gegenüber dem Innengewinde
der Auslassöffnung 13. Die Gewindeverbindung zwischen
dem Innengewinde der Auslassöffnung 13 und dem
Außengewinde des Verschlussmittels 20 wirkt infolge
dessen selbstdichtend.
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Im
Anschluss an den Gewindebolzen ist ein Krafteinleitungselement 21 angeordnet.
Der Gewindebolzen und das Krafteinleitungselement 21 sind einstückig
miteinander verbunden. Das Krafteinleitungselement 21 ist
als Flachzylinder ausgeführt. Hierbei übernimmt
das Krafteinleitungselement 21 mehrere Funktionen, wozu
in erster Linie die Krafteinleitung beim Einschrauben des Verschlussmittels 20 zählt,
die über das Krafteinleitungselement 21 aufgebracht
werden kann. Zur besseren Handhabbarkeit bei der Einleitung eines
Drehmoments kann die Mantelfläche des Krafteinleitungselements 21 beispielsweise
mit einer Rändelung, einer Riffelung, mit Vertiefungen
oder dergleichen versehen werden. Das Krafteinleitungselement 21 dient
zudem als Druckelement für das in der umlaufenden Ringnut 17 der
Wandung 14 platzierte Dichtungsmittel 18. Beim Eindrehen
des Gewindebolzens über das Krafteinleitungselement 21 drückt
dessen eine Ringfläche 22 das Dichtungsmittel 18 in
die Ringnut dichtend ein. Weiterhin dient das Krafteinleitungselement 21 als Trennelement
zwischen dem Verschlussmittel 20 und einem dazu gegenüberliegend
angeordneten Betätigungsmittel 24.
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Das
ebenfalls einstückig mit dem Krafteinleitungselement 21 verbundene
Betätigungsmittel 24 ist in Form eines Hohlzylinders
ausgeführt. Der Hohlzylinder ist zu dem Gewindebolzen diametral
angeordnet und bildet mit diesem eine gemeinsame Längsachse.
Die Anordnung des Hohlzylinders an dem Gewindebolzen kann auch unter
einem vorgegebenen Winkel erfolgen. Auf der Längsachse
ist das Krafteinleitungselement 21 zwischen dem Betätigungsmittel 24 und
dem Verschlussmittel 20 außermittig angeordnet.
Sowohl das Betätigungsmittel 24 als auch das Verschlussmittel 20 sind
mit baugleichen Außenschraubgewinden versehen, die jeweils
für sich geeignet sind, in das Innenschraubgewinde der
Ablassöffnung eingeschraubt zu werden.
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Der
Hohlzylinder weist gemäß 3 einen Strömungskanal
mit einem ersten Kanalabschnitt 25 und mit einem weiteren
Kanalabschnitt 26 auf. Der erste Kanalabschnitt 25 ist
gebildet durch das freie Endstück des Hohlzylinders, während
der weitere Kanalabschnitt 26 als Schlauchanschluss ausgebildet
ist. Der Strömungskanal 25, 26 erstreckt
sich somit winkelförmig zwischen dem Hohlzylinder und dem
Schlauchanschluss in Röhrenform. Der Schlauchanschluss
ist in radialer Richtung in dem Krafteinleitungselement 21 integriert
und schließt mit diesem an dessen Mantelfläche
bündig ab, wobei gemäß 7 der
Schlauchanschluss auch exponiert angeordnet sein kann. Das Betätigungsmittel 24 weist
gemäß 3 im Anschluss an sein Außenschraubgewinde
und im Bereich des zugehörigen Kanalabschnitts 25 einen
mit Strömungsöffnungen 27 versehenen
Ringkragen 28 auf. Die Strömungsöffnungen 27 sind
in Form von kreisrunden Durchbrüchen ausgeführt,
welche unter Einhaltung eines Abstandes zueinander umlaufend an
dem Ringkragen 28 angeordnet sind.
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In 2 ist
die Vorrichtung 10 von dem Gehäusedeckel 11 separiert,
was dem Wartungsfall entspricht. Unter diesen Gegebenheiten ist
die Betriebsflüssigkeit, insbesondere Öl, bereits
aus dem Ölkreislauf, beispielsweise einer Brennkraftmaschine,
abgelassen. Ziel ist es hierbei, den in dem Ölfiltergehäuse befindlichen,
verbrauchten Ölfilter gegen einen unverbrauchten Ölfilter
auszutauschen. Dazu ist vorgesehen, den Gehäusedeckel 11 abzunehmen.
Um jedoch den Gehäusedeckel 11 von dem Ölfiltergehäuse
abnehmen und im Anschluss daran den Ölfilter aus dem Ölfiltergehäuse
entnehmen zu können ohne erhebliche Verunreinigungen zu
verursachen, wird die Vorrichtung 10 mit ihrem Betätigungsmittel 24 in der
Auslassöffnung 13 befestigt.
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Zunächst
wird hierzu die von dem Gehäusedeckel 11 abgenommene
Vorrichtung 10 gemäß 3 gewendet,
so dass das Betätigungsmittel 24 mit seinem Ringkragen 28 in
Richtung der Auslassöffnung 13 zeigt. Gemäß 4 ist
das Betätigungsmittel 24 bereits teilweise in
die Auslassöffnung 13 eingeschraubt, wobei das
Ventil 19 nach wie vor dichtend auf dem Ventilsitz aufliegt.
In der 5 ist gezeigt, wie das Betätigungsmittel 24 mit
seinem Ringkragen 28 das Ventil 19 von dem Ventilsitz
abhebt. Anhand der dargestellten Pfeile in den 5 und 6 ist
der Strömungsverlauf des abzulassenden Öls verdeutlicht.
Hierbei fließt das Öl zwischen dem Ventil 19 und
dem Ventilsitz hindurch, passiert die Strömungsöffnungen 27 am
Ringkragen 28, wird in dem Strömungskanal 25, 26 gemäß 6 umgelenkt,
um schließlich an dem Schlauchanschluss auszutreten. An
dem Schlauchanschluss kann ein Fluidschlauch aufgesteckt werden,
der durch eine ringförmige Erweiterung am endseitigen Umfang
des Schlauchanschlusses lagegesichert ist. Auch hierbei dichtet
das Außengewinde des Betätigungsmittels 24 an
dem Innengewinde der Auslassöffnung 13 selbsttätig
ab. Sofern die Vorrichtung 10 bis zum Anliegen des Krafteinleitungselements 21 in
den Gehäusedeckel 11 eingeschraubt werden sollte,
erfolgt analog zu der gewindebolzenseitigen Abdichtung ebenfalls eine
fluidundurchlässige Zusatzsdichtstelle zwischen der weiteren
Ringfläche 23 des Krafteinleitungselements 21 und
dem O-Ring 18.
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Zur
einfacheren Montage des Betätigungsmittels 24 ist
das Verschlussmittel 24 mit einer innenliegenden Krafteinleitungskontur 29 gemäß 2 versehen.
Die Krafteinleitungskontur 29 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel
aus einer Innensechskantkontur, welche für einen Innensechskantschlüssel
ausgelegt ist. Mit Hilfe eines derartigen Innensechskantschlüssels
lässt sich das Betätigungsmittel 24 mit
dem von dem Gehäusedeckel 11 abgewandten Verschlussmittel 20 sehr
leicht in den Gehäusedeckel 11 einschrauben bzw.
herausschrauben. Selbstverständlich kann die Montage auch über eine
Krafteinleitung an der Mantelfläche des Krafteinleitungselements 21 erfolgen.
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Nach
Beendigung des Ablassvorganges kann das Filterelement aus dem Filtergehäuse
entnommen und gegen ein unverbrauchtes Filterelement ausgetauscht
werden. Der Gehäusedeckel 11 wird infolge dessen
zur Lagesicherung des Filterelements wieder auf das Filtergehäuse
montiert. Das Verschlussmittel 20 der Vorrichtung 10 kommt
danach wieder zum Einsatz und wird durch eine Krafteinleitung an
der Mantelfläche des Krafteinleitungselements 21 in
die Ablassöffnung 13 eingeschraubt. Ebenso wie
das Betätigungsmittel 24 kann auch das Verschlussmittel 20 mittels
eines in die Krafteinleitungskontur 29, insbesondere Innensechskantkontur, eingreifenden
Montagewerkzeugs, insbesondere Innensechskantschlüssel,
montiert werden. Das in diesem Fall nach seiner Montage zugängliche
Betätigungsmittel 24 kann dann mit einer Abdeckhülse,
insbe sondere aus Kunststoff, vor einer Verschmutzung geschützt
werden. Alternativ zu der Schraubverbindung zwischen der Vorrichtung 10 und
dem Gehäusedeckel 11 können auch andere
Verbindungen eingesetzt werden, die beispielsweise eine Bajonett- oder
Schnappverbindung.
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Die
Erfindung kann wie folgt zusammengefasst werden:
Um eine Vorrichtung 10 zur
Ventilbetätigung zu schaffen, die an einer Funktionseinheit
sowohl im Betriebsfall als auch im Wartungsfall eingesetzt werden kann,
ist vorgesehen, ein Betätigungsmittel 24 bereit zu
stellen, das an der Funktionseinheit im Bereich eines zugehörigen
Ventils 19 befestigbar ist. Das Betätigungsmittel 24 weist
hierbei einen Strömungskanal 25, 26 auf,
welcher mit einem ersten Kanalabschnitt 25 in Richtung
des Ventils 19 in eine Durchlassöffnung 13 der
Funktionseinheit 11 hineinragt und mit einem anderen Kanalabschnitt 26 aus
der Funktionseinheit 11 herausragt. Bei einer Beaufschlagung
des Ventils 19 in seiner Öffnungsrichtung durch
das Betätigungsmittel 24 entsteht eine Fluidpassage über
das Ventil 19, über die Durchlassöffnung 13 und
schließlich über den Strömungskanal 25, 26.
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Zum
Verschließen der Durchlassöffnung 13 widerrum
ist an dem Betätigungsmittel 24 ein Verschlussmittel 20 einstückig
oder auch abnehmbar angeordnet, welches anstelle des Betätigungsmittels 24 positionsgleich
an der Funktionseinheit 11 befestigbar ist. Insofern stellt
die Vorrichtung 10 eine Funktion zur Ventilbetätigung
und eine Funktion zur Ventilabsperrung bereit, indem ihre beiden
Mittel 20; 24 wechselweise an der Funktionseinheit 11 einen Kopplungsanschluss,
beispielsweise in Form einer gewindebehafteten Ablassöffnung 13,
belegen.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 handelt
es sich um ein Bauteil, mit dem sowohl ein sicheres Verschließen
der Ablassöffnung 13 als auch ein komfortables
und umweltschonendes Entleeren der Funktionseinheit 11,
z. B. in Form eines Flüssigkeitsbehälters, ermöglicht
wird. Durch einfaches Wenden der Vorrichtung 10 ist hierbei
eine klare Trennung zwischen der Ablassfunktion und der Verschlussfunktion
ohne den Einsatz eines zusätzlichen Bauteils gegeben. Ferner
steht die Vorrichtung 10 als Bestandteil der Funktionseinheit 11 dauerhaft
zur Verfügung, so dass sich die regelmäßige
Beigabe beispielsweise zu einem an der Funktionseinheit 11 anzuordnenden
Wechselfilter erübrigt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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