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Die
Erfindung betrifft eine Ventilhaube für einen Hubkolben-Verbrennungsmotor,
nämlich eine Ventilhaube mit integrierter Ölabscheidevorrichtung zum
Abscheiden von Öltröpfchen aus Blow-by-Gasen,
wobei die Ventilhaube eine vom Blow-by-Gas durchströmte
Kammer mit einem Gaseinlass und einem Gasauslass bildet, in welcher
die Abscheidevorrichtung angeordnet ist.
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Im
Betrieb eines Hubkolben-Verbrennungsmotors lässt es sich
nicht vermeiden, dass von den Zylindern Gase, welche einen Nebel
von feinsten Motoröl-Tröpfchen mit sich führen,
in den die Kurbelwelle aufnehmenden Raum gelangen und aus diesem abgeleitet
werden müssen. Aus Gründen des Umweltschutzes
werden diese sogenannten Blow-by-Gase über den Ansaugtrakt
des Motors in dessen Verbrennungsräume zurückgeführt,
nachdem der Ölnebel aus dem Gasstrom abgeschieden wurde.
Diesem Zweck dienende Ölabscheidevorrichtungen sind bekannt.
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So
ergibt sich aus der
WO
2007/137916-A ein Zylinderkopf eines Hubkolben-Verbrennungsmotors,
in welchem eine hohle Nockenwelle drehbar gelagert ist. Die mit
dem Ölnebel beladenen Blow-by-Gase werden zunächst
in die hohle Nockenwelle eingeleitet, welche eine erste Stufe der Ölabscheidevorrichtung
bildet; sodann gelangen die von einem Teil des Motoröls
befreiten Blow-by-Gase in einen Ölnebel-Nachabscheider,
welcher eine zweite Stufe der Ölabscheidevorrichtung bildet
und an einer Seitenwand des Zylinderkopfs stationär angebracht ist.
Dieser Ölnebel-Nachabscheider besitzt ein im Wesentlichen
quaderförmiges, hochkant-stehendes Gehäuse, welches
eine Kammer umschließt, die durch eine schräg
(nahezu diagonal) verlaufende Trennwand in einen Einlasskammerbereich
und einen Auslasskammerbereich unterteilt wird. Die zu reinigenden
Blow-by-Gase (im Folgenden als Rohgas bezeichnet) werden oben in
den Einlasskammerbereich eingeleitet, und zwar mit einer Strömungsrichtung
ungefähr parallel zu der von der Trennwand definierten
Ebene. Ungefähr die obere Hälfte der Trennwand
ist mit Löchern für den Durchtritt des Rohgases versehen,
und die durch diese Löcher erzeugten Rohgasstrahlen treffen
dann auf eine Prallwand, welche parallel zur Trennwand verläuft,
im Abstand von dieser angeordnet ist, von oben in den Auslasskammerbereich
hineinragt sowie in einem erheblichen Abstand von einem vom Gehäuse
gebildeten Kammerboden endet; die Anströmseite der Prallwand
ist mit einem Vlies belegt. Auf der Abströmseite der Trennwand
werden durch die mit dem Vlies versehene Prallwand Öltröpfchen
aus dem Rohgas abgeschieden und tropfen auf den Gehäuseboden,
welcher im Auslasskammerbereich mit einer Ölablauföffnung
versehen ist. Das auf diese Weise mindestens zum Teil vom Ölnebel
befreiten Rohgas (im Folgenden als Reingas bezeichnet) strömt
oben aus dem Auslasskammerbereich ab, und zwar durch einen oben
am Gehäuse angeordneten, stutzenartigen und in vertikaler
Richtung orientierten Reingasauslass. Im Einlasskammerbereich ist
der Gehäuseboden nicht mit einer Ölablauföffnung
versehen, obwohl aus dem auf die Anströmseite der Trennwand
auftreffenden Rohgas unvermeidlich gleichfalls Öltröpfchen abgeschieden
werden, wenn auch in geringem Umfang. Das durch die Löcher
der Trennwand in den Auslasskammerbereich eingeströmte
Rohgas wird durch die Prallwand nach unten in Richtung auf den Gehäuseboden
umgelenkt und strömt dann nach nochmaliger Umlenkung zum
Reingasauslass.
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Aus
der
JP-2000045750-A ergibt
sich eine Ventilhaube, deren oberer Bereich zusammen mit einem in
die Ventilhaube eingesetzten Zwischenboden eine Kammer einer Ölabscheidevorrichtung
für Blow-by-Gase bildet. In den einen Endbereich dieser Kammer
strömt das Rohgas in die Kammer ein, und zwar über
einen erhöhten gelochten Bereich des Zwischenbodens, und
trifft dann auf mehrere, an die von der Ventilhaube gebildete Kammerdecke
angeformte und nach unten ragende sowie im Abstand voneinander angeordnete
Rippen; aufgrund der durch diese Rippen erzeugten Turbulenzen sollen Öltröpfchen aus
dem Rohgas abgeschieden werden. Das Gas strömt dann entlang
der Kammer zu einem am anderen Kammerendbereich vorgesehenen Reingasauslass,
und abgeschiedenes und auf den Zwischenboden abgetropftes Öl
fließt durch eine neben dem erhöhten, gelochten
Zwischenbodenbereich vorgesehene Ölablauföffnung
im Zwischenboden nach unten aus der Kammer ab. An dieser bekannten
Ventilhaube scheint nachteilig, dass sich die der Ölnebelabscheidung
dienenden Rippen über den Gaseinströmlöchern
des erhöhten Zwischenbodenbereichs befinden, sodass abgeschiedene Öltropfen
auch auf diese Gaseinströmlöcher herabtropfen
können und so den Abscheideeffekt dieser bekannten Ölbscheidevorrichtung
verschlechtern, und dass die Blow-by-Gase auf ihrem Weg zum Reingasauslass über
denjenigen Bereich des Zwischenbodens strömen, auf dem
sich abgeschiedenes Öl sammelt, um dann durch die Ölablauföffnung
nach unten abzufließen.
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Der
Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, eine Ventilhaube der eingangs
erwähnten Art mit verbessertem Ölabscheideeffekt
vorzuschlagen.
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Ausgehend
von der vorstehend beschriebenen Ventilhaube gemäß der
JP-2000.045705-A wird zur
Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, die
Ventilhaube so zu gestalten, dass in die Kammer von einer Kammerwand
aus mindestens eine von der Gasströmung quer angeströmte
Prallwand zum Abscheiden von Öltröpfchen aus der
Gasströmung hineinragt, dass die Kammer einen Boden aufweist,
welcher mindestens im Bereich der Abscheidevorrichtung bis auf wenigstens
eine Ölablauföffnung geschlossen ist und dass
die Ventilhaube unter dem Boden mindestens eine durch den Boden
abgedeckte Ölauffangwanne für das abgeschiedene Öl aufweist,
welche über die Ölablauföffnung mit der Kammer
kommuniziert.
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Durch
eine oder mehrere in die Kammer hineinragende und von der Gasströmung
quer angeströmte Prallwände der erfindungsgemäßen
Ventilhaube lässt sich eine effiziente Ölnebelabscheidung erzielen
ohne die Gefahr, dass von einer Prallfläche abtropfende Öltröpfchen
von der Gasströmung gleich wieder mitgerissen werden, und
bei der erfindungsgemäßen Ventilhaube besteht
auch nicht die Gefahr, dass abgeschiedenes und gesammeltes Öl
teilweise von der Gasströmung mitgerissen wird, weil bei
der erfindungsgemäßen Ventilhaube die mindestens eine Ölauffangwanne
durch den Boden der die Ölabscheidevorrichtung aufnehmenden
Kammer abgedeckt wird. Dabei ist es nicht unbedingt erforderlich, dass
der Kammerboden die mindestens eine Ölauffangwanne – mit
Ausnahme der Ölablauföffnung – gasdicht
verschließt, da primär nur verhindert werden muss,
dass eine nennenswerte Gasströmung über die in
der Ölauffangwanne befindliche Menge abgeschiedenen Öls
hinwegströmt.
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Bei
bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Ventilhaube sind der Gaseinlass und der Gasauslass so angeordnet,
dass die die Ölabscheidevorrichtung aufnehmende Kammer
von der Gasströmung mindestens im Bereich der Abscheidevorrichtung
im Wesentlichen horizontal durchströmt wird; dies wirkt
sich dann besonders vorteilhaft aus, wenn in der Kammer in dieser
Durchströmrichtung hintereinander mehrere Prallwände angeordnet
sind, die abwechselnd von oben und von unten (d. h. vom Kammerboden
aus) in die Kammer hineinragen, weil dann von einer von oben in
die Kammer hineinragenden Prallwand abtropfendes Öl, soweit
es von der Gasströmung mitgerissen wird, auf die darauffolgende
Prallwand auftrifft und von dieser nach unten auf den Kammerboden
und durch die Ölablauföffnung hindurch in die Ölauffangwanne
abfließt.
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Damit
die die Abscheidevorrichtung aufnehmende Kammer im Wesentlichen
horizontal durchströmt wird, empfiehlt sich eine Gestaltung
der erfindungsgemäßen Ventilhaube derart, dass
der Kammerboden mindestens im Bereich der Abscheidevorrichtung ungefähr
horizontal verläuft oder gegenüber der Horizontalen
um einen spitzen Winkel geneigt ist, und zwar jeweils auf die Ölablauföffnung
zu.
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Bei
einer mindestens im Bereich der Abscheidevorrichtung ungefähr
horizontal durchströmten Kammer ist es ferner von Vorteil,
wenn die mindestens eine Prallwand ungefähr vertikal verläuft oder
gegenüber der Vertikalen um einen spitzen Winkel geneigt
ist, da eine derart orientierte Prallwand zu einem besonders guten
Abscheideeffekt führt.
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Wie
sich aus dem Vorstehenden ergibt, ist es empfehlenswert, bei mehreren
Prallwänden jeder dieser Prallwände eine Ölablauföffnung
des Kammerbodens zuzuordnen, damit abgeschiedenes Öl rasch
in die Ölauffangwanne beziehungsweise die Ölauffangwannen
gelangen kann.
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Damit
sich die erfindungsgemäße Ventilhaube besonders
wirtschaftlich herstellen lässt, wird vorgeschlagen, diese
so zu gestalten, dass sie ein im Wesentlichen haubenartiges Oberteil,
ein im Wesentlichen plattenartiges Zwischenteil und ein im Wesentlichen
schalenartiges Unterteil aufweist, wobei das Zwischenteil den Kammerboden
und zusammen mit dem Oberteil die die Abscheidevorrichtung aufnehmende
Kammer bildet, und wobei in das Unterteil die mindestens eine Ölauffangwanne
eingeformt ist. Diese drei Bestandteile der Ventilhaube lassen sich
kostengünstig als Spritzgussteile, insbesondere als Kunststoff-Spritzgussteile
herstellen und dann miteinander verbinden.
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Bestehen
die erwähnten drei Teile der Ventilhaube aus einem gegebenenfalls
faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, lassen sich
die drei Teile auch besonders einfach und damit kostensparend miteinander
verbinden, und zwar insbesondere durch Schweißen, wenn
das Zwischenteil auf einem oberen peripheren Randbereich der mindestens
einen Ölauffangwanne aufliegt (wie bereits erwähnt, muss
das Zwischenteil den Randbereich der mindestens einen Ölauffangwanne
nicht gasdicht verschließen), denn dann lässt
sich das Zwischenteil durch Verbinden des Oberteils mit dem Unterteil
in seiner Position festlegen. Diesbezüglich wird empfohlen, die
Ventilhaube so zu gestalten, dass das Oberteil auf einem peripheren
Randbereich des Zwischenteils aufliegt und diesen Randbereich übergreifend
auch auf dem Unterteil aufliegt sowie in diesen Auflagebereichen
mit dem Zwischenteil und dem Unterteil verschweiß ist.
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der beigefügten zeichnerischen Darstellung sowie der nachfolgenden Be schreibung
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Ventilhaube und eines Verfahrens sowie eines Schweißwerkzeuges zu
Ihrer Herstellung; in der Zeichnung zeigen:
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1 eine
isometrische Darstellung dreier Hauptteile einer als Ventilhaube
gestalteten erfindungsgemäßen Baugruppe, nämlich
eines schalenartigen Unterteils, eines plattenartigen Zwischenteils und
eines haubenartigen Oberteils, vor dem Zusammenfügen dieser
drei Teile;
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2 eine
Frontansicht des Zwischenteils;
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3 einen
vertikalen Längsschnitt durch den gemäß 1 rechten
Bereich der Ventilhaube gemäß der Linie 3-3 in 1;
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4A und 4B den
in 3 mit C bezeichneten Ausschnitt in größerem
Maßstab, und zwar vor dem Zusammenfügen des Oberteils,
des Zwischenteils und des Unterteils (4A) und
nach dem Zusammenfügen der drei Teile (4B);
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5 einen
vertikalen Schnitt durch periphere Randbereiche der zusammengefügten
drei Teile zur Darstellung der Clips-Verbindung zwischen dem Unterteil
und dem Zwischenteil;
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6 eine
perspektivische Darstellung eines Werkzeugs zum Heißgas-Schweißen
zwecks Verbindung des Oberteils mit dem Unterteil und dem Zwischenteil,
und
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7 eine
Seitenansicht dieses Werkzeugs gemäß 6 von
links gesehen.
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Die 1 zeigt
ein haubenartiges Oberteil 10, ein plattenartiges Zwischenteil 12 und
ein schalenartiges Unterteil 14 einer Ventilhaube für
einen Hubkolben-Verbrennungsmotor. Bei allen drei Teilen handelt
es sich um Kunststoffteile aus einem Polyamid, wobei es sich bei
dem Oberteil 10 und dem Unterteil 14 erfindungsgemäß um
im MuCell-Verfahren hergestellte Spritzguss-Schaumkunststoffteile
handeln soll, beim Zwischenteil 12 jedoch um ein ungeschäumtes
Kunststoffteil. Ferner sind erfindungsgemäß insbesondere
das Oberteil 10 und das Unterteil 14 faserverstärkte
Kunststoffteile, wobei die Verstärkungsfasern, insbesondere
Glasfasern, im Mittel einige Zehntel Millimeter lang sein sollen.
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In
die erfindungsgemäße Ventilhaube ist, wie später
noch etwas näher erläutert werden soll, eine Vorrichtung
zum Abscheiden von Motoröltröpfchen aus einem
Gasstrom integriert, welcher aus dem Kurbelgehäuse des
Motors in dessen Ansaugtrakt zurückgeführt wird;
deshalb weist die Ventilhaube einen Ölabscheidebereich 16 auf;
ferner bildet die Ventilhaube erfindungsgemäß einen
Unterdruckspeicherbereich 18, wobei der Vollständigkeit
halber erwähnt sei, dass an der Bildung des Ölabscheidebereichs 16 sowohl
das Oberteil 10, als auch das Zwischenteil 12 und
das Unterteil 14 beteiligt sind (zusammen mit weiteren,
im Folgenden noch zu erwähnenden Bauteilen), während
der Unterdruckspeicherbereich 18 nur vom Oberteil 10 und
dem Unterteil 14 gebildet wird.
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Das
Unterteil 14 ist mit Schraubenlöchern 20 versehen,
um die Ventilhaube am Zylinderkopf des Motors montieren zu können
(unter Zwischenschaltung einer Dichtung).
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In
die Oberseite des Unterteils 14 ist eine rahmenförmige,
ebene und horizontal verlaufende Auflage 22 für
das Zwischenteil 12 eingeformt, deren Verlauf (in einer
Draufsicht auf das Unterteil 14) an die Kontur der Peripherie
des Zwischenteils 12 angepasst ist und die der Abstützung
des auf das Unterteil 14 aufgelegten Zwischenteils 12 dient.
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In
gleicher Weise ist in die Oberseite des Unterteils 14 eine
rahmenförmige und horizontal verlaufende Auflage 24 für
das Oberteil 10 eingeformt. Bezüglich der Gestaltung
der beiden Auflagen 22 und 24 wird auf die im
Folgenden noch zu beschreibenden 4A und 4B verwiesen.
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Die 3 lässt
die erfindungsgemäße Gestaltung des Ölabscheidebereichs 16 noch
deutlicher erkennen, wobei die 3 auch erfindungsgemäße Bauteile
der Ventilhaube zeigt, welche in 1 nicht dargestellt
sind. Die 3 zeigt den Ölabscheidebereich 16 der
Ventilhaube in einem vertikalen Schnitt.
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Im Ölabscheidebereich 16 sind
in das insgesamt schalenartige Unterteil 14 zwei Ölauffangwannen 30 und 32 eingeformt,
in welche aus dem vorstehend beschriebenen Gasstrom abgeschiedenes
Motoröl abfließt, und zwar durch Ölablauföffnungen 34 und 36 des
Zwischenteils 12 (siehe auch 1). Um das
abgeschiedene Motoröl in den Motoröl-Kreislauf des
Motors zurückführen zu können, weisen
die Ölauffangwannen 30 und 32 in ihren
Böden Ablauföffnungen 38 und 40 auf.
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Ehe
auf die der Abscheidung von Öltröpfchen aus dem
genannten Gasstrom dienenden Bauteile der erfindungsgemäßen
Ventilhaube eingegangen wird, soll zunächst anhand der 3, 4A und 4B beschrieben
werden, wie das Oberteil 10, das Zwischenteil 12 und
das Unterteil 14 zusammengefügt und miteinander
verschweißt sind.
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Der
in 3 mit C bezeichnete und in den 4A und 4B in
größerem Maßstab dargestellte Ausschnitt
lässt die Auflage 22 des Unterteils 14 für
einen Umfangsrandbereich 42 des Zwischenteils 12 erkennen;
auf diese Auflage 22 wird das Zwischenteil 12 lagerichtig
aufgelegt und durch später noch zu beschreibende Mittel
am Unterteil 14 mechanisch fixiert. Außerhalb
(in Richtung auf die Peripherie der Ventilhaube) des Umfangsrandbereichs 42 des
Zwischenteils 12 weisen das Unterteil 14 und das Oberteil 10 vor
dem Verschweißen der beiden Teile miteinander in Umfangsrichtung
der Ventilhaube verlaufende und aufeinanderzu ausgerichtete Rippen 44 und 46 auf,
an denen die beiden Außenteile miteinander verschweißt
werden. Ferner weist der Umfangsrandbereich 42 des Zwischenteils 12 an
seiner Oberseite gleichfalls eine sich entlang der Peripherie des Zwischenteils 12 erstreckende
Rippe 48 auf, in deren Bereich das Oberteil 10 und
das Zwischenteil 12 miteinander verschweißt werden;
am Oberteil 10 kann aber auch noch eine der Rippe 48 entsprechende und
auf diese zu ausgerichtete, in den Zeichnungen nicht dargestellte
Rippe vorgesehen sein, so dass das Außenteil 10 und
das Zwischenteil 12 an diesen beiden Rippen miteinander
verschweißt werden können.
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In
den 4A und 4B sind
die vier Fügeflächen, in denen das Oberteil 10 mit
dem Unterteil 14 und das Zwischenteil 12 mit dem
Oberteil 10 verschweißt werden bzw. sind, mit 50, 52, 54 und 56 bezeichnet.
Eine erste Fügefläche 50 wird von der Oberseite
der Rippe 48 gebildet, sie liegt einer zweiten Fügefläche 52 an
der Unterseite des Oberteils 10 gegenüber. Eine
dritte Fügefläche wird von der Oberseite der Rippe 44 gebildet;
sie liegt einer vierten Fügefläche 56 gegenüber,
welche von der Unterseite der Rippe 46 gebildet wird. In
den gegebenenfalls dann nicht mehr vorhandenen Grenz- oder Fügeflächen 50 und 52 liegt
dann nach dem Verschweißen des Oberteils 10 mit
dem Zwischenteil 12 eine erste Schweißnaht, und
in den Fügeflächen 54 und 56 liegt nach
dem Verschweißen des Oberteils 10 mit dem Unterteil 14 eine
zweite Schweißnaht.
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Vor
dem Verschweißen der drei Teile 10, 12 und 14 miteinander
weisen die Rippen 44, 46 und 48 sowie
die gegebenenfalls am Oberteil 10 vorhandene, der Rippe 48 gegenüberliegende
und vorstehend beschriebene Rippe in gemäß 4A vertikaler Richtung
erfindungsgemäß ein gewisses Übermaß auf
(gegenüber dem in 4B gezeigten
Zustand nach dem Verschweißen der drei Teile miteinander), damit
beim Heißgas-Schweißen nach dem Aufschmelzen des
Kunststoffs in den Bereichen der vier Fügeflächen
die drei Teile 10, 12 und 14 so gegeneinander
gepresst werden können, dass sie in den in 4B dargestellten
Positionen relativ zueinander verbunden sind.
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Der
wesentliche Vorteil der in den 4A und 4B dargestellten
Anordnung der vier Fügeflächen ist darin zu sehen,
dass nach dem Auflegen und Vorfixieren des Zwischenteils 12 auf
das und an dem Unterteil 14 der Kunststoff der drei Teile
in den Bereichen der vier Fügeflächen gleichzeitig
und in einem Schritt aufgeschmolzen werden kann, worauf dann das
Oberteil 10 gegen das Zwischenteil 12 und das
Unterteil 14 gepresst und so in einem einzigen Schritt
sowohl mit dem Zwischenteil 12 als auch mit dem Unterteil 14 über
Schweißverbindungen verbunden wird.
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Der
vorstehend beschriebene Gasstrom, in dem feine und feinste Öltröpfchen
dispergiert sind und aus dem dieser Ölnebel in der erfindungsgemäßen
Ventilhaube abgeschieden werden soll, tritt durch eine in den 1 und 2 dargestellte
Einströmöffnung 60 im Boden des Unterteils 14 von
unten in die Ventilhaube ein und strömt dann über
eine Durchlassöffnung 62 (siehe gleichfalls die 1)
von unten in den Ölabscheidebereich 16 des Oberteils 10,
was in 3 mit dem Pfeil F angedeutet wurde. Damit der
zu behandelnde Gasstrom nicht mit schon abgeschiedenem und in der Ölauffangwanne 30 befindlichem Öl
in Berührung kommt, ist das Unterteil 14 mit einer
Trennwand 63 versehen. Im weiteren Verlauf durchströmt
der Gasstrom Düsenöffnungen 64 einer
Wand 66, welche den vom Ölabscheidebereich 16 des
Oberteils 10 und dem Zwischenteil 12 gebildeten
Hohlraum der Ventilhaube in zwei Kammern A und B (siehe 3)
unterteilt. Die von den Düsenöffnungen 64 erzeugten
Gasstrahlen treffen dann auf eine als Ganzes mit 68 bezeichnete
Prallwand, welche sich vom Oberteil 10 nach unten in die Kammer
A hineinerstreckt und an der die Gasströmung nach unten
umgelenkt wird, so dass sie einen Spalt zwischen der Prallwand 68 und
dem Zwischenteil 12 durchströmt, so wie dies in 3 mit
dem Pfeil F' angedeutet wurde. Anschließend trifft die
Gasströmung auf eine Prallplatte 70, welche sich
vom Zwischenteil 12 nach oben in die Kammer A hineinerstreckt
und durch welche die Gasströmung nach oben umgelenkt wird,
so dass sie über die Prallplatte 70 hinwegströmt,
so wie dies in 3 durch den Pfeil F'' angedeutet
wurde. Der Gasstrom verlässt dann die Kammer A durch eine
in den Zeichnungen nicht dargestellte Öffnung im Ölabscheidebereich 16 des Oberteils 10.
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An
der Anströmseite der Wand 66 in der Kammer B abgeschiedene Öltröpfchen
fließen an der Anströmseite der Wand 66 nach
unten, und dieses abgeschiedene Öl fließt über
die Ablauföffnung 34 in die Ölauffangwanne 30.
An der Anströmseite der Prallwand 68 sowie gegebenenfalls
an der Anströmseite der Prallplatte 70 in der
Kammer A abgeschiedene Öltröpfchen tropfen bzw.
fließen gleichfalls nach unten und gelangen dabei auf das
Zwischenteil 12; dort anfallendes Öl fließt
dann über die Ablauföffnung 36 in die Ölauffangwanne 32 ab.
Die Prallplatte 70 dient aber hauptsächlich dem
Zweck, durch die Prallwand 68 abgeschiedenes und auf den
vom Zwischenteil 12 gebildeten Boden der Kammer gelangtes Öl
daran zu hindern, vom Gasstrom mitgerissen zu werden, sondern es über
die Ablauföffnung 36 ablaufen zu lassen.
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Anhand
der 2 und 5 soll nun erläutert
werden, wie das Zwischenteil 12 am Unterteil 14 vorfixiert
wird, damit es beim Verschweißen des Oberteils 10 mit
dem Zwischenteil 12 und dem Unterteil 14 lagerichtig
auf dem Unterteil 14 positioniert ist. In diesem Zusammenhang
sei erwähnt, dass die 5 eine etwas
anders gestaltete Peripherie des Zwischenteils 12 zeigt
als die 3, 4A und 4B.
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Nahe
dem Umfangsrandbereich 42 des Zwischenteils 12 sind
an dessen Unterseite zungenartige erste Rastelemente 74 angeformt,
und zwar weist das Zwischenteil 12 längs seiner
Peripherie mehrere solche im Abstand voneinander angeordnete Rastelemente 74 auf,
deren untere freie Enden sich aus der in 5 gezeigten
Position elastisch nach links (gemäß 5)
aus lenken lassen. An die Innenseite der Wand des Unterteils 14 sind
wie Rastnasen gestaltete zweite Rastelemente 76 angeformt,
und zwar in Positionen, welche den Positionen der Rastelemente 74 entsprechen,
wenn das Zwischenteil 12 auf das Unterteil 14 aufgelegt
ist. Da die Rastelemente 74 und 76 mit schrägen
Aufgleitflächen versehen sind, rasten die Rastelemente 74 unter
den Rastelementen 76 ein, wenn man das Zwischenteil 12 von oben
auf das Unterteil 14 auflegt und nach unten drückt,
so dass sich die vorstehend beschriebene Rast- oder Clips-Verbindung
zwischen dem Zwischenteil 12 und dem Unterteil 14 ergibt.
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Anhand
der 6 und 7 wird im Folgenden noch der
grundsätzliche erfindungsgemäße Aufbau
eines Werkzeugs zum Heißgas-Schweißen erläutert,
mit dem sich in den miteinander zu verschweißenden Bereichen
(Fügeflächen) des Oberteils 10, des Zwischenteils 12 und
des Unterteils 14 der erfindungsgemäßen
Ventilhaube der Kunststoff in einem Schritt und überall
gleichzeitig aufschmelzen lässt, worauf das Oberteil 10 sofort
gegen das Zwischenteil 12 und das Unterteil 14 angepresst
und so mit diesen beiden Teilen verschweißt wird.
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Das
in den 6 und 7 dargestellte und als Ganzes
mit 100 bezeichnete Werkzeug hat mehrere Druckgas-Anschlüsse 102 für
die Zuführung eines gegenüber der Kunststoffschmelze
inerten und unter Druck stehenden Gases, bei dem es sich insbesondere
um Stickstoff handelt. Das Druckgas strömt in nicht dargestellter
Weise in einen Wärmetauscher 104, der mindestens
ein nicht dargestelltes elektrisches Heizelement enthält,
mit dem das Druckgas beim Durchströmen des Wärmetauschers 104 erhitzt wird.
An der Oberseite und der Unterseite des Wärmetauschers 104 befindet
sich jeweils eine Düsen platte 106 bzw. 108;
die Düsenplatte 106 ist mit einer ersten Gruppe 110 von
feinen, hohlnadelartigen Heißgasdüsen 112 versehen,
die sich von der Düsenplatte 106 vertikal nach
oben erstrecken und an ihren oberen Enden feine Austrittsöffnungen
für das Heißgas aufweisen. In gleicher Weise ist
die Düsenplatte 108 mit einer zweiten Gruppe 114 von
feinen, hohlnadelartigen Heißgasdüsen 116 versehen,
die sich von der Düsenplatte 108 vertikal nach
unten erstrecken und an ihren unteren Enden feine Austrittsöffnungen
für das Heißgas aufweisen. Die Heißgasdüsen
werden aus dem Wärmetauscher 104 mit Heißgas
gespeist.
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Was
der Einfachheit halber in den 6 und 7 nicht
oder nur teilweise dargestellt wurde, sind die folgenden Merkmale
des erfindungsgemäßen Werkzeugs:
Nachdem
die ersten und zweiten Fügeflächen 50, 52 in
einer anderen horizontalen Ebene liegen als die dritten und vierten
Fügeflächen 54, 56, weist sowohl die
ersten Düsengruppe 110, als auch die zweite Düsengruppe 114 jeweils
zwei Untergruppen von Heißgasdüsen 112 bzw. 116 auf,
wobei die Heißgasdüsen der einen Untergruppe länger
als diejenigen der anderen Untergruppe sind bzw. die Düsenöffnungen der
einen Untergruppe in einer anderen, gemäß 7 horizontalen
Ebene liegen als die Düsenöffnungen der anderen
Untergruppe. Ferner sind erfindungsgemäß die Düsenöffnungen
der einen Untergruppe der Gruppe 110 längs einer
ersten Kurvenbahn angeordnet, die Düsenöffnungen
der anderen Untergruppe der Gruppe 110 längs einer
zweiten Kurvenbahn, die Düsenöffnungen der einen
Untergruppe der Gruppe 114 längs einer dritten
Kurvenbahn und die Düsenöffnungen der anderen
Untergruppe der Gruppe 114 längs einer vierten
Kurvenbahn, wobei der Verlauf der ersten Kurvenbahn dem Verlauf
der zweiten Fügefläche 52, der Verlauf
der zweiten Kurvenbahn dem Verlauf der vierten Fügefläche 56,
der Verlauf der dritten Kurvenbahn dem Verlauf der ersten Fügefläche 50 und
der Verlauf der vierten Kurvenbahn dem Verlauf der dritten Fügefläche 54 entspricht.
Ferner liegen die Düsenöffnungen der Heißgasdüsen
der vier Untergruppen in solchen Ebenen, dass sich das Werkzeug 100 bei
vom Unterteil 14 und dem Zwischenteil 12 abgehobenem
Oberteil 10 zwischen letzteres und das Unterteil 14 samt Zwischenteil 12 so
einschieben und positionieren lässt, dass die Düsenöffnungen
der verschiedenen Heißgasdüsen-Untergruppen von
den den Untergruppen zugeordneten Fügeflächen
alle denselben geringen Abstand aufweisen, welcher vorzugsweise in
der Größenordung von 2 mm liegt. In diesem Zusammenhang
wirkt es sich positiv aus, dass erfindungsgemäß nach
dem MuCell-Verfahren hergestellte Ober- und Unterteile 10 bzw. 14 zumindest
keine nennenswerten Verzüge aufweisen, so dass die zweite,
dritte und vierte Fügefläche 52 bzw. 54 bzw. 56 eben
sind und in gemäß der 4B horizontalen Ebenen
verlaufen.
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Erfindungsgemäß haben
die Düsenöffnungen der Heißgasdüsen 112, 116 Durchmesser
in der Größenordnung von 1 mm, und für
miteinander zu verschweißende Teile wird vorzugsweise ein
Polyamid verwendet, dessen Schmelztemperatur bei ca. 270°C
liegt; dann wird das zum Heißgas-Schweißen verwendete
Werkzeug so betrieben, dass die Temperatur des die Heißgasdüsen
verlassenden Gases in einem Bereich von ca. 350°C bis ca.
400°C liegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 2007/137916
A [0003]
- - JP 2000045750 A [0004]
- - JP 2000045705 A [0006]