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Die
Erfindung betrifft ein Verschlusselement zum Verschließen
eines Kanals eines Kanalsystems, mit einer elastischen Außenhaut,
die einen Hohlkörper ausbildet. Des Weiteren betrifft die
Erfindung ein Verfahren zum Einbringen eines derartigen Verschlusselements
in einen Kanal eines Kanalsystems während des Wechselns
von Versorgungsmitteln.
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Fluidführende
Komponenten verfügen üblicherweise über
ein, in einem Gehäuse platziertes Kanalsystem, über
welches zum Betrieb der jeweiligen Komponente benötigtes
und unter Druck stehendes Arbeitsmittel, wie Öl oder Wasser,
von außen her über Versorgungsmittel in Form von
Rohren oder Schläuchen zuführbar ist. Zur Verhinderung
eines Austritts des, innerhalb des Kanalsystems strömenden
Arbeitsmittels bei einem Wechsel der Rohre oder Schläuche
oder einem Transport der bereits mit Befüllung versehenden
Komponente kommen üblicherweise Verschlusselemente zum
Einsatz, die in dem jeweiligen Kanal des Kanalsystems platziert
werden und diesen zumindest temporär verschließen.
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Aus
der
DE 198 13 931
A1 ist ein Verschlusselement für eine Bohrung
eines Kanalsystems bekannt, welches über eine elastische
Außenhaut verfügt, die an zumindest einem Ende
verschlossen ist und hierbei einen Hohlkörper ausbildet.
Dieses Verschlusselement wird zum Abdichten des jeweiligen Kanals
in Längsrichtung in diesen eingeschoben und schmiegt sich
zumindest mit Teilen der radialen Außenseiten der elastischen
Außenhaut an Wandungen des Kanals an. Da der Hohlkörper
an zumindest einem Ende verschlossen ist, wird ein Herausfließen eines,
innerhalb des Kanalsystems vorgesehenen Arbeitsmittels verhindert.
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Die
Anwendung eines Verschlusselements des Standes der Technik bringt
jedoch den Nachteil mit sich, dass dieses unmittelbar vor dem Anschließen
neuer Schläuche oder Rohre an den jeweiligen Kanal zuerst
aus diesem entfernt werden muss. Hierbei kann allerdings sich hinter
dem Verschlusselement angesammeltes Arbeitsmittel aus dem Kanal austreten.
Es erfordert also ein sehr rasches Vorgehen beim Herausziehen des
Verschlusselements und dem darauf folgenden Anschließen
des neuen Versorgungsmittels am Kanal, um die austretende Menge
an Arbeitsmittel möglichst niedrig zu halten.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verschlusselement
zum Verschließen eines Kanals eines Kanalsystems zur Verfügung
zu stellen, mittels welchem die, bei einem Wechsel eines Versorgungsmittels
austretende Arbeitsmittelmenge deutlich reduziert und gleichzeitig
der Aufwand beim Durchführen dieses Wechsels stark vermindert
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird aus vorrichtungstechnischer Sicht und ausgehend von
einem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden
Merkmalen gelöst. Aus verfahrenstechnischer Sicht erfolgt
eine Lösung der Aufgabe ausgehend von einem Verfahren gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 8 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden
Merkmalen. Die sich jeweils rückbeziehenden, abhängigen
Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
wieder.
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Die
Erfindung umfasst die technische Lehre, dass der, durch die elastische
Außenhaut ausgebildete Hohlkörper mit einem Medium
mit viskoelastischen Eigenschaften gefüllt ist und dabei
ein kissenartiges Gebilde ausformt, wobei die elastische Außenhaut
und das Medium auflösbar sind. Dadurch, dass das kissenartige
Gebilde aus dem Medium mit viskoelastischen Eigenschaften und der
elastischen Außenhaut besteht, wird bei Platzieren innerhalb
des Kanals ein gleichmäßiges Andrücken
der elastischen Außenhaut an die Wandung des Kanals erreicht
und damit deren zuverlässige Abdichtung nach außen
hin gewährleistet. Dabei besteht sowohl die elastische Außenhaut
als auch das Medium jeweils aus Stoffzusammensetzungen, die sich
unter Einwirkung eines, innerhalb des Kanalsystems strömenden
Arbeitsmittels auflösen. Diese Auflösung erfolgt
dabei zumindest rückstandsarm, vorzugsweise aber absolut rückstandsfrei.
Somit kann das erfindungsgemäße Verschlusselement
nach einem Wechsel des Versorgungsmittels des Kanalsystems einfach
in der Bohrung des jeweiligen Kanals belassen werden, wodurch der
Aufwand eines anschließenden Entfernens, sowie ein ungewolltes
Austreten von Arbeitsmittel bei diesem Entfernen entfällt.
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Mit „viskoelastischen
Eigenschaften” des Mediums ist hierbei gemeint, dass das
Medium durch viskoses Verhalten und interne Fließvorgänge
eine Deformierbarkeit des Verschlusselements während des
Einführens in den jeweiligen Kanal ermöglicht, gleichzeitig
aber durch elastisches Verhalten und ein angestrebtes Relaxieren
nach dem Einführen eine Stabilität und Abdichtung
des Verschlusselements gewährleistet.
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Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung bildet die elastische Außenhaut
im radialen Außenbereich eine umlaufende Dichtlippe aus,
welche sich nach radial außen erstreckt. Diese Dichtlippe schmiegt
sich beim Einfügen in die Bohrung des Kanalsystems an die
Wandung des Kanals an und verbessert damit die Dichtwirkung des
erfindungsgemäßen Verschlusselements.
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In
Weiterbildung der Erfindung reißt die elastische Außenhaut
unter einer Druckeinwirkung auf und gibt dabei das Medium frei.
Vorteilhafterweise erfolgt dieses Aufreißen ab einem Druck
von 2 bar. Hierdurch weißt die elastischen Außenhaut
eine ausreichende Festigkeit auf, um zerstörungsfrei in
die Bohrung des Kanalsystems eingefügt zu werden. Gleichzeitig
wird aber durch ein Aufreißen ab einem bestimmten Druck,
welcher durch das, im Kanalsystem strömende Arbeitsmittel
bei einer erneuten Inbetriebnahme der Komponente erzeugt wird, ein
erneutes Öffnen des Kanals erreicht.
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Es
ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, dass
sich die elastische Außenhaut und das Medium ab einer definierten
Temperatur, vorzugsweise 75°C, auflösen. Dies
hat den Vorteil, dass eine Auflösung des Verschlusselementes
bei erreichen der definierten Temperatur, vorzugsweise einer Betriebstemperatur
des Arbeitsmittels der Komponente, stattfindet und somit eine vollständige Öffnung des
Kanals und Auflösung des Verschlusselements erreicht wird.
Bei Verwendung des Verschlusselementes im Bereich eines ölführenden
Kanalsystems, wie beispielsweise bei Schmiermittelversorgungssystemen
von Kraftfahrzeuggetrieben, wird diese Temperatur vorzugsweise in
einen Bereich von 75°C gelegt.
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Gemäß einer
weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung handelt
es sich bei dem Medium um ein zähflüssiges Gel.
Hierdurch ist zum Einen eine gute Anpassbarkeit an den jeweiligen
Kanal und zum Anderen auch eine ausreichende Steifigkeit des Verschlusselements
zum Erreichen der gewünschten Dichtheit des Systems gegeben.
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Entsprechend
einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Einbringen des jeweiligen
Verschlusselements über ein zylindrisch ausgebildetes und
zu dem jeweiligen Kanal korrespondierendes Einschubwerkzeug vollzogen.
Hierdurch kann beim Einbringen des Verschlusselements ein gleichmäßiger Druck
auf die elastische Außenhaut ausgeübt und damit
deren vorzeitige Beschädigung verhindert werden.
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Weitere,
die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend
gemeinsam mit der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
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Es
zeigt:
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1 einen
Querschnitt des erfindungsgemäßen Verschlusselements
im nicht eingebauten Zustand; und
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2 eine
Schnittansicht des erfindungsgemäßen Verschlusselements
zum Zeitpunkt des Einfügens in einen Kanal eines Kanalsystems.
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In 1 ist
eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Verschlusselements 1 in
einem unverbauten Zustand zu sehen. Dieses ist als rotationssymmetrisches
Bauteil ausgebildet und verfügt über eine elastische
Außenhaut 2, die im Bereich eines radialen Außenbereichs
des Verschlusselements 1 zusammengefügt ist und
dabei einen Hohlkörper ausformt. Dieser Hohlkörper
ist mit einem Medium in Form eines zähflüssigen
Gels 3 gefüllt, welches viskoelastischen Eigenschaften
aufweist und gemeinsam mit der elastischen Außenhaut 2 ein
kissenartiges Gebilde ausgestaltet. Im radialen Außenbereich und
im Bereich der Fügestelle bildet die elastische Außenhaut 2 des
Weiteren eine umlaufende Dichtlippe 4 aus, welche sich
im nicht eingesetzten Zustand des Verschlusselements 1 nach
radial außen erstreckt.
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Die
elastische Außenhaut 2 weist entsprechend Ihrer
chemischen Zusammensetzung nun die Eigenschaft auf, dass sie ab
einer Druckeinwirkung in Höhe von 2 bar aufreißt
und dabei das zähflüssige Gel 3 freigibt.
Des Weiteren besitzen sowohl die elastische Außenhaut 2 als
auch das Gel 3 die chemische Eigenschaft, sich ab einer
definierten Temperatur, vorzugsweise in Höhe von 75°C,
in einem strömenden Arbeitsmittel rückstandsfrei
aufzulösen.
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In 2 ist
eine Schnittansicht zum Zeitpunkt eines Einbringens des erfindungsgemäßen Verschlusselements 1 in
einen Kanal dargestellt. Dieser Kanal 5 ist hierbei in
einem Gehäuse 6 platziert und Teil eines Kanalsystems, über
welches eine Komponente mit einem, unter Druck stehenden Arbeitsmittel
versorgt werden kann. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein
Kraftfahrzeuggetriebe handeln, welches über das Kanalsystem
mit Schmiermittel versorgt wird. Um nun bei einem Wechsel von Versorgungsmitteln,
beispielsweise Schläuchen oder Rohren, des Kanalsystems
ein Austreten von Arbeitsmittel aus dem Kanal 5 zu verhindern,
wird nach einem Entfernen des alten Versorgungsmittels das Verschlusselement 1 über
ein Einschubwerkzeug 7 in den Kanal 5 eingebracht.
Dabei verfügt das Einschubwerkzeug 7 über
einen, zum Kanal 5 korrespondierenden Umfang und ist an
seinem axialen Ende mit einer umlaufenden Phase 8 versehen,
um das Verschlusselement 1 unter einer gleichmäßigen
Verteilung der Druckkraft auf die zugewandte Fläche der
elastischen Außenhaut 2 innerhalb des Kanals 5 in
die gewünschte Position zu bringen. Dadurch werden punktuelle
Druckbelastungen des Verschlusselements 1 vermieden und
damit ein ungewolltes, vorzeitiges Aufreißen der elastischen
Außenhaut 2 unterbunden. Durch die Phase 8 des
Einschubwerkzeugs 7 wird dabei ein Freiraum gebildet, in
welchen sich die umlaufende Dichtlippe 4 beim Anschmiegen
an eine Wandung des Kanals 5 erstrecken kann. Mittels dieses
Anschmiegens wird dabei die Dichtwirkung des Verschlusselements 1 gesteigert
und gleichzeitig dessen Kippstabilisierung verbessert.
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Befindet
sich das Verschlusselement 1 nun an der gewünschten
Position, so kann das Einschubwerkzeug 7 aus dem Kanal 5 entfernt
werden und im Anschluss daran das jeweilige Versorgungsmittel des Kanals 5 ausgetauscht
werden. Nach erfolgtem Austausch und einer erneuten Inbetriebnahme
der jeweiligen Komponente erfolgt ab einem Druck von 2 bar im Kanal 5 ein
Aufreißen der elastischen Außenhaut 2,
wodurch das Gel 3 in das jeweilige Arbeitsmittel gelangen
kann. Durch dieses Ausspülen des Gels 3 verteilt
sich jenes gleichmäßiges im Arbeitsmittelstrom.
Erreicht das Arbeitsmittel im weiteren Verlauf nun seine Betriebstemperatur,
welche bei Verwendung von Öl als Arbeitsmittel üblicherweise
im Bereich von 75°C liegt, so lösen sich sowohl
die verteilten Rückstände der elastischen Außenhaut 2 als auch
des Gels 3 im Arbeitsmittel auf. Spätestens zu diesem
Zeitpunkt ist der Kanal 5 wieder vollständig geöffnet.
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Mittels
des erfindungsgemäßen Verschlusselements kann
somit zum einen die Menge an, während eines Wechsels von
Versorgungsmitteln des jeweiligen Kanalsystems austretendem Arbeitsmittel reduziert
und gleichzeitig auch der Aufwand bei der Durchführung
des Wechsels deutlich vermindert werden, da das Verschlusselement
im Anschluss daran in dem jeweiligen Kanal belassen werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verschlusselement
- 2
- elastische
Außenhaut
- 3
- Gel
- 4
- Dichtlippe
- 5
- Kanal
- 6
- Gehäuse
- 7
- Einschubwerkzeug
- 8
- Phase
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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