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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf Klimaanlagensysteme und im Speziellen auf eine verunreinigungsresistente Füllventilvorrichtung für ein Klimaanlagensystem eines Kraftfahrzeugs.
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Stand der Technik
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Bekanntermaßen benötigen Klimaanlagensysteme in Fahrzeugen Füllventile. Die Füllventile, auch bekannt als Serviceventile, werden in den Klimaanlagensystemen zum Testen, Füllen, Ablassen oder Entleeren eines Kühlmittels aus dem Kühlsystem verwendet. Es ist gewünscht, dass die Füllventile gegen ein Ausströmen des Kühlmittels schützen und für Wartungsarbeiten leicht geöffnet werden können. Füllventile sind jedoch üblicherweise anfällig für ungewünschte Effekte wie zum Beispiel Undichtheit, einen schnellen Verschleiß und/oder eine ineffektive Funktionsfähigkeit aufgrund von Verunreinigungen, die während des Montagevorgangs in die Füllventile eingebracht werden. Üblicherweise sind diese ungewünschten Effekte das Ergebnis der Anordnung der Komponenten des Füllventils, der Gestaltung der Gewindeabschnitte des Füllventils und von mangelhaften Dichtungsmerkmalen.
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Zum Beispiel weisen bestimmte Füllventile ein Ventilgehäuse mit einer inneren Fläche auf, die eine Kavität definiert. Ein unteres Ende des Ventilgehäuses ist mit einer Klimaanlagensystemkomponente wie zum Beispiel einem Kühlmittelrohr verbunden, um eine Fluidkommunikation zwischen der Klimaanlagensystemkomponente und dem Ventilgehäuse zu schaffen. Während der Montage wird ein Ventileinsatz durch die Kavität von einem oberen Ende des Ventilgehäuses, das gegenüberliegend zum unteren Ende ist, eingeführt und ist im Gewindeeingriff mit der inneren Fläche des Ventilgehäuses. Der Ventileinsatz weist einen Dichtungsabschnitt auf, der mit der inneren Fläche des Ventilgehäuses eingreift um die Kavität selektiv zu öffnen oder zu schließen. Der Dichtungsabschnitt ist häufig an einem unteren Ende des Ventileinsatzes ausgebildet und das Gewinde des Ventileinsatzes ist typischerweise an einem oberen Ende des Ventileinsatzes oder über dem Dichtungsabschnitt ausgebildet. Unvorteilhafterweise bilden sich Verunreinigungen, die aus dem Verschrauben bzw. Einschrauben resultieren, wenn der Ventileinsatz in den Gewindeeingriff mit der inneren Fläche des Ventilgehäuses kommt. Die Verunreinigung kann zum Beispiel ein Grat oder Partikel sein, die während dem Verschrauben bzw. Einschrauben ausgebildet oder gelöst werden. Die Verunreinigung steigt ab, an den oder benachbart zum Dichtungsabschnitt, wodurch die Dichtung der Kavität beeinträchtigt wird und ungewünschte Effekte hervorgerufen werden.
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Ferner wird typischerweise ein Lötverfahren verwendet, um das Füllventil mit der Klimaanlagensystemkomponente zu verbinden. Jedoch strömen ungewünschte Verunreinigungen wie zum Beispiel überschüssiges Schmelzmittel, Partikel oder Fremdkörper aus dem Lötverfahren durch die Kavität von dem unteren Ende des Ventilgehäuses an den oder benachbart zum Dichtungsabschnitt, wodurch die Dichtung der Kavität beeinträchtigt wird und ungewünschte Effekte hervorgerufen werden.
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Des Weiteren kann das Füllventil in einem anderen Beispiel ein Verbindungsstück aufweisen, das einen Strömungskanal hat. Das Verbindungsstück wird typischerweise durch Löten an der Klimaanlagensystemkomponente vormontiert und dann mit dem Füllventil verbunden, um eine Fluidkommunikation mit zwischen dem Klimaanlagensystem und dem Füllventil zu schaffen. Das Verbindungsstück weist ein Innengewinde auf, das mit dem Außengewinde des Ventilgehäuses des Füllventils eingreift. Die Verunreinigungen aus dem Lötverfahren strömen jedoch durch den Strömungskanal an das Innengewinde und beeinträchtigen die Dichtung und den Eingriff des Verbindungsstücks mit dem Füllventil, was die ungewünschten Effekte hervorruft.
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Es wäre daher erstrebenswert, ein Füllventil vorzusehen, das eine Gestaltung aufweist, die die Effekte der Verunreinigung darin minimiert, wobei die Dichtung, die Haltbarkeit und der effiziente Betrieb maximiert werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde überraschenderweise ein Füllventil aufgefunden, das eine Gestaltung aufweist, die die Effekte der Verunreinigung darin minimiert, wobei die Dichtung, die Haltbarkeit und der effiziente Betrieb maximiert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Ventileinsatzvorrichtung offenbart, die so gestaltet ist, dass sie in einem Ventilgehäuse einer Ventileinsatzvorrichtung für ein Klimaanlagensystem aufgenommen ist. Die Ventileinsatzvorrichtung weist auf: ein Einsatzgehäuse mit einem ersten Ende, einem zweiten Ende, einem Strömungskanal, der sich dort hindurch erstreckt, eine innere Dichtungsfläche und eine Sitzfläche, die benachbart zum ersten Ende ausgebildet ist. Ein Bolzen ist so gestaltet, dass er gleitfähig in dem Strömungskanal zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position aufgenommen ist. Der Bolzen hat eine primäre Dichtung, die so gestaltet ist, dass sie selektiv im Eingriff mit der inneren Dichtungsfläche der Ventileinsatzvorrichtung ist und den Strömungskanal an dem zweiten Ende der Ventileinsatzvorrichtung schließt, wenn er in der geschlossenen Position ist. Der Bolzen ist so gestaltet, dass er in Richtung der geschlossenen Position vorgespannt ist. Ein Außengewinde ist an dem Einsatzgehäuse benachbart zum zweiten Ende ausgebildet.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Offenbarung wird ein Ventilgehäuse offenbart, die für eine Füllventilvorrichtung für ein Klimaanlagensystem gestaltet ist. Das Ventilgehäuse weist einen Gehäusekörper auf, der ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine innere Fläche aufweist, die so gestaltet ist, dass sie eine Kavität definiert. Die Kavität erstreckt sich von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende. Ein erster Gewindeabschnitt ist an der inneren Fläche ausgebildet und ist so gestaltet, dass er mit einem Verschluss der Füllventilvorrichtung eingreift. Ein zweiter Gewindeabschnitt ist an der inneren Fläche ausgebildet und ist so gestaltet, dass er mit einer Ventileinsatzvorrichtung des Klimaanlagensystems eingreift. Eine Sitzfläche ist an der inneren Fläche zwischen dem ersten Gewindeabschnitt und dem zweiten Gewindeabschnitt ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung weist eine Füllventilvorrichtung für ein Klimaanlagensystem auf: ein Ventilgehäuse mit einem ersten Ende, einem zweiten Ende und einer inneren Fläche, die so gestaltet ist, dass sie eine Kavität definiert. Eine Ventileinsatzvorrichtung ist in der Kavität des Ventilgehäuses von dem zweiten Ende des Ventilgehäuses aufgenommen. Die Ventileinsatzvorrichtung weist auf: ein erstes Ende, ein zweites Ende, einen Strömungskanal, der sich dort hindurch erstreckt, eine innere Dichtungsfläche und einen Bolzen, der so gestaltet ist, dass er gleitfähig in dem Strömungskanal aufgenommen ist. Der Bolzen hat eine primäre Dichtung, die so gestaltet ist, dass sie selektiv im Eingriff mit der inneren Dichtungsfläche der Ventileinsatzvorrichtung ist und den Strömungskanal an dem zweiten Ende der Ventileinsatzvorrichtung schließt. Der Bolzen ist so gestaltet, dass er in Richtung des ersten Endes des Ventilgehäuses vorgespannt ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Das oben Aufgeführte, sowie auch andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann leicht ersichtlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung und den beigefügten Zeichnungen.
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1 ist eine vordere Querschnittsansicht einer Füllventilvorrichtung, die an einer Klimaanlagenkomponente eines Klimaanlagensystems befestigt ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein Bolzen der Füllventilvorrichtung in einer geschlossenen Position ist.
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2 ist eine vordere perspektivische Teilexplosionsansicht des Querschnitts der Füllventilvorrichtung aus 1.
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3 ist eine obere perspektivische Ansicht des Einsatzgehäuses der Füllventilvorrichtung aus den 1 und 2.
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4 ist ein vergrößerter Ausschnitt einer vorderen Querschnittsansicht der Füllventilvorrichtung, der in 1 durch den Kreis 4 hervorgehoben ist und der ein Querschnittsflächenprofil einer Sitzfläche des Ventilgehäuses der Füllventilvorrichtung zeigt.
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5A bis 5C sind vergrößerte Ausschnitte einer vorderen Querschnittsansicht, ähnlich zu 4, die alternative Ausführungsformen eines Querschnittsflächenprofils der Sitzfläche des Ventilgehäuses der Füllventilvorrichtung zeigen.
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6 ist ein vergrößerter Ausschnitt einer vorderen Querschnittsansicht der Füllventilvorrichtung, der in 1 durch den Kreis 6 hervorgehoben ist und der ein Querschnittsflächenprofil einer inneren Dichtungsfläche eines Einsatzgehäuses der Füllventilvorrichtung zeigt.
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7A bis 7B sind vergrößerte Ausschnitte einer vorderen Querschnittsansicht, ähnlich zu 6, die alternative Ausführungsformen eines Querschnittsflächenprofils der inneren Dichtungsfläche des Einsatzgehäuses der Füllventilvorrichtung zeigen.
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8 ist ein vergrößerter Ausschnitt einer vorderen Querschnittsansicht der Füllventilvorrichtung, der in 1 durch den Kreis 8 hervorgehoben ist und der ein Querschnittsflächenprofil von einem ersten Ende einer Basis der Füllventilvorrichtung und einem zweiten Ende der Ventileinsatzvorrichtung der Füllventilvorrichtung zeigt.
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9A bis 9B sind vergrößerte Ausschnitte einer vorderen Querschnittsansicht, ähnlich zu 8, die alternative Ausführungsformen eines Querschnittsflächenprofils von dem ersten Ende der Basis der Füllventilvorrichtung und dem zweiten Ende der Ventileinsatzvorrichtung der Füllventilvorrichtung zeigen.
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10 ist eine vordere Querschnittsansicht der Füllventilvorrichtung aus 1, wobei der Bolzen der Füllventilvorrichtung in einer offenen Position ist.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die nachfolgende detaillierte Beschreibung und die angehängten Zeichnungen beschreiben und veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. Die Beschreibung und die Zeichnungen dienen dazu, den Fachmann zu befähigen, die Erfindung herzustellen und zu benützen und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der Erfindung auf irgendeine Weise einzuschränken. Hinsichtlich der offengelegten Verfahren sind die dargelegten Schritte von beispielhafter Natur und daher ist die Reihenfolge der Schritte, soweit nicht ausdrücklich angegeben, nicht notwendig oder von entscheidender Bedeutung. Die Ausdrücke „obere(r, -s)“, „untere(r, -s)“, und „über“, „unter“ und ähnliche abgeleitete Ausdrücke werden nur zur Klarheitszwecken verwendet, in Bezug zu einer Orientierung einer Füllventilvorrichtung wie in 1 gezeigt ist.
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1 bis 2 stellen eine Füllventilvorrichtung 10 im Betriebsverhältnis mit einer Klimaanlagensystemkomponente 12 eines Klimaanlagensystems eines Fahrzeugmotors gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Die Füllventilvorrichtung 10 ist so gestaltet, dass sie eine Wartung des Klimaanlagensystems erlaubt. Die Klimaanlagensystemkomponente 12 ist so gestaltet, dass sie ein Fluid, wie zum Beispiel ein Kühlmittel transportiert und ist im Allgemeinen in den Figuren als Röhre des Klimaanlagensystems dargestellt. Es ist jedoch ersichtlich, dass die Klimaanlagensystemkomponente 12 ein Schlauch, ein Kondensator, ein Verdampfer, ein Sammler, ein Verdichter oder jede beliebige andere Komponente, die gewöhnlich in dem Klimaanlagensystem verwendet wird, sein kann. Ferner ist es ersichtlich, dass die Füllventilvorrichtung 10 mit bzw. in anderen Systemen außerhalb des Klimaanlagensystems des Fahrzeugmotors verwendet werden kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Als nicht limitierende Beispiele kann die Füllventilvorrichtung 10 in häuslichen und kommerziellen Kühlsystemen oder in Hochdruckgas- oder Kühlsystemen eingesetzt werden, die in der Medizin-, Lebensmittel- und Getränkeindustrie verwendet werden.
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Die Füllventilvorrichtung 10 weist ein Ventilgehäuse 14 auf. Das Ventilgehäuse 14 ist im Allgemeinen ein rohrförmiger Gehäusekörper und hat ein erste Ende 16, ein zweites Ende 18 und eine innere Fläche 20, die eine Kavität 22 definiert. Die Kavität 22 erstreckt sich von dem ersten Ende 16 zu dem zweiten Ende 18 des Ventilgehäuses 14. Die innere Fläche 20 des Ventilgehäuses 14 hat einen ersten Gewindeabschnitt 24, einen zweiten Gewindeabschnitt 26 und einen dritten Gewindeabschnitt 28, die daran ausgebildet sind. Der erste Gewindeabschnitt 24 ist beabstandet von dem ersten Ende 16 des Ventilgehäuses 14 ausgebildet und der dritte Gewindeabschnitt 28 ist beabstandet von dem zweiten Ende 18 des Ventilgehäuses 14 ausgebildet. Der zweite Gewindeabschnitt 26 ist zwischen dem ersten Gewindeabschnitt 24 und dem dritten Gewindeabschnitt 28 ausgebildet. Eine Sitzfläche 30 ist an der inneren Fläche 20 des Ventilgehäuses 14 zwischen dem ersten Gewindeabschnitt 24 und dem zweiten Gewindeabschnitt 26 ausgebildet. Ein Durchmesser der Kavität 22 steigt Schritt für Schritt von der Sitzfläche 30 zu dem zweiten Ende 18 des Ventilgehäuses 14 an, um eine Aufnahme einer Ventileinsatzvorrichtung 32 und einer Basis 70 vorzusehen.
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Die Ventileinsatzvorrichtung 32 wird durch das Ventilgehäuse 14 von dem zweiten Ende 18 des Ventilgehäuses 14 in einer Richtung, die durch den Pfeil in 2 dargestellt ist, aufgenommen. Die Ventileinsatzvorrichtung 32 weist ein Einsatzgehäuse 34 auf. Ein erstes Ende 36 des Einsatzgehäuses 34 ist in Richtung des ersten Endes 16 des Ventilgehäuses 14 positioniert und ein zweites Ende 38 des Einsatzgehäuses 34 ist in Richtung des zweiten Endes 18 des Ventilgehäuses 14 positioniert. Ein Außengewinde 40 ist an dem Einsatzgehäuse 34 benachbart zu dem zweiten Ende 38 des Einsatzgehäuses 34 ausgebildet. Das Außengewinde 40 greift mit dem zweiten Gewindeabschnitt 26 des Ventilgehäuses 14 ein bis eine Sitzfläche 42, die benachbart zu dem ersten Ende 36 des Einsatzgehäuses 34 ist, mit der Sitzfläche 30 des Ventilgehäuses 14 im Eingriff steht. Die Sitzfläche 30 des Ventilgehäuses 14 ist als Stopper gestaltet, um zu verhindern, dass die Ventileinsatzvorrichtung 32 sich über den Stopper hinaus in einer Richtung zu dem ersten Ende 16 des Ventilgehäuses 14 hin bewegt. Die Sitzfläche 30 des Ventilgehäuses kooperiert mit der Sitzfläche 42 des Einsatzgehäuses 34 um eine Abdichtung zwischen dem Ventilgehäuse 14 und der Ventileinsatzvorrichtung 32 auszubilden, die nachfolgend näher beschrieben wird.
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Eine erste Dichtung 44 ist in einer umlaufenden Vertiefung 46 aufgenommen, die unter und axial benachbart zu der Sitzfläche 42 des Einsatzgehäuses 34 ausgebildet ist. Wie gezeigt ist, ist die erste Dichtung 44 eine Dichtung vom Typ O-Ring. Jedoch ist es ersichtlich, dass je nach Wunsch andere Dichtungsarten verwendet werden können. Die erste Dichtung 44 ist zwischen der Vertiefung 46 und der inneren Fläche 20 des Ventilgehäuses 14 zusammengedrückt, um eine Dichtung zwischen diesen zu erleichtern. Die erste Dichtung 44 ist typischerweise aus einem elastomerischen Material hergestellt, das so gestaltet ist, dass es sich beim Eingriff von dem Einsatzgehäuse 34 mit dem Ventilgehäuse 14 anpasst und schnell dichtet. Jedoch ist es ersichtlich, dass alternative Materialien mit gewünschten Eigenschaften verwendet werden können. Die erste Dichtung 44 kooperiert mit der Dichtung, die durch die Sitzfläche 30 des Ventilgehäuses 14 und der Sitzfläche 42 des Einsatzgehäuses 34 ausgebildet wird, um eine robustere Dichtung zwischen der Ventileinsatzvorrichtung 32 und der inneren Fläche 20 des Ventilgehäuses 14 auszubilden.
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Ein Bolzen 48 ist gleitfähig in einem Strömungskanal 50 aufgenommen, der axial in dem Einsatzgehäuse 34 ausgebildet ist. Der Strömungskanal 50 steht in Fluidkommunikation mit der Kavität 22 des Ventilgehäuses 14. Der Bolzen 48 weist eine primäre Dichtung 52 auf, die an einem unteren Ende des Bolzens 48 ausgebildet ist. Die primäre Dichtung 52 hat eine im Wesentlichen konische Form und wird selektiv von einer geschlossenen Position zu einer offenen Position bewegt um den Strömungskanal 50 an dem zweiten Ende 38 des Einsatzgehäuses 34 zu öffnen und zu schließen. In der geschlossenen Position ist eine Dichtungsfläche 54 der primären Dichtung 52 im Eingriff mit einer inneren Dichtungsfläche 56 des Einsatzgehäuses 34, die benachbart zu dem zweiten Ende 38 des Einsatzgehäuses 34 ausgebildet ist, um eine Dichtung zum Schließen des Strömungskanals 50 auszubilden.
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Eine zweite Dichtung 58 ist in einer umlaufenden Vertiefung 60 aufgenommen, die in der primären Dichtung 52 des Bolzens 48 ausgebildet ist. Wie gezeigt ist, ist die zweite Dichtung 58 eine Dichtung vom Typ O-Ring. Jedoch ist es ersichtlich, dass je nach Wunsch andere Dichtungsarten verwendet werden können. Die zweite Dichtung 58 ist zwischen der Vertiefung 60 und der inneren Fläche des Einsatzgehäuses 34 zusammengedrückt, um eine Dichtung zwischen diesen zu ermöglichen wenn der Bolzen 48 in der geschlossenen Position ist. Die zweite Dichtung 58 ist typischerweise aus einem elastomerischen Material hergestellt, das so gestaltet ist, dass es sich beim Eingriff von der primären Dichtung 52 mit der inneren Dichtungsfläche 56 des Einsatzgehäuses 34 anpasst und schnell dichtet. Jedoch ist es ersichtlich, dass alternative Materialien mit gewünschten Eigenschaften verwendet werden können. Die zweite Dichtung 58 kooperiert mit der Dichtung, die durch den Eingriff der inneren Dichtungsfläche 56 des Einsatzgehäuses 34 mit der Dichtungsfläche 54 der primären Dichtung 52 ausgebildet wird, um eine robustere Dichtung zwischen der primären Dichtung 52 und der inneren Fläche des Einsatzgehäuses 34 auszubilden, wenn der Bolzen in der geschlossenen Position ist.
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Der Bolzen 48 erstreckt sich axial nach außen durch das erste Ende 36 des Einsatzgehäuses 34 und durch einen Steg 64 des Einsatzgehäuses 34. Der Haltekopf 62 ist an einem distalen Ende des Bolzens 48 ausgebildet. Der Haltekopf 62 ist außerhalb des Ventileinsatzgehäuses 34, beabstandet von dem ersten Ende 36 des Einsatzgehäuses 34 und von dem Steg 64 des Einsatzgehäuses 34, angeordnet. Eine Feder 66 ist auf dem Steg 64 aufgesetzt und erstreckt sich zwischen dem Steg 64 und dem Haltekopf 62. Die Feder 66 drückt den Haltekopf 62 in Richtung des ersten Endes 16 des Ventilgehäuses 14 um den Bolzen 48 in der geschlossenen Position zu halten.
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Wie in 3 gezeigt ist, hat der Steg 64 eine im Wesentlichen trilobulare Form mit einer dort hindurch ausgebildeten axial ausgerichteten Öffnung 68 um den Bolzen 48 aufzunehmen. Die trilobulare Form des Stegs 64 schützt dagegen, dass ein Standard-Füllventilwerkzeug (nicht dargestellt) verwendet wird, um die Ventileinsatzvorrichtung 32 von dem Ventilgehäuse 14 zu entfernen. Ferner unterscheidet sich die trilobulare Form des Stegs 64 in der Form von den Formen der Stege, die gewöhnlich mit Füllventilvorrichtungen verwendet werden. Dementsprechend dient die trilobulare Form des Stegs im Einsatz als optischer Indikator für einen Techniker, dass es nicht erlaubt ist, die Ventileinsatzvorrichtung 32 durch das erste Ende 16 des Ventilgehäuses 14 zu entfernen. Jedoch können andere Formen der Stege als optischer Indikator verwendet werden wie zum Beispiel rechteckige, ovale, sternförmige, multi-lobulare, kreuzförmige, oder jede andere gewünschte Gestalt.
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Mit erneuter Bezugnahme auf 1 bis 2 weist die Füllventilvorrichtung 10 ferner eine Basis 70 auf. Die Basis 70 weist ein erstes Ende 72, ein zweites Ende 74 und einen Strömungskanal 76 auf, der sich von dem ersten Ende 72 zu dem zweiten Ende 74 davon erstreckt. Ein Außengewinde 78 ist an der äußeren Fläche der Basis 70 ausgebildet. Die Basis 70 ist in der Kavität 22 des Ventilgehäuses 14 aufgenommen, um den Strömungskanal 76 davon auszurichten und eine Fluidkommunikation mit dem Strömungskanal 50 der Ventileinsatzvorrichtung 32 vorzusehen. Die primäre Dichtung 52 erstreckt sich in einen Abschnitt des Strömungskanals 76 wenn der Bolzen 48 in der geöffneten Position ist. Das Außengewinde 78 der Basis ist im Eingriff mit dem dritten Gewindeabschnitt 28 des Ventilgehäuses 14 um das erste Ende 72 der Basis 70 im Eingriff mit dem zweiten Ende 38 des Einsatzgehäuses 34 zu positionieren. Der Eingriff des ersten Endes 72 der Basis 70 mit dem zweiten Ende 38 des Einsatzgehäuses 34 bildet eine Dichtung zwischen der Basis 70 und dem Einsatzgehäuse 34 aus, die nachfolgend näher beschrieben wird. Eine Flanschfläche 80, die sich von der äußeren Fläche der Basis 70 nach außen erstreckt, ist benachbart zum zweiten Ende 18 des Ventilgehäuses 18 positioniert. Eine Toleranzabstand (nicht gezeigt) kann zwischen dem Flanschabschnitt 80 und dem zweiten Ende 18 des Ventilgehäuses 14 ausgebildet sein, um dimensionalen Abweichungen Rechnung zu tragen, die während des Herstellungsprozesses des Ventilgehäuses 14, der Ventileinsatzvorrichtung 32 und der Basis 70 erzeugt werden.
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Das zweite Ende 74 der Basis 70 ist zum Verbinden mit der Klimaanlagensystemkomponente 12 eingerichtet. Falls gewünscht kann das zweite Ende 74 der Basis 70 mit der Klimaanlagensystemkomponente 12 zum Beispiel durch einen Lötverfahren verbunden werden. Jedoch können andere Verfahren, die für das Verbinden von Füllventilvorrichtungen mit Klimaanlagensystemkomponenten bekannt sind, verwendet werden, wie zum Beispiel Einpress-Verfahren oder andere Verfahren, die nicht bekannt sind oder später entwickelt werden. Der Strömungskanal 76 der Basis 70 ist so gestaltet, dass er ein Kühlmittel von der Klimaanlagensystemkomponente 12 empfängt.
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Eine dritte Dichtung 82 ist in einer umlaufenden Vertiefung 84 aufgenommen, die in der äußeren Fläche der Basis 70 ausgebildet ist. Wie gezeigt ist, ist die dritte Dichtung 82 eine Dichtung vom Typ O-Ring. Jedoch ist es ersichtlich, dass je nach Wunsch andere Dichtungsarten verwendet werden können. Die Vertiefung 84 ist zwischen dem ersten Ende 72 der Basis 70 und dem Außengewinde 78 der Basis 70 ausgebildet. Die dritte Dichtung 82 ist zwischen der Vertiefung 84 und der inneren Fläche 20 des Ventilgehäuses 14 zusammengedrückt, um eine Dichtung zwischen diesen zu erleichtern. Wie gezeigt ist, ist die dritte Dichtung 82 aus einem elastomerischen Material hergestellt, das so gestaltet ist, dass es sich beim Eingriff von der Basis 70 mit dem Ventilgehäuse 14 anpasst und schnell dichtet. Jedoch ist es ersichtlich, dass alternative Materialien mit gewünschten Eigenschaften verwendet werden können. Die dritte Dichtung 82 ist als Umgebungsdichtung gestaltet, um gegen das Eindringen von Elementen aus der äußeren Umgebung der Füllventilvorrichtung 10 zu schützen, durch einen Abschnitt der Füllventilvorrichtung 10, der benachbart zum ersten Ende 72 der Basis 70 und dem zweiten Ende 38 des Einsatzgehäuses 34 ist.
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4 zeigt die Sitzfläche 30 des Ventilgehäuses 14, die mit der Sitzfläche 42 des Einsatzgehäuses 34 im Eingriff steht, um eine Dichtung zwischen diesen auszubilden. Wie gezeigt ist, hat die Sitzfläche 30 des Ventilgehäuses 14 ein im Wesentlichen lineares Querschnittsprofil. Jedoch kann die Dichtung mit den verschiedenen Querschnittsprofilen realisiert werden, die in den beispielhaften alternativen Ausführungsformen gezeigt sind, die in den 5A bis 5C dargestellt sind. In 5A kann das Querschnittsprofil der Sitzfläche 30 einen im Wesentlichen dreieckigen Vorsprung 30a aufweisen, der sich davon erstreckt. Der dreieckige Vorsprung 30a ist ein im Wesentlichen rechtwinkliges Dreieck, das in einem Abschnitt der Sitzfläche 30 benachbart zur Ventileinsatzvorrichtung 32 ausgebildet ist. In einer weiteren Ausführungsform, die in 5B gezeigt ist, ist der dreieckige Vorsprung 30b jedoch ein im Wesentlichen gleichschenkliges Dreieck, dass mittig an der Sitzfläche 30 ausgebildet ist. In 5c ist ein mittiger, konvexer Vorsprung 30c bezüglich der Sitzfläche 30 an der Sitzfläche 30 ausgebildet. Die Vorsprünge 30a, 30b, 30c bewirken eine verbesserte Dichtung aufgrund von Kontaktspannungen, die zwischen der Sitzfläche 30 des Ventilgehäuses 14 und der Sitzfläche 42 des Einsatzgehäuses 34, durch den Eingriff dieser, erzeugt werden. Es ist ersichtlich, dass andere Querschnittsflächenprofile in Erwägung gezogen werden können, um eine verbesserte Dichtung zwischen der Sitzfläche 30 des Ventilgehäuses 14 und der Sitzfläche 42 des Einsatzgehäuses 34 zu bewirken. Zum Beispiel kann anstatt der Sitzfläche 30 des Ventilgehäuses 14, welche die Vorsprünge 30a, 30b, 30c aufweist, die Sitzfläche 42 des Einsatzgehäuses 34 Vorsprünge aufweisen, die daran ausgebildet sind, ähnlich zu den Vorsprüngen 30a, 30b, 30c, die an der Sitzfläche 30 des Ventilgehäuses 14 ausgebildet sind.
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6 zeigt die primäre Dichtung 52 des Bolzens 48, die mit der inneren Dichtungsfläche 56 des Einsatzgehäuses 34 im Eingriff steht, um eine Dichtung zwischen diesen auszubilden. Wie gezeigt ist, hat die innere Dichtungsfläche 56 ein im Wesentlichen lineares Querschnittsprofil. Jedoch kann die Dichtung mit den verschiedenen Querschnittsprofilen realisiert werden, die in den beispielhaften Ausführungsformen gezeigt sind, die in den 7A bis 7B dargestellt sind. In 7A kann die innere Dichtungsfläche 56 des Einsatzgehäuses 34 einen Vorsprung 56a aufweisen, der sich davon erstreckt. Der Vorsprung 56a hat ein dreieckiges Querschnittsprofil. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform, die in 7B gezeigt ist, hat der Vorsprung 56b jedoch ein mittiges, konvexes Profil bezüglich der inneren Dichtungsfläche 56 des Einsatzgehäuses 34. Die Vorsprünge 56a, 56b bewirken eine verbesserte Dichtung aufgrund von Kontaktspannungen, die zwischen der inneren Dichtungsfläche 56 des Einsatzgehäuses 34 und der primären Dichtung 52 des Bolzens 48, durch den Eingriff dieser in der geschlossenen Position des Bolzens 48, erzeugt werden. Es ist ersichtlich, dass andere Querschnittsflächenprofile in Erwägung gezogen werden können, um eine verbesserte Dichtung zwischen der inneren Dichtungsfläche 56 des Einsatzgehäuses 34 und der primären Dichtung 52 des Bolzens 48 zu bewirken. Zum Beispiel kann anstatt der inneren Dichtungsfläche 56 des Einsatzgehäuses 34, welche die Vorsprünge 56a, 56b aufweist, die primäre Dichtung 52 des Bolzens 48 Vorsprünge aufweisen, die daran ausgebildet sind, ähnlich zu den Vorsprüngen 56a, 56b, die an der inneren Dichtungsfläche 56 des Einsatzgehäuses 34 ausgebildet sind.
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8 zeigt das zweite Ende 38 des Einsatzgehäuses 34, das mit dem ersten Ende 72 der Basis 70 im Eingriff steht, um eine Dichtung zwischen diesen auszubilden. Wie gezeigt ist, hat das erste Ende 72 der Basis 70 einen im Wesentlichen dreieckigen Vorsprung 72a, der sich davon nach außen erstreckt, um eine verbesserte Dichtung zwischen der Basis 70 und dem Einsatzgehäuse 34 zu bewirken. In der beispielhaften Ausführungsform, die in 9A gezeigt ist, weist das zweite Ende 38 des Einsatzgehäuses 34 alternativ einen im wesentlichen dreieckigen Vorsprung 38a auf, der sich davon erstreckt. In 9B ist ein mittiger konvexer Vorsprung 38a bezüglich des zweiten Endes 38 des Einsatzgehäuses 34 an dem zweiten Ende 38 des Einsatzgehäuses 34 ausgebildet. Es ist ersichtlich, dass ein mittiger, konvexer Vorsprung an dem ersten Ende 72 der Basis 70 ausgebildet sein kann, falls gewünscht. Die Vorsprünge 72a, 38a, 38b bewirken eine verbesserte Dichtung aufgrund von Kontaktspannungen, die zwischen dem Einsatzgehäuse 34 und der Basis 70, durch den Eingriff dieser, erzeugt werden. Es ist ferner ersichtlich, dass sowohl das erste Ende 72 der Basis 70 als auch das zweite Ende 38 des Einsatzgehäuses 34 im Wesentlichen planar sein können. Ferner können andere Querschnittsflächenprofile in Erwägung gezogen werden, um eine verbesserte Dichtung zwischen dem Einsatzgehäuse 34 und der Basis 70 zu bewirken.
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Um eine verbesserte Dichtung zwischen der Sitzfläche 30 des Ventilgehäuses 14 und der Sitzfläche 42 des Einsatzgehäuses 34, zwischen der inneren Dichtungsfläche 56 des Einsatzgehäuses 34 und der primären Dichtung 52 des Bolzens 48, zwischen dem zweiten Ende 38 des Einsatzgehäuses 34 und dem ersten Ende 72 der Basis 70 und zwischen dem Außengewinde 40 des Einsatzgehäuses 34 und dem zweiten Gewindeabschnitt 26 des Ventilgehäuses 14 auszubilden, kann das Einsatzgehäuse 34 eine Beschichtung aus Zinn an der Außenfläche und der Innenfläche davon aufweisen. Die Zinn-Beschichtung bewirkt eine verbesserte Dichtung zwischen dem Einsatzgehäuse 34 und den Komponenten (das Ventilgehäuse 14, der Bolzen 48, die Basis 70) der Füllventilvorrichtung 10, die mit diesem im Eingriff stehen. Es ist ersichtlich, dass das gesamte Einsatzgehäuse 34 mit Zinn beschichtet sein kann oder separate, ausgewählte Abschnitte des Einsatzgehäuses 34 individuelle Beschichtungen aus Zinn aufweisen können, wie zum Beispiel die Sitzfläche 42 des Einsatzgehäuses 34, die innere Dichtungsfläche 56 des Einsatzgehäuses 34, das zweite Ende 38 des Einsatzgehäuses 34 und/oder das Außengewinde 40 des Einsatzgehäuses 34. Es ist ferner ersichtlich, dass andere Weichmetalle oder Materialien, wie zum Beispiel Bismut oder Blei, als Beschichtung des Einsatzgehäuses 34 verwendet werden können um eine verbesserte Dichtung zu bewirken.
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Um die Füllventilvorrichtung 10 zusammenzubauen, wird die Ventileinsatzvorrichtung 32 vormontiert, wobei der Bolzen 48 durch das Einsatzgehäuse 34 eingeführt ist und die Feder 66 zwischen dem Steg 64 und dem Haltekopf 62 des Bolzens 48 positioniert ist. Die Ventileinsatzvorrichtung 32 ist von dem zweiten Ende 18 oder unterem Ende des Ventilgehäuses 14 in die Kavität 22 des Ventilgehäuses 14 eingeführt, wobei das erste Ende 36 des Einsatzgehäuses 34 zum ersten Ende 16 des Ventilgehäuses 14 zeigt und das zweite Ende 38 des Einsatzgehäuses 34 zum zweiten Ende 18 des Ventilgehäuses 14 zeigt. Erstrebenswerte Dichtungsergebnisse wurden ermittelt indem die Füllventilvorrichtung 10 im Wesentlichen in der Orientierung, die in 1 gezeigt ist, zusammengebaut wurde. Jedoch ist es ersichtlich, dass die Füllventilvorrichtung 10 auch in alternativen Orientierungen zusammengebaut werden könnte. Das Außengewinde 40 des Einsatzgehäuses 34 greift mit dem zweiten Gewindeabschnitt 26 des Ventilgehäuses 14 ein. Wenn die Ventileinsatzvorrichtung 32 in das Ventilgehäuse 14 eingeschraubt wird, greift die Sitzfläche 30 des Ventilgehäuses 14 mit der Sitzfläche 42 des Einsatzgehäuses 34 ein und bildet mit dieser die Dichtung aus. Die Sitzfläche 30 ist als mechanischer Anschlag gestaltet, um die Ventileinsatzvorrichtung 32 an einer vorbestimmten, gewünschten Position in dem Ventilgehäuse 14 zu halten. Die Position der Ventileinsatzvorrichtung 32 stellt eine gewünschte Position des Bolzens 48 bezüglich des Ventilgehäuses 14 ein. Die Position des Bolzens 48 bezüglich des Ventilgehäuses 14 kann gemäß von SAE-Normen (SAE International Standards; Society of Automotive Engineers) vorbestimmt werden. Ferner wirkt die erste Dichtung 44 als zusätzliche Dichtung zu der Dichtung, die durch den Eingriff der Sitzfläche 30 des Ventilgehäuses 14 und der Sitzfläche 42 des Einsatzgehäuses 34 ausgebildet ist um eine robustere Dichtung zwischen dem Ventilgehäuse 14 und dem Einsatzgehäuse 34 zu bewirken. Die Positionen und Konfigurationen des Außengewindes 40, das benachbart zu dem zweiten Ende 38 des Einsatzgehäuses 34 ausgebildet ist, der Sitzfläche 30 des Ventilgehäuses 14 und der ersten Dichtung 44 verhindern vorteilhafterweise, dass die Ventileinsatzvorrichtung 32 von dem ersten Ende 16 des Ventilgehäuses 14 in die Kavität 22 eingesetzt wird. Da das Außengewinde 40 benachbart zum zweiten Ende 38 des Einsatzgehäuses 34 ausgebildet ist, greift das Außengewinde 40 mit dem Ventilgehäuse 14 an einer Position ein, die niedriger oder unter der Dichtung ist, die durch den Eingriff der Sitzfläche 30 des Ventilgehäuses 14 und der Sitzfläche 42 der Ventileinsatzvorrichtung 32 ausgebildet ist und der Dichtung, die durch die erste Dichtung 44 ausgebildet ist, wenn die Ventileinsatzvorrichtung 32 in die Kavität 22 eingesetzt ist. Daher strömen Fremdkörper und Partikel, die durch den Eingriff des Außengewindes 40 der Ventileinsatzvorrichtung 32 mit dem zweiten Gewindeabschnitt 26 des Ventilgehäuses 34 erzeugt werden, aufgrund der Schwerkraft nicht in Richtung der Dichtung, die durch den Eingriff der Sitzfläche 30 des Ventilgehäuses 14 und der Sitzfläche 42 der Ventileinsatzvorrichtung 32 ausgebildet ist oder der Dichtung, die durch die erste Dichtung 44 ausgebildet ist. Die Fremdkörper und die Partikel werden vorteilhafterweise davon abgehalten, die Dichtung, die zwischen der Sitzfläche 30 des Ventilgehäuses 14 und der Sitzfläche 42 des Einsatzgehäuses 34 ausgebildet ist und die zusätzliche Dichtung, die durch die erste Dichtung 44 ausgebildet ist, zu beeinträchtigen.
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Die Basis 70 wird vor dem Montieren an die Füllventilvorrichtung 10 separat mit der Klimaanlagensystemkomponente 12 durch ein Lötverfahren oder ein anderes hermetisches Verfahren wie zum Beispiel Löten oder Pressverbinden (compression coupling) verbunden. Ferner kann die Basis integral mit der Klimaanlagensystemkomponente 12 ausgebildet sein, falls gewünscht. Nachdem sie mit der Klimaanlagensystemkomponente 12 befestigt ist, wird die Basis 70 von dem zweiten Ende 18 des Ventilgehäuses 14 durch die Kavität 22 eingeführt. Das Außengewinde 78 der Basis 70 greift mit dem dritten Gewindeabschnitt 28 des Ventilgehäuses 14 ein. Nach Verschrauben greift das erste Ende 72 der Basis 70 mit dem zweiten Ende 38 des Einsatzgehäuses 34 ein und die Flanschfläche 80 der Basis 70 ist benachbart positioniert zu oder greift ein mit dem zweiten Ende 18 des Ventilgehäuses 14. Vorteilhafterweise weist die Basis 70 das Außengewinde auf, anstatt einem Innengewinde. Ungewünschte Schmelzmittel-Fremdkörper aus dem Lötverfahren oder Fremdkörper aus einem Einpress-Verfahren strömen durch den Strömungskanal 76 der Basis 70 und kontaktieren das Außengewinde 78 nicht. Hierdurch wiederum ist der Eingriff zwischen dem Außengewinde 78 der Basis 70 und dem dritten Gewindeabschnitt 28 des Ventilgehäuses 14 nicht beeinträchtigt. Die Dichtung, die durch den Eingriff des zweiten Endes 38 des Einsatzgehäuses 34 mit dem ersten Ende 72 der Basis ausgebildet ist, bewirkt eine verbesserte Dichtung zwischen dem Einsatzgehäuse 34 und der Basis 70 um gegen ein Ausströmen des Kühlmittels zwischen diesen zu schützen.
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Durch das Vorspannen des Bolzens 48 in Richtung des ersten Endes 16 des Ventilgehäuses 14 durch die Feder 66 und Druck von dem Kühlmittel in der Klimaanlagensystemkomponente 12, wird der Bolzen 48 in der geschlossenen Position gehalten, wie in 1 gezeigt ist. Wenn die Klimaanlagensystemkomponente gewartet wird zum Testen, Füllen, Ablassen oder Entleeren des Kühlmittels aus der Klimaanlagensystemkomponente, verwendet ein Techniker ein Wartungswerkzeug (nicht dargestellt), das mit dem Haltekopf 62 des Bolzens 48 eingreift. Eine Kraft, die an dem Werkzeug angelegt wird, das im Eingriff mit dem Haltekopf 62 des Bolzens 48 ist, veranlasst den Bolzen sich gegen die Vorspannung der Feder 66 und den Druck des Kühlmittels nach unten zu der offenen Position zu bewegen, die in 10 gezeigt ist. In der offenen Position, löst sich die primäre Dichtung 52 von der inneren Dichtungsfläche 56 des Einsatzgehäuses 34. Wenn sich die primäre Dichtung 52 von der inneren Dichtungsfläche 56 des Einsatzgehäuses 34 löst, nimmt der Strömungskanal 76 der Basis 70 die primäre Dichtung 52 auf, um es dem Kühlmittel zu ermöglichen, durch den Strömungskanal 76 der Basis 70, durch den Strömungskanal 50 des Einsatzgehäuses 34 und durch die Kavität 22 des Ventilgehäuses 14 zu strömen. Wenn die Füllventilvorrichtung 10 nicht zum Warten verwendet wird, kann ein Verschluss (nicht gezeigt) in den ersten Gewindeabschnitt 24 geschraubt werden, um gegen Einwirkungen aus der Umwelt zu schützen und um zusätzlich ein Ausströmen aus der Füllventilvorrichtung 10 und einen Eintritt von Fremdkörpern oder Fremdstoffen in die Füllventilvorrichtung 10 zu verhindern.
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Die Füllventilvorrichtung 10 hat viele Vorteile, die hierin oben beschrieben sind. Die Gestaltung der Füllventilvorrichtung 10 weist hauptsächlich eine verbesserte Dichtung gegenüber den Füllventilvorrichtungen aus dem Stand der Technik auf, insbesondere zwischen dem Ventilgehäuse 14 und der Ventileinsatzvorrichtung 32, zwischen der primären Dichtung 52 des Bolzens 48 und dem Einsatzgehäuse 34, zwischen der Ventileinsatzvorrichtung 32 und der Basis 70 und zwischen der Basis 70 und dem Ventilgehäuse 14. Die Füllventilvorrichtung 10 schützt gegen Fremdkörper, die eine wirksame Dichtung in der Füllventilvorrichtung 10 beeinträchtigen. Im Speziellen wird gegen eine beeinträchtigte Dichtung geschützt, aufgrund von Schmelzmittel-Fremdkörpern aus dem Lötverfahren, der die Füllventilvorrichtung 10 mit der Klimaanlagensystemkomponente 12 verbindet und Fremdkörpern vom Verschrauben der Ventileinsatzvorrichtung 32 und/oder der Basis 70 mit dem Ventilgehäuse.
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Aus der vorangegangene Beschreibung kann der Fachmann leicht die wesentlichen Merkmale dieser Erfindung feststellen und kann, ohne von ihrem Grundgedanken und Umfang abzuweichen, verschiedenartige Änderungen und Modifikationen der Erfindung vornehmen um sie für verschiedene Verwendungszwecke und Bedingungen anzupassen.
