DE102020123730A1

DE102020123730A1 - Ablaufventil zum Abführen eines Fluids aus einem Fluidsammelraum eines Gehäuses einer fluidführenden Einrichtung sowie fluidführende Einrichtung

Info

Publication number: DE102020123730A1
Application number: DE102020123730.8A
Authority: DE
Inventors: Martin Schaar
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-09-11
Filing date: 2020-09-11
Publication date: 2022-03-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ablaufventil (3) zum Abführen eines Fluids aus einem Fluidsammelraum (4) eines Gehäuses (2) einer fluidführenden Einrichtung (1), mit einem Ventilelement (6) und einem Verbindungselement (7) zur Anbindung an das Gehäuse (2), wobei das Ventilelement (6) in einer Dichtstellung mit einem an dem Verbindungselement (7) ausgebildeten Ventilsitz zum Verschließen einer Ablauföffnung (12) des Verbindungselements (7) dichtend zusammenwirkt und in einer Ablaufstellung die Ablauföffnung (12) freigibt. Dabei ist vorgesehen, dass eine Rasteinrichtung (15) in einer Rasteinstellung das Ventilelement (6) in seiner Dichtstellung bezüglich des Verbindungselements (7) formschlüssig hält, wobei das Ablaufventil (3) ein Quellmaterial (23) aufweist, das bei Kontakt mit dem Fluid aufquillt und aufgrund des Aufquellens die Rasteinrichtung (15) aus der Rasteinstellung in eine Freigabeeinstellung bringt, in welcher die Rasteinrichtung (15) das Ventilelement (6) zur Verlagerung aus der Dichtstellung heraus in Richtung der Ablaufstellung freigibt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine fluidführende Einrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Ablaufventil zum Abführen eines Fluids aus einem Fluidsammelraum eines Gehäuses einer fluidführenden Einrichtung, mit einem Ventilelement und einem Verbindungselement zur Anbindung an das Gehäuse, wobei das Ventilelement in einer Dichtstellung mit einem an dem Verbindungselement ausgebildeten Ventilsitz zum Verschließen einer Ablauföffnung des Verbindungselements dichtend zusammenwirkt und in einer Ablaufstellung die Ablauföffnung freigibt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine fluidführende Einrichtung.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift US 2014/0332085 A1 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zum Steuern des Austretens von Flüssigkeit in einem Batteriesystem, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden: Auffangen von austretender Flüssigkeit in einem nicht flüssigkeitsempfindlichen Bereich des Batteriesystems, um interne elektrische Komponenten des Batteriesystems vor dem Kontakt mit der austretenden Flüssigkeit zu schützen; und Abführen der austretenden Flüssigkeit aus dem Batteriesystem in Reaktion auf die Leckage. Eine hierfür vorgesehene Abführvorrichtung umfasst: Einen Körper mit einer durchgehenden Öffnung, wobei der Körper in einer Wand eines Behälters angeordnet ist; Mittel zum Öffnen der Öffnung als Reaktion auf eine erste Flüssigkeit, die die Abführeinrichtung an einer Innenseite des Behälters berührt; und Mittel zum Verhindern des Eindringens einer zweiten Flüssigkeit in den Behälter, die mit der Abführvorrichtung an einer Außenseite des Behälters in Kontakt gerät.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Ablaufventil zum Abführen eines Fluids aus einem Fluidsammelraum eines Gehäuses einer fluidführenden Einrichtung vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Ablaufventilen Vorteile aufweist, insbesondere eine rasche Reaktion auf das Fluid sowie ein zuverlässiges Abführen des Fluids aus dem Fluidsammelraum sicherstellt.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Ablaufventil zum Abführen eines Fluids aus einem Fluidsammelraum eines Gehäuses einer fluidführenden Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass eine Rasteinrichtung in einer Rasteinstellung das Ventilelement in seiner Dichtstellung bezüglich des Verbindungselements formschlüssig hält, wobei das Ablaufventil ein Quellmaterial aufweist, das bei Kontakt mit dem Fluid aufquillt und aufgrund des Aufquellens die Rasteinrichtung aus der Rasteinstellung in eine Freigabeeinstellung bringt, in welcher die Rasteinrichtung das Ventilelement zur Verlagerung aus der Dichtstellung heraus in Richtung der Ablaufstellung freigibt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das Ablaufventil ist beispielsweise Bestandteil des Gehäuses, kann jedoch selbstverständlich auch separat von diesem vorliegen. Sie dient dem Abführen des Fluids aus dem Fluidsammelraum, welcher beispielsweise in dem Gehäuse vorliegt. Das Gehäuse ist Teil der fluidführenden Einrichtung, in welcher zumindest zeitweise das Fluid vorliegt, insbesondere umgewälzt wird. Beispielsweise liegt das Fluid normalerweise in einem geschlossenen Fluidkreislauf der fluidführenden Einrichtung vor. Die fluidführende Einrichtung ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass ungewollt aus dem Fluidkreislauf austretendes Fluid in Richtung des Fluidsammelraums abgeführt wird. Das ausgetretene Fluid sammelt sich also vorerst in dem Fluidsammelraum des Gehäuses. Das Gehäuse ist zunächst fluiddicht ausgestaltet, um die fluidführende Einrichtung vor äußeren Einflüssen aus einer Außenumgebung zu schützen. In anderen Worten ist das Gehäuse derart ausgestaltet, dass ein Innenraum des Gehäuses zunächst gegenüber der Außenumgebung dicht oder zumindest im Wesentlichen dicht ist.
Die fluidführende Einrichtung liegt beispielsweise in Form einer fluidgekühlten Batterie vor. Die Batterie ist beispielsweise als Traktionsbatterie ausgestaltet und dient insoweit dem Bereitstellen von elektrischer Energie für das Betreiben einer Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs. Die Antriebseinrichtung ist dazu vorgesehen und ausgestaltet, das Kraftfahrzeug anzutreiben, insoweit also ein auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichtetes Antriebsdrehmoment bereitzustellen. Zum Erzeugen des Antriebsdrehmoments verfügt die Antriebseinrichtung über eine elektrische Traktionsmaschine, welche elektrisch an die Batterie angeschlossen ist. Während eines Ladens und eines Entladens der Batterie fällt in dieser Wärme an, welche mithilfe des Fluids abgeführt werden soll. Ganz allgemein kann es vorgesehen sein, die Batterie mithilfe des Fluids zu temperieren, also auf eine bestimmte Temperatur, beispielsweise eine Betriebstemperatur der Batterie, zu bringen. Die Batterie wird also beispielsweise mittels des Fluids zumindest zeitweise gekühlt und/oder zumindest zeitweise erwärmt.
Sollte es zu einem Austreten des Fluids kommen, insbesondere aus dem geschlossenen Fluidkreislauf, so muss ein Kontakt des Fluids mit stromführenden Bereichen der fluidführenden Einrichtung zuverlässig vermieden werden, um Beschädigungen zu vermeiden. Aus diesem Grund ist es zunächst vorgesehen, das Fluid in Richtung des Fluidsammelraums beziehungsweise in diesen abzuführen. Nachfolgend soll das Fluid aus dem Fluidsammelraum in die Außenumgebung abgeführt werden. Hierzu dient das Ablaufventil. Diese ist derart ausgestaltet, dass sie zunächst fluiddicht ist, sodass eine Beeinflussung des Innenraums des Gehäuses durch Umgebungseinflüsse aus der Außenumgebung zuverlässig vermieden werden. Erst bei dem Vorliegen des Fluids in dem Fluidsammelraum soll die Ablauföffnung des Ablaufventils geöffnet werden, durch welche nachfolgend das Fluid aus dem Fluidsammelraum in die Außenumgebung austreten kann.
Das Ablaufventil verfügt über das Ventilelement und das Verbindungselement. Das Verbindungselement dient der Anbindung an das Gehäuse, beispielsweise ist es an dem Gehäuse befestigt oder bildet selbst einen Bestandteil des Gehäuses. In dem Verbindungselement liegt die Ablauföffnung vor, über welche der Fluidsammelraum strömungstechnisch an die Au-ßenumgebung angeschlossen ist. Bei geöffnetem Ablaufventil ist also der Fluidsammelraum über die Ablauföffnung strömungstechnisch mit der Au-ßenumgebung verbunden, sodass das in dem Fluidsammelraum vorliegende Fluid durch die Ablauföffnung in die Außenumgebung austreten kann beziehungsweise in diese abgeführt wird. Unter dem Fluid ist insbesondere eine Flüssigkeit zu verstehen.
Das Ventilelement ist bezüglich des Verbindungselements verlagerbar. Es kann bezüglich des Verbindungselements zumindest in der Dichtstellung und in der Ablaufstellung angeordnet werden. In der Dichtstellung verschließt das Ventilelement die Auflauföffnung vollständig und liegt hierzu dichtend an dem Verbindungselement an. In der Ablaufstellung gibt hingegen das Ventilelement die Ablauföffnung frei. Beispielsweise ist es hierzu zumindest bereichsweise von dem Verbindungselement beabstandet angeordnet, nämlich derart, dass eine Strömungsverbindung zwischen dem Fluidsammelraum und der Außenumgebung über die Ablauföffnung vorliegt.
Um ein zuverlässiges Verschließen der Ablauföffnung durch das Ventilelement sicherzustellen, ist das Ventilelement formschlüssig an dem Verbindungselement befestigt, nämlich mithilfe der Rasteinrichtung. Die Rasteinstellung weist zumindest zwei Einstellungen, nämlich die Rasteinstellung und die Freigabeeinstellung auf. Liegt die Rasteinrichtung in der Rasteinstellung vor, während sich das Ventilelement in seiner Dichtstellung befindet, so verbindet die Rasteinrichtung das Ventilelement und das Verbindungselement formschlüssig miteinander. Hierdurch setzt die Rasteinrichtung das Ventilelement in der Dichtstellung fest. In der Freigabestellung der Rasteinrichtung ist das Ventilelement hingegen zur Verlagerung bezüglich des Verbindungselements freigegeben, sodass es zumindest aus der Dichtstellung heraus in Richtung der Ablaufstellung verlagerbar ist.
Das Verlagern des Ventilelements aus der Dichtstellung in Richtung der Ablaufstellung erfolgt beispielsweise allein durch einen Fluiddruck des in dem Fluidsammelraum befindlichen Fluids, also beispielsweise aufgrund eines auf das Fluid wirkenden Schwerkrafteinflusses. Hierzu ist das Ablaufventil entsprechend angeordnet. Bevorzugt ist es jedoch vorgesehen, dass das Ablaufventil selbst Mittel aufweist, um bei Vorliegen des Fluids das Ventilelement aus der Dichtstellung in Richtung der Ablaufstellung, insbesondere bis in die Ablaufstellung hinein, zu verlagern, sobald das Fluid vorliegt, insbesondere mit dem Ablaufventil in Kontakt gerät. Besonders bevorzugt dient das Quellmaterial als Mittel zum Verlagern des Ventilelements aus der Dichtstellung heraus in Richtung der Ablaufstellung.
Zur Betätigung der Rasteinrichtung verfügt das Ablaufventil über das Quellmaterial. Dieses ist derart gewählt, dass es sein Volumen bei Kontakt mit dem Fluid vergrößert. Beispielsweise liegt das Quellmaterial in Form eines hydrophilen Elastomers, insbesondere eines hydrophilen thermoplastischen Elastomers, vor. Das Quellmaterial ist beispielsweise derart gewählt, dass es sein Volumen bei einem Kontakt mit dem Fluid um einen Faktor von mindestens 5, mindestens 7,5 oder mindestens 10 vergrößert.
Das Quellmaterial ist derart angeordnet, dass es bei seinem Aufquellen die Rasteinrichtung aus der Rasteinstellung in die Freigabeeinstellung bringt. Das Quellmaterial tritt also während und aufgrund seines Aufquellens derart mit der Rasteinrichtung in Kontakt, dass diese in die Freigabeeinstellung gebracht wird. Entsprechend ist durch und aufgrund des Aufquellens des Quellmaterials das Ventilelement zur Verlagerung bezüglich des Verbindungselements freigegeben, insbesondere zur Verlagerung aus der Dichtstellung heraus in Richtung der Ablaufstellung beziehungsweise bis in die Ablaufstellung. Hierdurch ist eine sichere und zuverlässige Freigabe der Ablauföffnung sichergestellt, sobald Fluid in dem Fluidsammelraum vorliegt und mit dem Quellmaterial in Verbindung tritt.
Bevorzugt ist es weiter vorgesehen, dass das Aufquellen des Quellmaterials nicht nur der Betätigung der Rasteinrichtung dient, sondern zusätzlich auch das Ventilelement aus seiner Dichtstellung heraus in Richtung der Ablaufstellung drängt, sodass nachfolgend die Ablauföffnung zumindest teilweise freigegeben ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass das Fluid stets zuverlässig aus dem Fluidsammelraum in Richtung der Außenumgebung abgeführt wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Rasteinrichtung mehrere Rastelemente aufweist, die in der Rasteinstellung mit Rastgegenelementen der Rasteinrichtung zusammenwirken, um das Ventilelement in der Dichtstellung zu halten. Die Rasteinrichtung verfügt also sowohl über mehrere Rastelemente als auch über mehrere Rastgegenelemente. Jedes der Rastelemente wirkt mit einem der Rastgegenelemente, insbesondere mit genau einem der Rastgegenelemente, in der Rasteinstellung rastend zusammen. Anders ausgedrückt hintergreift jedes der Rastelemente in der Rasteinstellung eines der Rastgegenelemente, um das Ventilelement bezüglich des Verbindungselements festzusetzen, nämlich in der Dichtstellung.
Beispielsweise sind die Rastelemente an dem Ventilelement und die Rastgegenelemente an dem Verbindungselement angeordnet. Selbstverständlich kann jedoch auch eine umgekehrte Ausführungsform realisiert sein, bei welcher die Rastelemente an dem Verbindungselement und die Rastgegenelemente an dem Ventilelement vorliegen. Die Verwendung der mehreren Rastelemente und der mehreren Rastgegenelemente ermöglicht ein besonders zuverlässiges Halten des Ventilelements in der Dichtstellung, solange kein Fluid in dem Fluidsammelraum vorliegt.
Die Rastelemente sind in unterschiedlichen Stellungen anordenbar, nämlich zumindest in eine Raststellung und einer Freigabestellung. In der Raststellung wirken die Rastelemente rastend mit den Rastgegenelementen zusammen, um das Ventilelement in der Dichtstellung zu halten. In der Freigabestellung hingegen geben sie das Ventilelement zur Verlagerung aus der Dichtstellung heraus frei. Bei Vorliegen der Rasteinstellung der Rasteinrichtung liegen die Rastelemente in der Raststellung vor; bei Vorliegen der Freigabeeinstellung in der Freigabestellung.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Rastelemente Rastarme sind, die von einem in der Dichtstellung dichtend an dem Ventilsitz anliegenden und die Ablauföffnung verschließenden Ventilkörper des Ventilelements ausgehen. Unter den Rastarmen sind längliche Elemente zu verstehen, welche zum rastenden Hintergreifen der Rastgegenelemente beziehungsweise des Verbindungselements ausgebildet sind. Die Rastarme gehen von dem Ventilkörper des Ventilelements aus, welcher in der Dichtstellung dichtend an dem Ventilsitz anliegt und hierdurch die Ablauföffnung verschließt. Vorzugsweise durchgreift der Ventilkörper die Ablauföffnung vollständig, weist also zumindest dieselbe Querschnittsfläche auf wie die Ablauföffnung.
Bevorzugt sind die Rastarme und der Ventilkörper einstückig und materialeinheitlich ausgestaltet. Beispielsweise sind die Rastarme und der Ventilkörper gemeinsam durch Spritzgießen hergestellt, sodass das Ventilelement, welches zumindest den Ventilkörper und die Rastarme aufweist, als Spritzgießbauteil ausgestaltet ist. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung des Ablaufventils.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Ventilsitz an einem Ablaufstutzen angeordnet ist, der von einem Grundelement des Verbindungselements ausgeht, wobei ein das Ventilelement bereichsweise aufnehmender Innenraum des Ablaufstutzens in eine Durchtrittsöffnung des Grundelements einmündet. Unter dem Ablaufstutzen ist beispielsweise ein hohlzylindrisches Element, insbesondere ein hohlkreiszylindrisches Element, zu verstehen. Der Ablaufstutzen bildet einen Bestandteil des Verbindungselements und geht von dessen Grundelement aus. Das Grundelement begrenzt den Fluidsammelraum zumindest bereichsweise und weist eine Durchtrittsöffnung auf, über welche der Fluidsammelraum strömungstechnisch mit dem Ablaufstutzen beziehungsweise dem Innenraum des Ablaufstutzens verbunden ist.
Der Ablaufstutzen bildet die Ablauföffnung des Verbindungselements aus beziehungsweise begrenzt diese. Der Ablaufstutzen erstreckt sich insoweit ausgehend von der Durchtrittsöffnung des Grundelements bis hin zu der Ablauföffnung, sodass diese über den Ablaufstutzen strömungstechnisch aneinander angeschlossen sind. In dem Ablaufstutzen ist das Ventilelement angeordnet, nämlich derart, dass es bei Vorliegen der Freigabeeinstellung der Rasteinrichtung aus der Dichtstellung heraus in Richtung der Ablaufstellung verlagerbar ist.
Vorzugsweise ist bei bestimmungsgemäßer Anordnung des Ablaufventils der Ablaufstutzen geodätisch unterhalb des Fluidsammelraums angeordnet, sodass in dem Fluidsammelraum vorliegendes Fluid durch Schwerkrafteinfluss in Richtung des Ablaufstutzens beziehungswiese in diesen hineingedrängt wird. Das in dem Gehäuse vorliegende Fluid sammelt sich also zunächst in dem Ablaufstutzen, dessen Ablauföffnung zunächst von dem Ventilelement verschlossen ist. Nach dem Einstellen der Freigabeeinstellung der Rasteinrichtung und dem darauffolgenden Verlagern des Ventilelements aus der Dichtstellung in Richtung der Ablaufstellung, läuft das in dem Ablaufstutzen vorliegende Fluid unmittelbar ab, nämlich in Richtung der Außenumgebung.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Rastarme jeweils einen Betätigungsbereich und einen in der Rasteinstellung mit dem Verbindungselement formschlüssig zusammenwirkenden Rastvorsprung aufweisen, wobei zwischen den Betätigungsbereichen der Rastarme und einer den Innenraum begrenzenden Wand des Ablaufstutzens das Quellmaterial angeordnet ist, sodass das Quellmaterial bei seinem Aufquellen die Betätigungsbereiche von der Wand fortdrängt und die Rastarme in eine der Freigabeeinstellung der Rasteinrichtung entsprechende Freigabestellung verlagert werden. Jeder der Rastarme verfügt also über den Betätigungsbereich und den Rastvorsprung. Der Rastvorsprung steht derart über den Betätigungsbereich über, dass er in der Raststellung des entsprechenden Rastarms rastend an dem Verbindungselement, insbesondere an dem Rand der Durchtrittsöffnung, angreift.
Beispielsweise geht der Betätigungsbereich unmittelbar von dem Ventilkörper aus, sodass der Rastvorsprung über den Betätigungsbereich mit dem Ventilkörper verbunden ist. Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass das Ventilelement in dem Innenraum des Ablaufstutzens angeordnet ist. Der Innenraum wird in radialer Richtung nach außen von der Wand des Ablaufstutzens begrenzt. In radialer Richtung zwischen den Rastarmen und der Wand ist das Quellmaterial angeordnet. Bei dem Aufquellen des Quellmaterials legt sich das Quellmaterial insoweit einerseits an die Wand und andererseits an die Rastarme an und verlagert die Rastarme aus ihrer Raststellung in ihre Freigabestellung, sodass nachfolgend das Ventilelement zur Verlagerung bezüglich des Verbindungselements freigegeben ist. Beispielsweise liegt das Quellmaterial bereits in seinem Ausgangszustand, also bevor es mit dem Fluid in Kontakt kommt, sowohl an der Wand als auch an den Rastarmen an. Entsprechend erfolgt das Verlagern der Rastarme während des Aufquellens des Quellmaterials besonders effektiv.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Rastvorsprünge der Rastarme in der Rasteinstellung einen die Rastgegenelemente ausbildenden Rand der Durchtrittsöffnung formschlüssig hintergreifen. Der Rand der Durchtrittsöffnung durchgreift diese durchgehend und vollständig. Er bildet die Rastgegenelemente aus, welche beispielsweise lediglich als plane Flächen beziehungsweise als Bereiche einer planen Fläche des Rands vorliegen. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Rastarme sich ausgehend von dem Ventilkörper durch die Durchtrittsöffnung hindurch erstrecken und auf der dem Ventilkörper abgewandten Seite des Grundelements an diesem beziehungsweise an dem Rand anliegen. Hierdurch ist ein besonders zuverlässiges formschlüssiges Halten und zudem eine einfache Montage des Ventilelements realisiert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Quellmaterial derart angeordnet ist, dass es bei seinem Aufquellen einerseits an dem Ventilelement und andererseits an dem Verbindungselement angreift und das Ventilelement aus seiner Dichtstellung heraus in Richtung seiner Ablaufstellung drängt. Das Quellmaterial dient also nicht lediglich dazu, die Rasteinrichtung aus der Rasteinstellung in die Freigabeeinstellung zu bringen, sondern zusätzlich zur Verlagerung des Ventilelements bezüglich des Verbindungselements. Beispielsweise ist hierzu das Quellmaterial im Schnitt gesehen in einer Kammer angeordnet, welche in einer Richtung einerseits von dem Ventilkörper und andererseits von dem Grundelement des Verbindungselements und in einer anderen Richtung einerseits von den Betätigungsbereichen der Rastarme und andererseits von der Wand des Ablaufstutzens begrenzt ist. Bevorzugt liegt das Quellmaterial an den genannten Elementen bereits vor dem Aufquellen an, sodass ein besonders effektives Verlagern durch das Aufquellen realisiert ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass an dem Ventilkörper eine Axialdichtung oder eine Radialdichtung derart angeordnet ist, dass sie in der Dichtstellung dichtend an dem Verbindungselement angreift. Es kann also vorgesehen sein, dass der Ventilkörper in axialer Richtung oder in radialer Richtung gegenüber dem Verbindungselement, insbesondere gegenüber dem Ablaufstutzen, abgedichtet ist. Im Falle der Axialdichtung weist der Dichtkörper vorzugsweise im Schnitt gesehen größere Abmessungen auf als die Ablauföffnung, sodass es diese vollständig übergreift. Insbesondere übergreift es die Ablauföffnung derart, dass es an einer Stirnseite des Ablaufstutzens dichtend anliegt, wobei die Axialdichtung zwischen dem Ventilkörper und der Stirnseite des Ablaufstutzens angeordnet ist.
Alternativ kann der Ventilkörper auch im Schnitt gesehen Abmessungen aufweisen, welche im Wesentlichen den Abmessungen der Ablauföffnung entsprechen. In diesem Fall ist der Ventilkörper in der Dichtstellung in der Ablauföffnung angeordnet, um diese zu verschließen. Hierbei liegt die Radialdichtung einerseits an dem Ventilkörper und andererseits an der Wand des Ablaufstutzens an, wobei die Wand von einer Mantelfläche des Ablaufstutzens gebildet ist. Die Verwendung der Axialdichtung beziehungsweise der Radialdichtung ermöglicht eine besonders gute Dichtwirkung des Ablaufventils.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem Ventilelement wenigstens eine Durchtrittsöffnung ausgebildet ist, die in der Dichtstellung von der Wand des Ablaufstutzens überdeckt ist und das Quellmaterial durchgreift. Die Durchtrittsöffnung stellt sicher, dass bereits bei einer geringen Verlagerung des Ventilelements bezüglich des Verbindungselements aus der Dichtstellung heraus ein Abführen des Fluids aus dem Fluidsammelraum in Richtung der Außenumgebung möglich ist beziehungsweise erfolgt. Hierzu grenzt die Durchtrittsöffnung beispielsweise unmittelbar an den Ventilkörper an beziehungsweise wird wenigstens einerseits von dem Ventilkörper begrenzt. Das Ventilelement ist derart ausgestaltet, dass die Durchtrittsöffnung verschlossen ist, solange das Ventilelement in der Dichtstellung angeordnet ist. Bereits vor dem Erreichen der Ablaufstellung durch das Ventilelement ermöglicht die Durchtrittsöffnung jedoch das Austreten des Fluids aus dem Fluidsammelraum in Richtung der Außenumgebung.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Verbindungselement eine Sammelschale aufweist, die über die Durchtrittsöffnung mit dem Ablaufstutzen in Strömungsverbindung steht. Unter der Sammelschale ist eine Vertiefung zu verstehen, die in Richtung der Außenumgebung von einem Boden begrenzt ist. In diesem Boden ist die Durchtrittsöffnung ausgebildet. Der Boden ist vorzugsweise durchgehend plan. Beispielsweise ist er bezüglich einer die Durchtrittsöffnung vollständig aufnehmenden Ebene parallel angeordnet oder aber bezüglich dieser Ebene geneigt. Beispielsweise ist der Boden trichterförmig ausgestaltet, sodass in der Sammelschale vorliegendes Fluid bei bestimmungsgemäßer Anordnung des Ablaufventils durch Schwerkrafteinfluss in Richtung der Durchtrittsöffnung und durch diese hindurch in den Ablaufstutzen gedrängt. Die Sammelschale ermöglicht ein zuverlässiges Sammeln des Fluid, bevor dieses durch die Ablauföffnung in die Außenumgebung abgeführt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine fluidführende Einrichtung, mit einem einen Fluidsammelraum aufweisendem Gehäuse sowie einem Ablaufventil zum Abführen eines Fluids aus dem Fluidsammelraum, insbesondere mit einem Ablaufventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ablaufventil über ein Ventilelement und ein Verbindungselement zur Anbindung an das Gehäuse verfügt, und wobei das Ventilelement in einer Dichtstellung mit einem an dem Verbindungselement ausgebildeten Ventilsitz zum Verschließen einer Ablauföffnung des Verbindungselements dichtend zusammenwirkt und in einer Ablaufstellung die Ablauföffnung freigibt. Dabei ist vorgesehen, dass eine Rasteinrichtung in einer Rasteinstellung das Ventilelement in seiner Dichtstellung bezüglich des Verbindungselements formschlüssig hält, wobei das Ablaufventil ein Quellmaterial aufweist, das bei Kontakt mit dem Fluid aufquillt und aufgrund des Aufquellens die Rasteinrichtung aus der Rasteinstellung in eine Freigabeeinstellung bringt, in welche die Rasteinrichtung das Ventilelement zur Verlagerung aus der Dichtstellung heraus in Richtung der Ablaufstellung freigibt.
Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der fluidführenden Einrichtung beziehungsweise des Ablaufventils wurde bereits eingegangen. Sowohl die fluidführende Einrichtung als auch das Ablaufventil können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Die in der Beschreibung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst anzusehen, die in der Beschreibung und/oder den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungsformen hervorgehen oder aus ihnen ableitbar sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Bereichs einer fluidführenden Einrichtung mit einem Gehäuse sowie einem Ablaufventil, sowie
2 eine schematische Darstellung eines Ventilelements des Ablaufventils.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Bereichs einer fluidführenden Einrichtung 1, beispielsweise eine Batterie eines Kraftfahrzeugs mit einem Fluidkreislauf, in welchem zumindest zeitweise Fluid zur Kühlung der Batterie umgewälzt wird. Die fluidführende Einrichtung 1 verfügt über ein Gehäuse 2, welches hier lediglich teilweise angedeutet ist. An dem Gehäuse 2 ist ein Ablaufventil 3 angeordnet, über welches ein Fluidsammelraum 4 des Gehäuses 2 strömungstechnisch an eine Außenumgebung 5 der fluidführenden Einrichtung 1 angeschlossen ist. Das Ablaufventil 3 dient dazu, eventuell in dem Fluidsammelraum 4 vorliegendes Fluid zuverlässig in die Außenumgebung 5 abzuführen und bis zu dem Vorliegen des Fluids in dem Fluidsammelraum 4 eine Strömungsverbindung zwischen der Außenumgebung 5 und dem Fluidsammelraum 4 über das Ablaufventil 3 hinweg zu unterbinden.
Das Ablaufventil 3 verfügt über ein Ventilelement 6 sowie über ein Verbindungselement 7. Das Verbindungselement 7 dient einer Anbindung des Ablaufventils 3 an das Gehäuse 2. Hierzu ist es beispielsweise an dem Gehäuse 2 befestigt. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel bildet das Verbindungselement 7 jedoch einen Teil des Gehäuses 2 und ist hierzu einstückig und materialeinheitlich mit ihm ausgestaltet.
Das Ablaufventil 3 ist zum irreversiblen Herstellen einer Strömungsverbindung zwischen dem Fluidsammelraum 4 und der Außenumgebung 5 über das Ablaufventil 3 bei einem Kontakt des Ablaufventils 3 mit dem Fluid vorgesehen und ausgestaltet. Das bedeutet, dass das Ablaufventil 3 die Strömungsverbindung bei Kontakt mit dem Fluid freigibt und die Strömungsverbindung nachfolgend auch dann erhalten bleibt, sofern kein Fluid mehr an dem Ablaufventil 3 und/oder in dem Fluidsammelraum 4 vorliegt. Gerät also das Ablaufventil 3 in Kontakt mit dem Fluid und öffnet entsprechend, so ist es nachfolgend notwendig, das Ablaufventil 3 zumindest teilweise auszutauschen.
Das Verbindungselement 7 verfügt über ein Grundelement 8, welches den Fluidsammelraum 4 zumindest bereichsweise begrenzt. Von dem Grundelement 8 geht ein Ablaufstutzen 9 aus, dessen Innenraum 10 in radialer Richtung nach außen von einer Wand 11 begrenzt ist. Das Ventilelement 6 des Ablaufventils 3 ist in dem Innenraum 10 zumindest bereichsweise angeordnet. Gezeigt ist hier eine Anordnung des Ventilelements 6 in einer Dichtstellung, in welcher das Ventilelement 6 eine Ablauföffnung 12 des Verbindungselements 7 dicht verschließt. Hierzu liegt ein Ventilkörper 13 des Ventilelements 6 dichtend an einer Stirnseite des Ablaufstutzens 9 beziehungsweise der Wand 11 an. Um eine zuverlässige Abdichtung der Ablauföffnung 12 zu realisieren, ist zwischen dem Ventilkörper 13 und dem Ablaufstutzen 9 eine Dichtung 14 angeordnet, welche hier beispielhaft als Axialdichtung ausgestaltet ist.
Um das Ventilelement 6 ohne einen Kontakt des Ablaufventils 3 mit dem Fluid in der Dichtstellung zu halten, verfügt das Ablaufventil 3 über eine Rasteinrichtung 15. Diese weist mehrere Rastelemente 16 auf, welche als Rastarme ausgestaltet sind. Die Rastelemente 16 gehen von dem Ventilkörper 13 aus und erstrecken sich teilweise durch den Innenraum 10 des Ablaufstutzens 9 hindurch. Die Rastelemente 16 durchgreifen eine Durchtrittsöffnung 17 des Verbindungselements 7 vollständig und greifen in einer Rasteinstellung der Rasteinrichtung 15 beziehungsweise einer Raststellung der Rastelemente 16 formschlüssig an einem die Durchtrittsöffnung 17 begrenzenden Rand 18 an, nämlich auf der dem Ventilkörper 13 abgewandten Seite. Der Rand 18 ist beispielsweise Teil eines Bodens 19 des Grundelements 8, welcher eine Sammelschale 20 für das Fluid begrenzt. Der Innenraum 10 des Ablaufstutzens 9 steht über die Durchtrittsöffnung 17 in permanenter Strömungsverbindung mit der Sammelschale 20 beziehungsweise dem Fluidsammelraum 4.
Die Rastelemente 16 verfügen jeweils über einen Betätigungsbereich 21 und einen Rastvorsprung 22. In der Raststellung der Rastelemente 16 hintergreift der Rastvorsprung 22 den Rand 18, wie vorstehend erläutert. Im Schnitt gesehen zwischen den Rastelementen 16, insbesondere den Betätigungsbereichen 21, und der Wand 11 ist ein Quellmaterial 23 angeordnet. Das Quellmaterial 23 ist dazu vorgesehen und ausgestaltet, bei Kontakt mit dem Fluid aufzuquellen, sodass sich sein Volumen vergrößert. Durch und aufgrund des Aufquellens des Quellmaterials 23 bei seinem Kontakt mit dem Fluid drängt das Quellmaterial 23 die Betätigungsbereiche 21 von der Wand 11 weg, sodass die Rastvorsprünge 22 außer Eingriff mit dem Rand 18 geraten. In anderen Worten werden die Rastelemente 16 in eine Freigabestellung verlagert, in welcher eine Verlagerung des Ventilelements 6 aus der Dichtstellung heraus in Richtung einer Ablaufstellung freigegeben ist.
Da das Quellmaterial 23 zusätzlich zwischen dem Ventilkörper 13 und dem Grundelement 8 angeordnet ist, drängt es durch und aufgrund seines Aufquellens das Ventilelement 6 aus der Dichtstellung heraus in Richtung der Ablaufstellung. In der Ablaufstellung ist das Ablaufventil 3 geöffnet, also die Ablauföffnung 12 von dem Ventilelement 6 freigegeben. Entsprechend kann das Fluid bei Vorliegen der Ablaufstellung des Ventilelements 6 aus dem Gehäuse 2, insbesondere dem Fluidsammelraum 4, in Richtung der Au-ßenumgebung 5 ablaufen.
Um ein besonders zuverlässiges Abführen des Fluids sicherzustellen, verfügt das Ventilelement 6 über wenigstens eine Durchtrittsöffnung 24, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel über mehrere Durchtrittsöffnungen 24. Diese sind im Bereich des Ventilkörpers 13 angeordnet, insbesondere werden sie unmittelbar von dem Ventilkörper 13 begrenzt. Die Durchtrittsöffnungen 24 sind in der Dichtstellung des Ventilelements 6 von der Wand 11 übergriffen. Sie sind derart angeordnet, dass unmittelbar nach einer Verlagerung des Ventilelements 6 aus der Dichtstellung heraus das Fluid durch sie hindurch in Richtung der Außenumgebung 5 strömen kann.
Die 2 zeigt eine schematische Darstellung des Ventilelements 6 des Ablaufventils 3. Es ist erkennbar, dass die mehreren Rastelemente 16 in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind. In Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei der Rastelemente 16 liegt eine der Durchtrittsöffnungen 24 vor. Die Durchtrittsöffnungen 24 durchgreifen das Quellmaterial 23 in radialer Richtung nach außen vollständig, sodass das Fluid durch die Durchtrittsöffnungen 24 in Richtung der Außenumgebung 5 strömen kann, sobald das Ventilelement 6 aus der Dichtstellung heraus verlagert ist. Es ist weiterhin erkennbar, dass das Quellmaterial 23 in Umfangsrichtung durchgehend ausgestaltet ist und insoweit eine zylindrische, insbesondere eine kreiszylindrische, Gestalt aufweist. Hierdurch wird eine hohe Zuverlässigkeit des Ablaufventils 3 erzielt.
Bezugszeichenliste

1: fluidführende Einrichtung
2: Gehäuse
3: Ablaufventil
4: Fluidsammelraum
5: Außenumgebung
6: Ventilelement
7: Verbindungselement
8: Grundelement
9: Ablaufstutzen
10: Innenraum
11: Wand
12: Ablauföffnung
13: Ventilkörper
14: Dichtung
15: Rasteinrichtung
16: Rastelemente
17: Durchtrittsöffnung
18: Rand
19: Boden
20: Sammelschale
21: Betätigungsbereich
22: Rastvorsprung
23: Quellmaterial
24: Durchtrittsöffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2014/0332085 A1 [0002]

Claims

Ablaufventil (3) zum Abführen eines Fluids aus einem Fluidsammelraum (4) eines Gehäuses (2) einer fluidführenden Einrichtung (1), mit einem Ventilelement (6) und einem Verbindungselement (7) zur Anbindung an das Gehäuse (2), wobei das Ventilelement (6) in einer Dichtstellung mit einem an dem Verbindungselement (7) ausgebildeten Ventilsitz zum Verschließen einer Ablauföffnung (12) des Verbindungselements (7) dichtend zusammenwirkt und in einer Ablaufstellung die Ablauföffnung (12) freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rasteinrichtung (15) in einer Rasteinstellung das Ventilelement (6) in seiner Dichtstellung bezüglich des Verbindungselements (7) formschlüssig hält, wobei das Ablaufventil (3) ein Quellmaterial (23) aufweist, das bei Kontakt mit dem Fluid aufquillt und aufgrund des Aufquellens die Rasteinrichtung (15) aus der Rasteinstellung in eine Freigabeeinstellung bringt, in welcher die Rasteinrichtung (15) das Ventilelement (6) zur Verlagerung aus der Dichtstellung heraus in Richtung der Ablaufstellung freigibt.
Ablaufventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasteinrichtung (15) mehrere Rastelemente (16) aufweist, die in der Rasteinstellung mit Rastgegenelementen der Rasteinrichtung (15) zusammenwirken, um das Ventilelement (6) in der Dichtstellung zu halten.
Ablaufventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastelemente (16) Rastarme sind, die von einem in der Dichtstellung dichtend an dem Ventilsitz anliegenden und die Ablauföffnung (12) verschließenden Ventilkörper (13) des Ventilelements (6) ausgehen.
Ablaufventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz an einem Ablaufstutzen (9) angeordnet ist, der von einem Grundelement (8) des Verbindungselements (7) ausgeht, wobei ein das Ventilelement (6) bereichsweise aufnehmender Innenraum (10) des Ablaufstutzens (9) in eine Durchtrittsöffnung (17) des Grundelements (8) einmündet.
Ablaufventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastarme jeweils einen Betätigungsbereich (21) und einen in der Rasteinstellung mit dem Verbindungselement (7) formschlüssig zusammenwirkenden Rastvorsprung (22) aufweisen, wobei zwischen den Betätigungsbereichen (21) der Rastarme und einer den Innenraum (10) begrenzenden Wand (11) des Ablaufstutzens (9) das Quellmaterial (23) angeordnet ist, sodass das Quellmaterial (23) bei seinem Aufquellen die Betätigungsbereiche von der Wand (11) fortdrängt und die Rastarme in eine der Freigabeeinstellung der Rasteinrichtung (15) entsprechende Freigabestellung verlagert werden.
Ablaufventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastvorsprünge (22) der Rastarme in der Rasteinstellung einen die Rastgegenelemente ausbildenden Rand (18) der Durchtrittsöffnung (17) formschlüssig hintergreifen.
Ablaufventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Quellmaterial (23) derart angeordnet ist, dass es bei seinem Aufquellen einerseits an dem Ventilelement (6) und andererseits an dem Verbindungselement (7) angreift und das Ventilelement (6) aus seiner Dichtstellung heraus in Richtung seiner Ablaufstellung drängt.
Ablaufventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ventilelement (6) wenigstens eine Durchtrittsöffnung (24) ausgebildet ist, die in der Dichtstellung von der Wand (11) des Ablaufstutzens (9) überdeckt ist und das Quellmaterial (23) durchgreift.
Ablaufventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (7) eine Sammelschale (20) aufweist, die über die Durchtrittsöffnung (17) mit dem Ablaufstutzen (9) in Strömungsverbindung steht.
Fluidführende Einrichtung (1), mit einem einen Fluidsammelraum (4) aufweisenden Gehäuse (2), sowie einem Ablaufventil (3) zum Abführen eines Fluids aus dem Fluidsammelraum (4), insbesondere einem Ablaufventil (3) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ablaufventil (3) über ein Ventilelement (6) und ein Verbindungselement (7) zur Anbindung an das Gehäuse (2) verfügt, und wobei das Ventilelement (6) in einer Dichtstellung mit einem an dem Verbindungselement (7) ausgebildeten Ventilsitz zum Verschließen einer Ablauföffnung (12) des Verbindungselements (7) dichtend zusammenwirkt und in einer Ablaufstellung die Ablauföffnung (12) freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rasteinrichtung (15) in einer Rasteinstellung das Ventilelement (6) in seiner Dichtstellung bezüglich des Verbindungselements (7) formschlüssig hält, wobei das Ablaufventil (3) ein Quellmaterial (23) aufweist, das bei Kontakt mit dem Fluid aufquillt und aufgrund des Aufquellens die Rasteinrichtung (15) aus der Rasteinstellung in eine Freigabeeinstellung bringt, in welcher die Rasteinrichtung (15) das Ventilelement (6) zur Verlagerung aus der Dichtstellung heraus in Richtung der Ablaufstellung freigibt.