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Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung zum wieder lösbaren Befestigen eines zylindrischen Gehäuses, insbesondere eines Sensorgehäuses, in einer Durchgangsbohrung einer Platte.
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Die Haltevorrichtung umfasst eine Aufnahmehülse zum Aufnehmen des zylindrischen Gehäuses. Die Aufnahmehülse weist ein Außengewinde auf und ist von einer ersten Seite der Platte in die Durchgangsbohrung einführbar. Die Haltevorrichtung umfasst außerdem eine Mutter mit einem Innengewinde zum Aufschrauben auf die Aufnahmehülse von einer der ersten Seite gegenüberliegenden, zweiten Seite der Platte. An der Aufnahmehülse sind ein erster Dichtring zum Abdichten gegenüber dem zylindrischen Gehäuse und ein zweiter Dichtring zum Abdichten gegenüber der Platte angeordnet und/oder an der Mutter sind ein dritter Dichtring zum Abdichten gegenüber der Platte und ein vierter Dichtring zum Abdichten gegenüber dem zylindrischen Gehäuse angeordnet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Haltevorrichtung anzugeben, welche eine zuverlässig Montage bei guten Dichteigenschaften und stabilem Sitz der verwendeten Dichtringe ermöglicht.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Haltevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Figuren beschrieben beziehungsweise dargestellt.
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Die Haltevorrichtung der oben angegebenen Art ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass zumindest der erste Dichtring und/oder der vierte Dichtring einen T-förmigen Querschnitt aufweist und dass der erste Dichtring und/oder der vierte Dichtring zum Einführen des zylindrischen Gehäuses eine konische Dichtfläche aufweist.
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Die Haltevorrichtung ermöglicht aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung des Dichtrings oder der Dichtringe zum Abdichten gegenüber dem zylindrischen Gehäuse, insbesondere aufgrund der T-Form und der konischen oder angeschrägten Dichtfläche, einen festen Sitz des Dichtrings während der Montage des Gehäuses und gute Dichteigenschaften im montierten Zustand. Die konische Dichtfläche, welche insbesondere an einem inneren Umfang des Dichtrings ausgebildet ist, ermöglicht ein einfaches Einführen des Gehäuses, ohne dass der Dichtring aus der Aufnahmehülse beziehungsweise der Mutter herausgedrückt wird. Die T-Form bewirkt hierbei außerdem, dass ein Verkippen des Dichtrings verhindert wird.
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Die konische Dichtfläche ist insbesondere eine Ringfläche. Der erste Dichtring und/oder der vierte Dichtring sind vorzugsweise an einem axialen Ende der Haltevorrichtung angeordnet, wobei der erste Dichtring vorzugweise an einem ersten axialen Ende und der vierte Dichtring vorzugsweise an einem dem ersten axialen Ende gegenüberliegenden, zweiten axialen Ende der Haltevorrichtung positioniert ist. Der Innendurchmesser des ersten Dichtrings und/oder des vierten Dichtrings verkleinert sich vorzugsweise in Richtung des entsprechenden axialen Endes der Haltevorrichtung, an dem der Dichtring angeordnet ist. Durch die konische Dichtfläche wird hierbei eine zuverlässig Abdichtung eines Spalts zwischen der Aufnahmehülse beziehungsweise der Mutter und dem zylindrischen Gehäuse erzielt, wobei der Dichtring durch das zylindrische Gehäuse um ein definiertes Maß im Durchmesser aufgeweitet und in seinem Querschnitt entsprechend zusammengepresst wird.
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Das Einführen des zylindrischen Gehäuses in die mit dem vierten Dichtring versehene Mutter kann erfindungsgemäß dadurch erleichtert werden, dass zwischen dem Innengewinde der Mutter und dem vierten Dichtring an einem Innenumfang der Mutter ein nach innen ragender Bund ausgebildet ist. Der Bund kann als Führungshilfe und/oder als Schutz des vierten Dichtrings dienen.
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Ein besonders wirksamer Schutz des vierten Dichtrings vor einem Herausdrücken aus der Mutter beim Einführen des zylindrischen Gehäuses wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, dass der vierte Dichtring zumindest einen Bereich mit einem Innendurchmesser aufweist, welcher größer oder gleich einem Innendurchmesser des Bunds ist. Zur Montage wird das Gehäuse zunächst durch eine durch den Bund radial begrenzte Öffnung hindurchgeführt, welche maximal so groß ist wie der größte Innendurchmesser des in Bewegungsrichtung des Gehäuses dahinterliegenden vierten Dichtrings. Mit anderen Worten schützt der Bund davor, dass das Gehäuse eine axiale Stirnseite des vierten Dichtrings kontaktieren und so den Dichtring gegebenenfalls aus der Mutter herausdrücken kann. Zudem bewirkt der sich ausgehend von dem Bund verkleinernde Durchmesser des Dichtrings, welcher durch die konische Dichtfläche bereitgestellt wird, dass das Gehäuse beim Einführen in die Mutter ausschließlich die konische Innenfläche des vierten Dichtrings berührt und so eine gute Abdichtung bereitstellt.
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Eine besonders gute Sicherung gegen ein Herausdrücken des vierten Dichtrings wird dadurch erzielt, dass die konisch verlaufende Dichtfläche des ersten Dichtrings und/oder des vierten Dichtrings gegenüber einer Längsachse der Aufnahmehülse und der Mutter einen Winkel von 0,2° bis 4°, vorzugsweise von 0,5° bis 3°, besonders bevorzugt von 0,5° bis 2°, aufweist.
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Ein guter Sitz des Dichtrings wird dadurch erzielt, dass der erste Dichtring und/oder der vierte Dichtring einen im Querschnitt sich radial erstreckenden Fuß und einen sich in axialer Richtung erstreckenden Querschenkel aufweist; mit Querschnitt ist hier ein Schnitt in axialer Richtung in der Ebene der Achse gemeint. Der Fuß sorgt für einen sicheren Halt des Dichtrings, insbesondere in axialer Richtung, und der Querschenkel stellt die Dichtfläche bereit.
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Ein guter Sitz des Dichtrings wird erfindungsgemäß außerdem dadurch erzielt, dass der Fuß eine Länge von mindestens 3%, vorzugsweise mindestens 4%, besonders bevorzugt mindestens 6%, bezogen auf einen Innendurchmesser des ersten Dichtrings und/oder des vierten Dichtrings aufweist. Unter der Länge des Fußes ist insbesondere eine Ausdehnung in radialer Richtung zu verstehen.
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Ein gute Dichtwirkung kann dadurch bereitgestellt werden, dass der Querschenkel eine Länge von mindestens 12%, vorzugsweise mindestens 15%, besonders bevorzugt mindestens 18%, bezogen auf einen Innendurchmesser des ersten Dichtrings und/oder des vierten Dichtrings aufweist. Die Länge des Querschenkels kann insbesondere in Abhängigkeit der gewünschten Konizität der Dichtfläche gewählt werden. Unter der Länge des Querschenkels ist insbesondere eine Ausdehnung oder Erstreckung in axialer Richtung zu verstehen.
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Insbesondere für den Einsatz der Haltevorrichtung in einer hygienisch anspruchsvollen Umgebung, in welcher Spalten, Ritzen oder sonstige schwer zugängliche Orte, an denen sich Schmutz oder Reinigungsmittelreste anlagern können, vermieden werden sollen, ist es vorteilhaft, wenn an dem zylindrischen Gehäuse kein Außengewinde vorgesehen ist. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das zylindrische Gehäuse in der Haltevorrichtung durch Klemmung festgelegt werden kann.
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Vorzugsweise umfasst die Aufnahmehülse hierzu zumindest einen in Längsrichtung der Aufnahmehülse verlaufenden und in Richtung der Mutter offenen Schlitz, welcher es ermöglicht, dass die Aufnahmehülse durch die Mutter zum Festklemmen des zylindrischen Gehäuses zusammenpressbar ist. Die Montage kann insbesondere dadurch erfolgen, dass das Gehäuse von innen in die Aufnahmehülse eingeführt wird, die Aufnahmehülse in der Durchgangsbohrung der Platte angeordnet wird und anschließend die Mutter auf die Aufnahmehülse aufgeschraubt wird. Durch Festziehen der Mutter bewegen sich die Flanken des Innengewindes der Mutter in axialer Richtung zu den Flanken des Außengewindes der Aufnahmehülse, so dass die Aufnahmehülse zusammengepresst wird und das Gehäuse, insbesondere durch Kraftschluss, festklemmt.
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Für den Einsatz in einer hygienisch anspruchsvollen Umgebung ist es bevorzugt, dass zumindest einer der Dichtringe, vorzugweise zumindest alle Dichtringe auf einer Seite der Platte, für eine spaltfreie Abdichtung ausgelegt sind.
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Im Hinblick auf die Dichtringe zur Abdichtung gegenüber der Platte kann dies erfindungsgemäß insbesondere dadurch erzielt werden, dass die Aufnahmehülse und/oder die Mutter eine Anschlagfläche zum Kontaktieren der Platte aufweist und dass der zweite Dichtring und/oder der dritte Dichtring in einem montierten Zustand der Haltevorrichtung die Platte kontaktiert, wobei eine definierte Verformung des zweiten Dichtrings und/oder des dritten Dichtrings zum Herstellen der spaltfreien Abdichtung erzeugbar ist. Durch die Anschlagfläche wird eine definierte Position der Aufnahmehülse beziehungsweise der Mutter in Bezug auf die Platte festgelegt, so dass die Verformung des entsprechenden Dichtrings vorbestimmt ist und nicht von der Größe einer aufgewendeten Spannkraft abhängt.
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Vorzugsweise ist die Anschlagfläche eine ebene Fläche. Insbesondere ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Anschlagfläche eine axiale Stirnfläche ist, die quer, insbesondere senkrecht, zur Längsachse der Aufnahmehülse und der Mutter verläuft.
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Die hygienische Abdichtung kann in vorteilhafter Weise dadurch verbessert werden, dass der zweite Dichtring und/oder der dritte Dichtring eine gegenüber der Anschlagfläche schräg verlaufende Dichtfläche aufweist. Insbesondere kann der zweite Dichtring und/oder der dritte Dichtring eine axiale Stirnfläche als Dichtfläche aufweisen, welche konisch ausgebildet ist.
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Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Aufnahmehülse einen ringförmigen Flansch umfasst, an welchem der erste Dichtring und der zweite Dichtring angeordnet sind. Der ringförmige Flansch erstreckt sich vorzugsweise ausgehend von einem Rohrabschnitt der Aufnahmehülse, an welchem das Außengewinde vorgesehen ist, radial nach außen. Vorzugsweise ist die Anschlagfläche der Aufnahmehülse an dem ringförmigen Flansch ausgebildet.
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Zum Einsatz in einer hygienisch anspruchsvollen Umgebung ist es bevorzugt, dass die Aufnahmehülse und/oder die Mutter zusammen mit den Dichtringen eine glatte und spaltfreie Außenkontur für eine hygienisch anspruchsvolle Umgebung aufweist.
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Alle Dichtringe sind vorzugsweise aus einem Werkstoff hergestellt, der für den Lebensmittelbereich zugelassen ist. Besonders bevorzugte Werkstoffe sind Fluorelastomere (FKM) oder Silikon-Kautschuk (VMQ).
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Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung werden nachstehend mit Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen in weiteren Details beschrieben. Hierin zeigt:
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1: eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung;
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2: eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung;
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3: einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in einem unmontierten Zustand;
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4: einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in einem montierten Zustand und
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5: eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in einem unmontierten Zustand.
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In allen Figuren sind äquivalente oder gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung 10 umfasst eine Aufnahmehülse 20 mit einem Außengewinde 22, auf welches eine Mutter 40 mit einem Innengewinde 42 aufgeschraubt ist. In der Haltevorrichtung 10 kann ein zylindrischer Körper, insbesondere ein Sensor mit einem zylindrischen Gehäuse, aufgenommen und zusammen mit der Haltevorrichtung 10 an einer Platte 2 befestigt werden. Die Platte 2 umfasst hierzu eine Durchgangsbohrung 4, in welche die Aufnahmehülse 20 von einer ersten Seite 6 der Platte 2 eingeführt werden kann. Die Mutter 40 wird von einer zweiten Seite 8 der Platte 2 auf die Aufnahmehülse 20 aufgeschraubt. Die Haltevorrichtung 10 ist so ausgeführt, dass das zylindrische Gehäuse in der Aufnahmehülse 20 fixiert werden kann.
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Die Aufnahmehülse 20 umfasst einen Rohrabschnitt 21 mit einer inneren, im Wesentlichen zylinderförmigen Umfangsfläche zum Kontaktieren des Gehäuses und einem äußeren Umfang, an welchem das Außengewinde 22 vorgesehen ist. Das Außengewinde 22 erstreckt sich ausgehend von einem der Mutter 40 zugewandten ersten axialen Ende der Aufnahmehülse 20 bis zu einem gewindefreien Abschnitt 24. Dieser weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner oder gleich dem Außendurchmesser des Außengewindes 22 ist. An einem dem Außengewinde 22 gegenüberliegenden zweiten axialen Ende der Aufnahmehülse 20 ist ein Flansch 26 vorgesehen, der sich ausgehend von dem Rohrabschnitt 21 der Aufnahmehülse 20 radial nach außen erstreckt.
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An dem Flansch 26 ist eine Anschlagfläche 28 ausgebildet, um bei in die Durchgangsbohrung 4 eingeführtem Rohrabschnitt 21 die erste Seite 6 der Platte 2 zu kontaktieren. Die Anschlagfläche 28 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine sich quer, insbesondere senkrecht, zu einer Längsachse 12 der Aufnahmehülse 20 erstreckende, ringförmige Fläche.
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Die Mutter 40 weist eine weitere Anschlagfläche 48 auf, um die zweite Seite 8 der Platte 2 zu kontaktieren, wenn die Mutter 40 auf die Aufnahmehülse 20 aufgeschraubt ist. Die Anschlagfläche 48 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine sich quer, insbesondere senkrecht, zu der Längsachse 12, welche auch eine Längsachse der Mutter 40 darstellt, erstreckende Fläche.
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Im Bereich des Außengewindes 22 der Aufnahmehülse 20 sind mehrere sich in eine Längsrichtung der Aufnahmehülse 20 erstreckende Schlitze 34 vorgesehen, zwischen denen sich Rohrsegmente ebenfalls in Längsrichtung der Aufnahmehülse 20 erstrecken. Die Schlitze 34 sind in Richtung des ersten axialen Endes der Aufnahmehülse 20 hin offen und ermöglichen ein Zusammenpressen der Aufnahmehülse 20 derart, dass sich der Innendurchmesser der Aufnahmehülse 20 reduziert.
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Beim Schrauben des Innengewindes 42 der Mutter 40 auf das Außengewinde 22 der Aufnahmehülse 20 kommen die Gewindeflanken beider Teile zum Anliegen. Durch die geschlitzte Form der Aufnahmehülse 20 führt eine Kräftezerlegung an den Gewindeflanken dazu, dass die zwischen den Schlitzen 34 ausgebildeten Rohrsegmente in radialer Richtung nach innen bewegt werden. Hierdurch kann ein innerhalb der Aufnahmehülse 20 angeordneter zylindrischer Körper, zum Beispiel ein Sensorgehäuse, durch Kraftschluss gespannt werden.
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Die Flanken des Innengewindes 42 der Mutter 40 gleiten an den Flanken des Außengewindes 22 der Aufnahmehülse 20 in radialer Richtung entlang und pressen die Aufnahmehülse 20 zusammen, so dass das darin aufgenommene Gehäuse eingespannt wird. Die Aufnahmehülse 20 kann daher auch als Spannhülse bezeichnet werden. Durch das kraftschlüssige Festklemmen des Gehäuses kann das Gehäuse mit einer glatten Außenumfangsfläche versehen werden, so dass beispielsweise kein Gewinde an dem Gehäuse erforderlich ist. Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung 10 eignet sich daher insbesondere zum Festklemmen eines glatten, für einen hygienischen Bereich geeigneten Sensorgehäuses.
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Das kraftschlüssige Spannen erfolgt vorzugsweise bei an der Platte anliegenden Anschlagflächen 28, 48. Sobald die Mutter 40 so weit auf die Aufnahmehülse 20 aufgeschraubt ist, dass die Anschlagflächen 28, 48 an den entsprechenden Seiten 6, 8 der Platte 2 anliegen, bewirken die Schlitze 34, dass die Aufnahmehülse 20 durch weiteres Einschrauben der Mutter 40 zusammengepresst wird und somit den zylindrischen Körper festklemmt.
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An dem zweiten axialen Ende der Aufnahmehülse 20 befindet sich ein innerer Dichtring, welcher als erster Dichtring 60 bezeichnet wird. Der erste Dichtring 60 dient dem Abdichten eines Spalts zwischen dem in der Aufnahmehülse 20 aufzunehmenden Gehäuse und der Aufnahmehülse 20, insbesondere dem Flansch 26. Der erste Dichtring 60 weist einen T-förmigen Querschnitt mit einem radial innen liegenden Querschenkel 64, welcher den horizontalen Schenkel des „T” bildet, und einem radial außen liegenden Fuß 62 auf. Der Querschenkel 64 des ersten Dichtrings 60 ist im Querschnitt etwa trapezförmig gestaltet und weist eine konische Innenumfangsfläche als Dichtfläche 66 auf. Ein Innendurchmesser des ersten Dichtrings 60 verkleinert sich von einem axial innen liegenden Bereich des Dichtrings 60 in Richtung eines axial außen liegenden Bereichs, also in Richtung des zweiten axialen Endes der Aufnahmehülse 20.
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Zur Aufnahme des ersten Dichtrings 60 ist an einem Innenumfang der Aufnahmehülse ein Aufnahmeraum 30 vorgesehen. Dieser umfasst eine ringförmige Innennut zur Aufnahme des Fußes 62 des ersten Dichtrings 60.
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Der erste Dichtring 60 und die Aufnahmehülse 20 sind so aufeinander abgestimmt, dass ein inneres axiales Ende des ersten Dichtrings 60 etwa bündig mit der inneren Umfangsfläche der Aufnahmehülse 20 abschließt.
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An der Aufnahmehülse 20 ist außerdem ein zweiter Dichtring 70 zum Abdichten eines Spalts zwischen der Aufnahmehülse 20 und der Platte 2 vorgesehen. Der zweite Dichtring 70 ist an einem Außenumfang des Flanschs 26 angeordnet. Der zweite Dichtring 70 umfasst einen radial innen liegenden Fuß 72 und einen radial außen liegenden Querschenkel 74 mit einer stirnseitigen Dichtfläche 76. Die Dichtfläche 76 ist konisch gestaltet und umfasst einen radial außen liegenden Bereich, welcher in axialer Richtung über die Anschlagfläche 28 der Aufnahmehülse 20 hinausragt. Hierdurch wird der radial außen liegende Bereich des zweiten Dichtrings 70 um ein definiertes Maß zusammengepresst, wenn die Anschlagfläche 28 an der ersten Seite 6 der Platte 2 anliegt. Dadurch kann eine spaltfreie Abdichtung der Aufnahmehülse 20 gegenüber der Platte 2 erzielt werden.
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Der zweite Dichtring 70 ist in einem Aufnahmeraum 32 angeordnet, welcher an einem Außenumfang der Aufnahmehülse 20 vorgesehen ist. Der Aufnahmeraum 32 weist zur Aufnahme des Fußes 72 eine ringförmige Außennut auf.
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An der Mutter 40 sind zum Abdichten der Mutter 40 gegenüber der Platte 2 beziehungsweise dem zylindrischen Sensorgehäuse ein dritter Dichtring 80 und ein vierter Dichtring 90 vorgesehen. Der dritte Dichtring 80 entspricht im Wesentlichen dem an der Aufnahmehülse 20 angeordneten zweiten Dichtring 70 und der vierte Dichtring 90 entspricht weitestgehend dem an der Aufnahmehülse 20 angeordneten ersten Dichtring 60. Die entsprechenden Ausführungen gelten daher analog auch für den dritten Dichtring 80 und den vierten Dichtring 90.
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Die Mutter 40 umfasst zwischen dem Innengewinde 42 und dem vierten Dichtring 90 einen gewindefreien Abschnitt 44 und einen direkt an den vierten Dichtring 90 angrenzenden Bund 46. Der vierte Dichtring 90 stützt sich mit einer axialen Stirnfläche an dem Bund 46 ab. Der Bund 46 definiert einen Innendurchmesser, welcher kleiner oder gleich einem Innendurchmesser des vierten Dichtrings 90 im Bereich der axialen Stirnfläche ist. Die innere axiale Stirnfläche des vierten Dichtrings 90 liegt daher vollständig an dem Bund 46 an.
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Der vierte Dichtring 90 umfasst entsprechend dem ersten Dichtring 60 einen radial außen liegenden Fuß 92 und einen radial innen liegenden Querschenkel 94 mit einer inneren, konischen Dichtfläche 96. Der erste Dichtring 60 und der vierte Dichtring 90 können identisch ausgebildet sein.
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Zum Abdichten der Mutter 40 gegenüber der zweiten Seite 8 der Platte 2 ist analog zum zweiten Dichtring 70 ein dritter Dichtring 80 vorgesehen. Der dritte Dichtring 80 umfasst einen radial innen liegenden Fuß 82 und einen radial außen liegenden Querschenkel 84, an dessen der Platte 2 zugewandter axialer Stirnfläche eine Dichtfläche 86 ausgebildet ist. Die Stirnfläche des Querschenkels 84 ist konisch gestaltet und gegenüber der Anschlagfläche 48 der Mutter 40 zum Kontaktieren der Platte 2 geneigt. Zum Aufnehmen des dritten Dichtrings 80 ist an der Mutter 40 ein Aufnahmeraum 50 vorgesehen. Zum Aufnehmen des vierten Dichtrings 90 ist an der Mutter 40 ein Aufnahmeraum 52 vorgesehen.
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Für den Einsatz in einer hygienisch anspruchsvollen Umgebung sind die Dichtringe 60, 70, 80, 90 ferner dazu ausgelegt, spaltfreie Übergänge zwischen der Platte 2 und der Haltevorrichtung 10 beziehungsweise dem zylinderförmigen Gehäuse und der Haltevorrichtung 10 bereitzustellen. Hierzu sind die Dichtringe 60, 70, 80, 90 dazu ausgelegt, im montierten Zustand eine definierte Verformung zu erfahren, so dass Biegungsradien für spaltfreie Übergänge erzeugt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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