DE202013010604U1

DE202013010604U1 - Steuerungssystem

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Publication number: DE202013010604U1
Application number: DE201320010604
Authority: DE
Original assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Current assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Priority date: 2013-11-23
Filing date: 2013-11-23
Publication date: 2014-11-24
Anticipated expiration: 2023-11-24
Also published as: CN105765235A; DE112014005319B4; WO2015075228A3; CN105765235B; DE112014005319T5; WO2015075228A2

Abstract

Steuerungssystem mit mindestens zwei kanalführenden Bauteilen (2, 3) und einer zwischen den beiden kanalführenden Bauteilen (2, 3) angeordneten Zwischenplatte (1), wobei die Zwischenplatte (1) mindestens zwei flächige metallische Dichtungslagen (5, 6, 7) sowie eine zwischen den mindestens zwei flächigen metallischen Dichtungslagen (5, 6, 7) angeordnete Sieblage (4) aufweist, wobei das Steuerungssystem eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen (13) für Befestigungsmittel aufweist, die durch die mindestens zwei kanalführenden Bauteile (2, 3) und sämtliche Lagen (4, 5, 6, 7) der Zwischenplatte (1) hindurchreichen, wobei die Zwischenplatte (11) eine oder mehrere Fluiddurchgangsöffnungen (11, 12) aufweist, die durch die mindestens zwei flächigen metallischen Dichtungslagen (5, 6, 7) hindurchreichen, wobei die Sieblage (4) die eine oder mehrere Fluiddurchgangsöffnungen (11) überspannt, wobei die Fluiddurchgangsöffnungen (11) in jedem der beiden an die Zwischenplatte (1) angrenzenden kanalführenden Bauteile (2, 3) jeweils einzeln in eine einzelne Öffnung oder einen einzelnen Kanal (20, 30) münden, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer Fluiddurchgangsöffnung (11) benachbart zur Sieblage (4) in der flächigen metallischen Dichtungslage (5, 6, 7) mindestens eine Abstützvorrichtung (41, 42) für die Sieblage (4) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem mit mindestens zwei kanalführenden Bauteilen und einer zwischen den beiden kanalführenden Bauteilen angeordneten Zwischenplatte. Die Zwischenplatte weist dabei mindestens zwei flächige metallische Dichtungslagen sowie eine zwischen den mindestens zwei flächigen metallischen Dichtungslagen angeordnete Sieblage auf. In der Zwischenplatte sind eine oder mehrere Fluiddurchgangsöffnungen ausgebildet, die als Durchgangsöffnungen durch die flächigen metallischen Dichtungslagen hindurchreichen und von der Sieblage überspannt werden. Die Sieblage dient dabei insbesondere als Filter zum Auffangen von Partikeln, die nicht in die kanalführenden Bauteile weitergetragen werden dürfen, da sie dort zu Blockaden und Funktionsschädigungen führen können. Die Sieblage ist dabei nicht als auszutauschendes Filtersystem gedacht, sondern als dauerhaft verbautes Element, das zusätzlich zu einem zusätzlich im Gesamtsystem vorhandenen austauschbaren oder entleerbaren Filtersystem eingesetzt wird. Derartige Steuersysteme sind insbesondere Steuerungssysteme für hydraulische Getriebe, insbesondere von Fahrzeugen.
Steuerungssysteme mit Filterbereiche enthaltenden Zwischenplatten sind prinzipiell bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Aus der EP 0 803 654 A2 geht ein Steuersystem hervor, dessen Zwischenplatte aus einem Träger und einem Siebmaterial besteht. Das Siebmaterial wird dabei fortlaufend umlaufend um die einzelnen Öffnungen des Trägers über eine vor Ort vernetzende Elastomerwulst dichtend mit dem Träger verbunden. Dies stellt jedoch einen erheblichen Fertigungsaufwand dar. Zudem zeigt sich in der Praxis, dass die Konstruktion mit Elastomerwülsten und nur einer Trägerplatte bei den heute in hydraulischen Getriebesteuerungssystemen herrschenden Drücken nicht im Stande ist, das Steuerungssystem dauerhaft sicher abzudichten.
Die DE 10 2007 019 946 bildet die Lösung der EP 0 803 654 A2 weiter, indem sie neben einer durchgängigen Filtersieblage beidseitig Metallblech-Dichtungslagen vorsieht. Anstelle der Dichtwulst, über die bei der EP 0 803 654 A2 die Sieblage mit der Trägerlage verbunden wird, und die gleichzeitig als Abdichtmittel dient, treten hier nun zwei Arten von Dichtelementen. Einerseits werden die nicht für den Durchfluss von Fluiden vorgesehenen Bereiche der Sieblage mit einem Dichtmittel verfüllt, um Querleckagen zu vermeiden. Andererseits werden auf den der Sieblage abgewandten Oberflächen der Metallblech-Dichtungslagen zusätzliche elastomere Dichtwülste vorgesehen. Hiermit wird gegenüber der schon aufwändigen Lösung der EP 0 803 654 A2 der Fertigungsaufwand nochmals gesteigert.
Mit der DE 20 2010 006 768 U1 wird das Abdichtkonzept deutlich vereinfacht. Gleichzeitig zeigt sich jedoch in der Praxis, dass bei hohen, insbesondere bei in nur einer Durchflussrichtung anliegenden, aber stark pulsierenden Drücken oder wechselweise in beide Durchflussrichtungen anliegenden stark unterschiedlichen Drücken und relativ großen Durchflussöffnungen in den metallischen Dichtungslagen der Steuerplatte die Sieblage zumindest im Bereich dieser Durchflussöffnungen in Durchflussrichtung gedehnt wird, wodurch sich zunächst die offene Fläche der Sieblage in der Durchflussöffnung vergrößert und nicht mehr alle gewünschten Partikel aufgefangen werden können. Bei noch stärkerer Dehnung der Sieblage im Bereich der Durchflussöffnungen besteht die Gefahr, dass einzelne Fäden des Maschensiebs reißen. Im schlimmsten Fall kann das Sieb nicht nur selbst keine Partikel mehr auffangen, sondern die von ihm losgerissenen Abschnitte zirkulieren selbst als Verschmutzungspartikel im Fluidkreislauf.
Aufgabe der Erfindung ist es entsprechend, ein Steuerungssystem anzugeben, dessen Zwischenplatte gute Abdichteigenschaften und mindestens einen dauerstabilen Filterbereich aufweist und das darüber hinaus mit geringem Fertigungsaufwand herstellbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit dem Steuerungssystem gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung betrifft also ein Steuerungssystem mit mindestens zwei kanalführenden Bauteilen und einer zwischen den beiden kanalführenden Bauteilen angeordneten Zwischenplatte. Die Zwischenplatte weist dabei mindestens zwei flächige metallische Dichtungslagen sowie eine zwischen den mindestens zwei flächigen metallischen Dichtungslagen angeordnete Sieblage auf. Flächige Dichtungslagen sind zur Unterscheidung von Sieblagen als abgesehen von den Durchgangsöffnungen durchgängige Lagen zu verstehen, also insbesondere als Blechlagen. Das Steuerungssystem umfasst eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen für Befestigungsmittel, die durch die mindestens zwei kanalführenden Bauteile und sämtliche Lagen der Zwischenplatte hindurchreichen, während die Zwischenplatte eine oder mehrere Fluiddurchgangsöffnungen aufweist, die durch die mindestens zwei flächigen metallischen Dichtungslagen hindurchreichen und von der Sieblage überspannt werden. Eine Fluiddurchgangsöffnung ist dabei als ein solcher Bereich zu verstehen, der in jedem der beiden an die Zwischenplatte angrenzenden kanalführenden Bauteile jeweils einzeln in eine einzelne Öffnung oder einen einzelnen Kanal mündet. Um auch bei hoher und einseitiger Druckbelastung einen dauerstabilen Filterbereich zu gewährleisten, ist in mindestens einer Fluiddurchgangsöffnung benachbart zur Sieblage in der flächigen metallischen Dichtungslage mindestens eine Abstützvorrichtung für die Sieblage ausgebildet.
Die Abstützvorrichtung ist dabei immer als ein in die Durchgangsöffnung ragender Vorsprung in einer der Sieblage benachbarten flächigen metallischen Dichtungslage ausgebildet, dieser kann einfach nur in die Durchgangsöffnung hineinragen oder aber auch als Steg zwei Seiten einer Durchgangsöffnung verbinden und diese in der betreffenden flächigen metallischen Dichtungslage teilen. Der mindestens eine Vorsprung stellt dabei kein separates oder separat gefertigtes Bauteil dar, sondern setzt sich materialeinheitlich aus der betreffenden flächigen metallischen Dichtungslage bzw. aus deren Rand fort.
In einer ersten Ausführungsform ist die mindestens eine Fluiddurchgangsöffnung als abgerundetes konvexes Polygon ausgebildet, das n Polygonecken aufweist. Ein abgerundet konvexes Polygon ist dabei so zu verstehen, dass die Ecken eines konvexen Polygons abgerundet sind, da beim Stanzen von Öffnungen in metallischen Blechlagen grundsätzlich mit seitlich abgerundeten Stempeln gearbeitet werden muss, um eine akzeptable Werkzeugstandzeit zu erreichen. Hieraus resultieren abgerundete Ecken auch im fertig gestanzten Teil. Die hierbei verwendeten Radien betragen üblicherweise zwischen 0,3 und 1 mm. Die n Polygonecken entsprechen also keinen tatsächlich vorhandenen Ecken, sondern sind als virtuelle Ecken zu verstehen, die sich in den Schnittpunkten von Linien ergeben, die die Seiten des Polygons ohne Berücksichtigung der Abrundung fortführen. Dies gilt auch für die weiteren, in der Folge genannten polygonalen Fluiddurchgangsöffnungen.
Bei der konvex-polygonalen Fluiddurchgangsöffnung dieses ersten Ausführungsbeispiels ist die mindestens eine Abstützvorrichtung in mindestens einer der der Sieblage benachbarten flächigen metallischen Dichtungslagen bevorzugt als ein aus dem Rand bzw. aus zwei unterschiedlichen und voneinander beabstandeten Randabschnitten der Fluiddurchgangsöffnung vorspringender Steg ausgebildet, der das Polygon teilt und mindestens eine Polygon-Diagonale kreuzt, die zwei Polygonecken verbindet, wobei die Polygonecken bei höheren Polygonen nicht die einander benachbarten Polygonecken sein sollen. Vielmehr sind sie vorteilhafterweise bei gerader Anzahl n der Polygonecken um n/2 Polygonecken beabstandet beziehungsweise bei ungerader Anzahl n der Polygonecken um n/2 + 1/2 Polygonecken beabstandet. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Steg eine gute Abstützung der benachbarten Sieblage bewirkt.
Es ist dabei besonders bevorzugt, wenn der mindestens eine Steg der mindestens einen Abstützvorrichtung nicht nur eine solche Polygon-Diagonale, sondern eine Mindestanzahl derartiger Polygon-Diagonalen kreuzt, wie sich beim Runden von n/3 bei ungeraden n und von n/6 bei geraden n ergibt. Die Unterscheidung ergibt sich daraus, dass bei geradem n jeweils zwei Diagonalen zusammenfallen.
Als Extremform eines abgerundet-konvexen Polygons ist bei gegen Unendlich gehendem n ein Kreis anzusehen. Als vorteilhafte Abstützvorrichtung für die Sieblage im Bereich einer runden Fluiddurchgangsöffnung kann also ein Steg eingesetzt werden, der zwei Seiten der runden Fluiddurchgangsöffnung in einer der Sieblage benachbarten flächigen metallischen Lage verbindet. Hinsichtlich der Position des Steges in der Durchflussöffnung können unterschiedliche Stegformen betrachtet werden. Dies sind zum einen Stegformen, die ihre Breite über ihren Verlauf maximal um einen Faktor 2 ändern. Hier sind die einander benachbarten Anschlusspunkte des Stegs mit dem eigentlichen Kreis um mindestens 120° des Kreisumfangs voneinander entfernt. Zum anderen gibt es Stegformen, die in ihrem Verlauf ihre Breite um mehr als den Faktor 2 ändern, sich insbesondere in ihrem äußeren Randbereich stark verbreitern. Hier ist es ausreichend, wenn die einander benachbarten Anschlusspunkte der beiden Stegenden um 90° voneinander entfernt sind.
Werden anstelle der vorgenannten Anschlusspunkte diejenigen Punkte betrachtet, an denen der Steg seine halbe Breite aufweist und an denen diese Mitte oder auch Mittellinie des Steges auf die gedachte Fortsetzung des Kreisumfangs trifft, so liegen diese beiden Punkte im erstgenannten Fall (Breitenänderungsfaktor des Steges ≤ 2) um mindestens 150° des Kreisumfangs auseinander, im letztgenannten Fall (Breitenänderungsfaktor des Steges > 2) um mindestens 120°.
Vergleichbares ergibt sich, wenn ein Oval als Extremform eines abgerundet-konvexen Polygons als Form der Fluiddurchgangsöffnung vorliegt.
Ist die mindestens eine Fluiddurchgangsöffnung hingegen abgerundet konkav polygonal, zeigt also mindestens eine Ecke des Polygons zu dessen Innerem und weist dieses Polygon mindestens eine Engstelle auf, so ist die Abstützvorrichtung vorzugsweise als ein aus dem Rand der Fluiddurchgangsöffnung vorspringender Steg ausgebildet, der das Polygon im Bereich der mindestens einen Engstelle überspannt und teilt. Wiederum ist diese mindestens eine Abstützvorrichtung in mindestens einer der der Sieblage benachbarten flächigen metallischen Dichtungslagen ausgebildet.
Selbstverständlich ist es bei länglichen Fluiddurchgangsöffnungen auch möglich, dass mehr als ein Steg für eine solche Fluiddurchgangsöffnung als Abstützvorrichtung vorgesehen wird. Bei konvex-polygonalen Fluiddurchgangsöffnungen lassen sich mehrere Stege bevorzugt so anordnen, dass das zuvor für die gesamte Fluiddurchgangsöffnung Gesagte nun auf einen Bereich zutreffen soll, der sich zwischen einander übernächsten Stegen erstreckt oder zwischen einem Rand der Fluiddurchgangsöffnung und dem hierzu übernächsten Steg. Hier sind die Stege vorzugsweise im Wesentlichen nebeneinander angeordnet, weichen in ihrer Haupterstreckungsrichtung also bevorzugt um maximal 45° voneinander ab. Bei konkav-polygonalen Fluiddurchgangsöffnungen sind die Stege bei länglichen oder mehrfach gewinkelten Grundformen bevorzugt ebenfalls im Bereich von Engstellen ausgebildet.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ergibt sich bei im Wesentlichen runden Fluiddurchgangsöffnungen dadurch, dass die Abstützvorrichtung für die Sieblage mindestens ein aus dem Rand der Fluiddurchgangsöffnung einer der flächigen metallischen Dichtungslagen abzweigender Vorsprung ist. Dieser mindestens eine Vorsprung springt dabei in dieser flächigen metallischen Dichtungslage maximal um 1/3 des Kreisdurchmessers der Fluiddurchgangsöffnung vom virtuell fortlaufenden Umfangskreis in die vom virtuell fortlaufenden Umfangskreis umgebene Fläche vor.
Diese Ausführungsform der Abstützvorrichtung in einem erfindungsgemäßen Steuerungssystem umfasst vorzugsweise zwei bis acht Vorsprünge. Dabei sind die einzelnen Vorsprünge zu den benachbarten Vorsprüngen beabstandet. Insbesondere sind die einzelnen Vorsprünge um mindestens 15°, bevorzugt mindestens 20° des Kreisumfangs des virtuell fortlaufenden Umfangskreises zueinander beabstandet. Es ergibt sich somit, dass die Vorsprünge insgesamt über maximal 240° des Kreisumfangs des virtuell fortlaufenden Umfangskreises vorspringen.
Unabhängig von der Grundform der Fluiddurchgangsöffnung sieht eine Ausführungsform der Abstützvorrichtung für die Sieblage vor, dass diese aus mindestens einem aus dem Rand der Fluiddurchgangsöffnung einer der Sieblage benachbarten flächigen metallischen Dichtungslagen abzweigender Vorsprung besteht. Dieser verringert die Durchflussfläche der Fluiddurchgangsöffnung in dieser der Sieblage benachbarten flächigen metallischen Dichtungslage dabei um 5 bis 20% gegenüber der Durchflussfläche der fortlaufenden Fluiddurchgangsöffnung der anderen der Sieblage benachbarten flächigen metallischen Dichtungslage.
Grundsätzlich ist es für das Steuerungssystem vorteilhaft, wenn die mindestens eine Fluiddurchgangsöffnung in mindestens einer der flächigen metallischen Dichtungslagen von mindestens einem Dichtmittel umgeben ist. Das Dichtmittel ist dabei bevorzugt zumindest in einer an die Sieblage angrenzenden Dichtungslage vorgesehen. Eine weitere Verbesserung ergibt sich, wenn ein solches Dichtmittel in beiden an die Sieblage angrenzenden Dichtungslagen vorgesehen ist oder wenn beide den kanalführenden Bauteilen zugewandten Dichtungslagen der Zwischenplatte solche Dichtmittel aufweisen. Mündet die Fluiddurchgangsöffnung in einem an die Zwischenplatte angrenzenden kanalführenden Bauteil nicht in einer Öffnung, sondern in einem Kanal oder Kanalabschnitt, der sich in der Grenzfläche zwischen der Zwischenplatte und dem kanalführenden Bauteil über eine Länge erstreckt, die größer ist als das Vierfache seiner Breite, so ist es vorteilhaft, wenn ein auf der diesem kanalführenden Bauteil zugewandten Seite der Sieblage ausgebildete mindestens eine Dichtmittel nicht nur die Durchflussöffnung umlaufend umgibt, sondern fortlaufend auch den Kanal oder Kanalabschnitt in dem angrenzenden kanalführenden Bauteil.
Vorteilhafterweise ist das mindestens eine Dichtmittel eine in eine der flächigen metallischen Dichtungslagen eingeformte Sicke. Die Sicke kann dabei als Vollsicke mit einem näherungsweise U- oder wannenförmigen Querschnitt oder als Halbsicke mit einem näherungsweise flachen z-förmigen Querschnitt ausgeführt sein. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Sicke als komplexes Sickensystem ausgebildet ist, das sich mit Verzweigungen und Kreuzungen in der flächigen metallischen Dichtungslage erstreckt, wobei an Verzweigungspunkten oder Kreuzungspunkten Vollsicken in Halbsicken und umgekehrt übergehen können. Insbesondere zum Außenrand der Zwischenplatte hin ist das komplexe Sickensystem dabei geschlossen. Vorzugsweise weist das komplexe Sickensystem jedoch auch im Inneren Abschnitte auf, die in sich geschlossen sind, insbesondere solche Abschnitte, die Durchflussöffungen und ggf. fortlaufend Kanalabschnitte umgeben.
Alternativ oder ergänzend ist das Dichtmittel eine auf mindestens einer der Oberflächen mindestens einer der flächigen metallischen Dichtungslagen insbesondere abschnittsweise in einem Muster aufgebrachte Polymer-basierte Beschichtung. Auch hier ist das Beschichtungsmuster vorzugsweise komplex mit Verzweigungen und Kreuzungen und weist neben einer geschlossenen Linie beabstandet umlaufend um den Außenrand auch weitere Abschnitte auf, die in sich geschlossen sind und Durchgangsöffnungen und ggf. fortlaufend Kanalabschnitte umgeben. In dieser ersten Variante ist die partielle Beschichtung also das einzige Dichtmittel. In einer zweiten Variante sind die Sicken bzw. ist das komplexe Sickensystem zumindest abschnittsweise auf mindestens einer ihrer Oberflächen mit einer Beschichtung versehen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Beschichtungen über den eigentlichen Sickenbereich seitlich hinausragen, beispielsweise um jeweils eine halbe bis eine ganze Sickenbreite zu beiden Seiten. Prinzipiell ist es auch möglich, wenn eine der Sieblage benachbarten flächigen metallischen Dichtungslage Abschnitte aufweist, in denen beschichtete oder unbeschichtete Sicken als Dichtmittel eingeformt sind und daneben andere Abschnitte aufweist, in denen eine partielle Beschichtung auf einer oder beiden Oberflächen das einzige Dichtmittel in diesen Abschnitten darstellt.
Neben den gesickten und/oder beschichteten Dichtungslagen, im Folgenden auch als Aktivlage bezeichnet, kann die Zwischenplatte auch mindestens eine weitere Dichtungslage aufweisen, die außer den Durchgangsöffnungen keine Struktur aufweist und entweder keine Beschichtung aufweist oder auf mindestens einer ihrer Oberflächen im wesentlichen vollflächig mit einer polymerbasierten Beschichtung vergleichbar der partiellen Beschichtung der Aktivlagen oder mit einer metallbasierten Beschichtung, etwa einer Verzinkung, versehen ist. Im Wesentlichen vollflächig ist dabei so zu verstehen, dass die Ränder von Durchgangsöffnungen in einem schmalen Bereich ausgespart oder von der Beschichtung befreit sein können, damit sich im Betrieb keine Partikel lösen, die dann beispielsweise eine zusätzliche Beladung für die Siebe der Zwischenplatte darstellen würden. Diese unstrukturierte weitere Dichtungslage wird häufig als Distanzlage bezeichnet, da es eine ihrer Aufgaben ist, die Gesamthöhe der Zwischenplatte zu bestimmen. Daneben dient sie, insbesondere bei gesickten Abdichtlagen auch der Entkopplung der Dichtlinien der auf ihren beiden Oberflächen direkt oder indirekt angeordneten Aktivlagen, da sie üblicherweise eine ausreichende Dicke und Biegesteifigkeit aufweist. Im Folgenden wird diese unstrukturierte Dichtungslage an manchen Stellen auch als Distanzlage bezeichnet.
Für die partielle Beschichtung werden vorteilhafterweise Beschichtungsmaterialien eingesetzt, die FPM (Fluorelastomer, z. B. Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylen-Copolymer), Silicon-Kautschuk oder NBR-Kautschuk (Acryl-Butadien-Kautschuk), PUR (Polyurethan), NR (Naturkautschuk), FFKM (Perfluorkautschuk), SBR (Styrol-Butadien-Kautschuk), BR (Butylkautschuk), FVSQ (Fluorsilicon), CSM (Chlorsulfoniertes Polyethylen), Siliconharz und/oder Epoxidharz oder Mischungen der vorgenannten Stoffe enthalten. Bevorzugte Beschichtungshöhen liegen zwischen 15 und 60 μm, insbesondere zwischen 20 und 40 μm.
In einer weiteren Ausführungsform ist die partiell aufgebrachte polymer-basierte Beschichtung eine geschäumte Beschichtung, die sich durch eine besonders große Elastizität und Anpassungsfähigkeit auszeichnet. Insbesondere handelt es sich um eine geschäumte Beschichtung auf NBR- oder FPM-Basis.
Die erfindungsgemäßen Steuerungssysteme weisen in den seltensten Fällen in allen Fluiddurchgangsöffnungen einen Fluidstrom nur von einer ersten Oberfläche der Zwischenplatte zur gegenüberliegenden zweiten Oberfläche der Zwischenplatte bzw. vom ersten kanalführenden Bauteil zum zweiten auf. Vielmehr werden sie in den meisten Fällen sowohl Fluiddurchgangsöffnungen, in denen der Fluidstrom von der ersten zur zweiten Oberfläche erfolgt als auch Fluiddurchgangsöffnungen, in denen der Fluidstrom von der zweiten zur ersten Oberfläche der Zwischenplatte erfolgt, aufweisen. In diesem Fall weist die Zwischenplatte bevorzugt mindestens zwei Fluiddurchgangsöffnungen auf, die jeweils beide eine Abstützvorrichtung aufweisen, wobei die beiden Abstützvorrichtungen in unterschiedlichen, der Sieblage benachbarten flächigen metallischen Dichtungslagen ausgebildet sind. Es ist also mindestens eine Abstützvorrichtung für einen Sieblagenabschnitt vorhanden, der von der ersten zur zweiten Oberfläche durchströmt wird, wobei die Abstützvorrichtung hier auf der zur zweiten Oberfläche der Zwischenplatte weisenden zur Sieblage benachbarten flächigen metallischen Dichtungslage vorgesehen ist. Weiter ist in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel mindestens eine Abstützvorrichtung für einen anderen Sieblagenabschnitt vorhanden, der von der zweiten zur ersten Oberfläche durchströmt wird, hier ist die Abstützvorrichtung entsprechend in der zur ersten Oberfläche der Zwischenplatte weisenden der Sieblage benachbarten flächigen metallischen Dichtungslage vorgesehen.
Darüber hinaus können auch Fluiddurchgangsöffnungen vorhanden sein, in denen das Fluid je nach Betriebs- oder Schaltzustand in die eine oder andere Richtung strömt. Insbesondere wenn der Fluidstrom in zumindest eine der Richtungen mit hohem Druck erfolgt, kann es bei dieser Variante vorteilhaft sein, wenn auf beiden Seiten der Sieblage in der jeweils benachbarten flächigen metallischen Dichtungslage eine Abstützvorrichtung, insbesondere eine stegförmige Abstützvorrichtung, vorhanden ist. Die beiden insbesondere stegförmigen Abstützvorrichtungen überlappen hier bei Projektion in die Ebene der Sieblage zumindest abschnittweise, so dass sie den Durchflussquerschnitt nicht übermäßig verringern. Vorzugsweise überlappen sie jedoch vollflächig, so dass unabhängig von der Durchströmungsrichtung eine gute Abstützung des Siebs gewährleistet ist ohne dass der Durchflussquerschnitt zusätzlich verkleinert wird.
Die Sieblage ist vorzugsweise aus einem Maschenmaterial gebildet. Ein Maschenmaterial im Sinne dieser Erfindung umfasst nicht nur ein Gestrick, Gewirk, Gelege oder Gehäkel, sondern insbesondere auch ein Gewebe. Hierbei sind Leinen- oder Köperbindungen bevorzugt. Neben einem unbehandelten Gewebe kann insbesondere auch ein zumindest abschnittsweise verpresstes Gewebe Verwendung finden. Besonders vorteilhaft in seiner Herstellung ist in diesem Zusammenhang ein kalandriertes Gewebe. Durch das Verpressen bzw. Kalandrieren des Maschenmaterials kommt es zu einer Verringerung der Materialstärke. Die Dicke des Maschenmaterials der Sieblage wird dabei um 25 bis 70%, bevorzugt um 35 bis 55% relativ zur Ausgangsdicke reduziert. Die Fadenstärke nach Verpressung muss in ihrer geringsten Erstreckungsrichtung mindestens 30 μm betragen, damit es nicht zur Zerstörung des Maschenmaterials kommt. Größere Fadenstärken, etwa 80 bis 150 μm, bevorzugt bis 120 μm, sind deshalb bevorzugt. Alternativ kann die Sieblage auch aus einem flächigen Material bestehen, in das die Sieblöcher eingebracht wurden, beispielsweise eingeätzt wurden oder nach Art eines Spießblechs eingeformt wurden. Dabei beträgt der Lochdurchmesser 120 bis 200 μm, bevorzugt 120 bis 150 μm. Die Abstände der Löcher werden bevorzugt so gewählt, dass eine offene Fläche von ≥ 30%, bevorzugt ≥ 35% resultiert.
Besteht die Sieblage aus einem Gewebe, so weist dieses bevorzugterweise eine Maschenweite von 100 bis 250 μm. Als besonders vorteilhaft sowohl im Hinblick auf den Druckabfall als auch auf die Größe der zurückgehaltenen Partikel haben sich Siebe mit einer Maschenweite von 120 bis 160 μm herausgestellt.
Eine erste vorteilhafte Variante sieht vor, dass das Maschenmaterial ein Kunstfasermaschenmaterial, wobei eine Vielzahl von Fasern geeignet ist. Hierzu zählen Polyester (PES), insbesondere Polybutylenterephthalat (PBT) und Polyethylenterephthalat (PET), Polyamid, insbesondere Aramid (AF) und Nylon, Phthalsäureanhydrid (PSA), Polyphthalamid (PPA), Polyphenylensulfid (PPS), Polyyimid (PI), Polyetherimid (PEI), Polyetheretherketon (PEEK), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polysulfon (PSU), Polyacrylnitril (PAN), Polyamidimid (PAI). Daneben kommen auch Kohlenstoff-(CF) und Glasfaser zum Einsatz, und zwar sowohl als eigenständige Fasern als auch als Verstärkung für die oben genannten Faserwerkstoffe oder für Polyethylen-(PE), Polypropylen-(PP), Polystyrol-(PS), Polycarbonat-(PC), Polymethylmethacrylat-(PMMA), Epoxidharz-(EP) oder auf ungesättigten Polyestern (UP) basierten Faserwerkstoffen. Es können dabei bezogen auf die einzelne Faser Compounds, Copolymere und Blends aus o. g. Werkstoffen zum Einsatz kommen. Bei Geweben bietet sich darüber hinaus die Möglichkeit, unterschiedliche Fasern als Kett- und Schussfäden zu verwenden. Bevorzugt sind Polyester- und/oder PTFE-Gewebe, wobei solche Mischgewebe besonders bevorzugt werden, die Polyesterfäden als Schlussfäden und PTFE-Fäden als Kettfäden oder umgekehrt verwenden.
In einer zweiten vorteihaften Variante ist das Maschenmaterial hingegen ein Metallmaschenmaterial, insbesondere ein Stahlmaschenmaterial. Vorzugsweise wird ein Metalldraht mit einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 850 N/mm² eingesetzt. Das Maschenmaterial weist keine ganzflächige Beschichtung auf, die die Maschen füllt. Der Faden des Maschenmaterials kann jedoch abschnittsweise oder vollständig beschichtet sein. Wesentlich dabei ist aber, dass die Maschen überall offen bleiben.
Die flächigen metallischen Dichtungslagen können aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt sein. Aufgrund der größeren Zugfestigkeit sind Dichtungslagen vorteilhaft, die aus Stahl bestehen, beispielsweise aus einem Kohlenstoffstahl oder einem federharten Stahl. Federharter Stahl wird insbesondere für gesickte Aktivlagen eingesetzt, aber auch hierfür sind Kohlenstoffstähle geeignet. Die Lagenstärken betragen hier vorzugsweise zwischen 0,15 und 0,3 mm. Für Distanzlagen, insbesondere bei Dicken von mehr als 0,5 mm, werden dagegen bevorzugt Kohlenstoffstähle eingesetzt, hier können aber auch Bleche aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung Verwendung finden. Da die flächigen metallischen Dichtungslagen vorzugsweise nur partiell mit einer polymerbasierten Beschichtung beschichtet sind, sind korrosionsunempfindliche Materialien für diese Lagen bevorzugt, beispielsweise Edelstahl oder verzinkter Stahl.
Hinsichtlich der Gesamtgestaltung der Zwischenplatte ergeben sich je nach Anwendungsfall und insbesondere nach Verlauf der Kanäle und Anordnung der Fluidöffnungen in den kanalführenden Bauteilen mehrere Möglichkeiten.
Bei relativ ähnlichen Anordnungen der Fluidöffnungen und Verläufen der Kanäle in beiden an die Zwischenplatte angrenzenden kanalführenden Bauteilen ist es möglich, identische oder im Wesentlichen identische Verläufe der Dichtmittel auf beiden Oberflächen der Zwischenplatte vorzusehen. Hier ist es vorteilhaft, wenn die Zwischenplatte genau zwei flächige metallische Dichtungslagen, also Aktivlagen und eine dazwischen angeordnete Sieblage aufweist. Hier wird für die beiden flächigen metallischen Aktivlagen vorzugsweise ein Stahlblech verwendet.
Sind die Verläufe der Kanäle und die Positionen der Fluidöffnungen in den beiden an die Zwischenplatte angrenzenden kanalführenden Bauteilen jedoch sehr unterschiedlich, so sind unterschiedliche Verläufe der Dichtmittel fast immer unumgänglich. In dieser Situation ist es vorteilhaft, wenn die Zwischenplatte mindestens eine Distanzlage enthält, die ausreichend dick und biegefest ist, damit sie die Dichtlinien auf beiden Oberflächen der Zwischenplatte, d. h. die Linien entlang derer die Schraubenkräfte als Linienpressung auf die Dichtungslagen und zwischen die kanalführenden Bauteile und die Zwischenplatte eingeleitet werden, gegeneinander entkoppelt. Hier ist es also vorteihaft, wenn die Zwischenplatte mindestens drei flächige metallische Dichtungslagen und eine dazwischen angeordnete Sieblage aufweist, so dass sich als Abfolge eine aussen liegende Aktivlage, eine Distanzlage, eine Sieblage und eine zweite, auf der anderen Aussenseite liegende Aktivlage ergibt. Dies erlaubt eine flexible Einstellung der Gesamtdicke der Zwischenplatte. Wie im vorgenannten Beispiel bestehen auch hier mindestens eine, bevorzugt aber mindestens zwei Dichtungslagen, insbesondere die Aktivlagen aus Stahl. Die dritte Lage, also insbesondere die Distanzlage, kann dagegen aus Stahl, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt werden.
Die Lagen der mehrlagigen Zwischenplatte werden vor Montage zwischen den kanalführenden Bauteilen vorteilhafterweise mit den Methoden des Stands der Technik, wie sie bei metallischen Flachdichtungen bekannt sind, verbunden, d. h. Schweißen, Nieten und/oder Clinchen sowie andere formschlüssige Verbindungsmethoden.
Neben den vollflächig offenen Durchgangsöffnungen für Befestigungsmittel kann die Zwischenplatte des erfindungsgemäßen Steuerungssystems noch weitere vollflächig offene Durchgangsöffnungen aufweisen, insbesondere für Fluide, die keiner Filterung bedürfen. Bei diesen vollflächig offenen Durchgangsöffnungen ist also auch die Sieblage ausgespart.
Anwendungen findet das erfindungsgemäße Steuerungssystem insbesondere im Kraftfahrzeugbereich, insbesondere als Steuerungssystem von Getrieben, bevorzugt von hydraulischen Getrieben. Dabei hält die Sieblage insbesondere Abriebpartikel im Ölkreislauf zurück.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Diese Zeichnungen dienen lediglich der Illustration bevorzugter Ausführungsbeispiele, ohne dass die Erfindung auf diese beschränkt wäre. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile. Die Darstellungen sind schematischer Natur, müssen also weder maßstäblich sein noch normgemäßen technischen Zeichnungen entsprechen. Vielmehr wurde zur Verdeutlichung von Details gerade auf die Darstellung von im Hintergrund liegenden Kanten und ähnlichem verzichtet.
In den Zeichnungen zeigen schematisch:
1: in drei Teilansichten ein Steuerungssystem des Stands der Technik;
2: in fünf Teilansichten eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems;
3: drei mögliche Lagenaufbauten von Zwischenplatten erfindungsgemäßer Steuerungssysteme;
4: eine Draufsicht auf eine Zwischenplatte eines Steuerungssystems des Stands der Technik;
5: in drei Teilansichten eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems;
6: eine Draufsicht auf eine Zwischenplatte einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems sowie eine zugehörige Detaildarstellung;
7: in drei Teilansichten eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems; und
8: Beispiele von Steggestaltungen in Zwischenplatten erfindungsgemäßer Steuerungssysteme.
1 zeigt ein Steuerungssystem des Stands der Technik, dabei gibt Teilfigur 1-a eine Draufsicht auf die Zwischenplatte 100 des Steuerungssystems wieder. Teilfigur 1-b zeigt in einer Schnittansicht Ausschnitte aus den beiden kanalführenden Bauteilen 102, 103 ebenso wie aus der dazwischenliegenden Zwischenplatte 100, wobei der gezeigte Abschnitt in Bezug auf die Zwischenplatte 100 dem Schnitt A-A aus 1-a entspricht. 1-c widmet sich wiederum nur der Zwischenplatte 101 und zeigt den in 1-b mit gestricheltem Rand hervorgehobenen Bereich der Zwischenplatte 101 im Detail.
Aus 1 wird deutlich, dass die Zwischenplatte eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist, wobei sich zunächst die Durchgangsöffnungen 113 für Befestigungsmittel, mittels denen die Zwischenplatte 101 an den kanalführenden Bauteilen 102, 103 oder durch diese hindurch an weiteren Bauteilen befestigt wird, und die Durchgangsöffnungen 111, 112 für Fluide voneinander unterscheiden lassen. Bei den Fluiden handelt es sich in erster Linie oder ausschließlich um Hydraulikfluid, also üblicherweise Hydrauliköl. Ein Teil der Durchgangsöffnungen für Fluide, nämlich die Durchgangsöffnungen 111, wird dabei zusätzlich von einem Sieb überspannt, das eine ausreichende Maschenweite für den Durchlass des betreffenden Fluids aufweist, dessen Maschenweite jedoch gleichzeitig ausreichend eng für das Festhalten von im Fluid mitgetragenen Partikeln ist. Hierbei handelt es sich insbesondere um Partikel, die in der Anfangsphase des Betriebs eines neuen Getriebes losgelöst werden und die keinesfalls in den kanalführenden Bauteilen zu Ventilen, Schiebern oder dergleichen weitergetragen werden dürfen, da sie diese blockieren können. Daneben weist die Zwischenplatte 101 eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 112 auf, die ohne Sieb auskommen. Hier ist die Sieblage 104 entsprechend ausgespart. Die Durchgangsöffnungen können je nach der zu übergebenden Fluidmenge und der Form der Öffnungen in den angrenzenden Bauteilen unterschiedliche Formen aufweisen, wie anhand dreier Fluiddurchgangsöffnungen mit Sieb 111 verdeutlicht wird. Die Fluiddurchgangsöffnung 111a weist eine abgerundet rechteckige Form auf, deren Längserstreckung mehr als doppelt so groß ist wie ihre Breitenerstreckung. Es handelt sich also näherungsweise um ein konvexes Polygon der Eckenzahl n = 4. Die Fluiddurchgangsöffnung 111b weist ebenfalls abgerundete Ecken auf und kann näherungsweise als konkaves Polygon mit n = 8 Ecken betrachtet werden. Die Konkavität des Polygons hat zur Folge, dass das Polygon eine Engstelle aufweist. Bei der Fluiddurchgangsöffnung 111c handelt es sich um eine kreisrunde Öffnung, die auch als Polygon mit unendlich vielen Ecken behandelt werden kann.
In der Draufsicht der 1-a sind weiterhin zwei auskragende Bereiche hervorgehoben, in denen Elemente 114 angeordnet sind, die der Verbindung der Einzellagen der Zwischenplatte 101 untereinander dienen. Darüber hinaus ist ein vielfach verzweigtes Netz von Sicken 163 auf der dem Betrachter zugewandten Seite der Zwischenplatte erkennbar, gestrichelt scheint ein zweites, ebenfalls vielfach verzweigtes Netz von Sicken auf der dem Betrachter abgewandten Oberfläche der Zwischenplatte 100 durch. Beide Sickensysteme dienen der Abdichtung der Fluiddurchgangsöffnungen, in denen zwar prinzipiell dasselbe Hydraulikfluid fließt, das aber in den einzelnen Fluiddurchgangsöffnungen bzw. den davon abzweigenden Kanalabschnitten unterschiedliche Drücke und Fließgeschwindigkeiten zum Steuern von Siebern, Ventilen etc. aufweisen kann und deshalb einer Abdichtung bedarf. Ebenso soll die Zwischenplatte nach außen hin abgedichtet werden.
Teilfigur 1-b verdeutlicht, wie sich in den beiden kanalführenden Bauteilen 102, 103 die Kanäle 120, 130 durch die Zwischenplatte 1 hindurch fortsetzen. Dabei verlaufen die Kanäle im oberen kanalführenden Bauteil 120 im gezeigten Schnitt überwiegend quer zur Zeichnungsebene, während im unteren kanalführenden Bauteil 130 im rechten und im linken Bildabschnitt jeweils in der Zeichnungsebene verlaufende Kanäle 130 gezeigt sind, die durch die Zwischenplatte 101 hindurch mehrere Kanäle 120 des oberen kanalführenden Bauteils verbinden.
Sowohl aus der Schnittdarstellung der Teilfigur 1-b als auch aus dem in Teilfigur 1-c gezeigten Ausschnitt der Zwischenplatte 101 ist ersichtlich, dass die Sieblage 104 zwischen der oberen Aktivlage 106 und der Distanzlage 105 verbaut ist und unterhalb der Distanzlage 105 eine weitere Aktivlage 107 verbaut ist. Die obere und untere Aktivlage 106, 107 weisen dabei jeweils Sicken 163, 173 auf, die benachbart zu Durchgangsöffnungen 111, 112 für Fluide verlaufen und so deren Abdichtung bewerkstelligen. Aus 1-b wird deutlich, dass nur in den Bereichen, in denen die jeweilige Oberfläche der Zwischenplatte auf einem kanalführenden Bauteil aufliegt, Sicken vorgesehen sind.
Wie bereits zuvor geschildert, weisen ein Teil der Durchgangsöffnungen 111 für Fluide Siebe 104 auf, ein anderer Teil der Durchgangsöffnungen 111 für Fluide kommt ohne derartige Siebe aus. Fließt Fluid durch die Durchgangsöffnungen, die von einem Abschnitt der Sieblage 104 überspannt sind, so wird der betreffende die Durchgangsöffnung abdeckende Abschnitt der Sieblage 104 mit Druck belastet und dies umso mehr, je höher der Fluiddruck ist und auch je stärker er pulsiert. Hierbei kommt es zu einem Längen des Maschenmaterials der Sieblage 104 und das Maschenmaterial wölbt sich über die Ebene hinaus, die es ansonsten zwischen den flächigen metallischen Lagen 105, 106, 107 der Zwischenplatte 101 aufspannt. Der Effekt wird verstärkt, wenn das Fluid in einer Fluiddurchgangsöffnung 111 nicht immer in dieselbe Richtung fließt oder ruht, sondern in der betreffenden Fluiddurchgangsöffnung 111 je nach Betriebszustand ruht oder in die eine oder andere Richtung fließt. Bei jeder Richtungsumkehr kann der betreffende aus der Ebene zwischen den an die Sieblage 104 angrenzenden flächigen metallischen Lagen 105, 106 ragende Abschnitt der Sieblage 104 umgeklappt werden und erfährt dabei insbesondere in seinem Randbereich, in dem er an der benachbarten flächigen metallischen Dichtungslage 105, 106 anliegt eine linienförmige Verpressung am umlaufenden Rand der Durchgangsöffnung 111 in der betreffenden Dichtungslage 105, 106. Dies allein kann im Dauerbetrieb bei häufigen Lastwechseln zu einer Ermüdung des Maschenmaterials und zum Brechen einzelner Fäden bzw. Drähte führen. Sind erst einmal mehrere Fäden bzw. Drähte abgetrennt, so wird der freigetrennte Randabschnitt noch leichter in die beiden Richtungen gedrückt und die angrenzenden Fäden bzw. Drähte reißen umso einfacher nach. Dies hat zum einen zur Folge, dass in der betreffenden Durchgangsöffnung 111 keine Partikel mehr festgehalten werden können und die Sieblage 104 somit ihre Aufgabe nicht mehr wahrnehmen kann. Schlimmer noch können einzelne Draht- oder Fadenabschnitte abgetrennt werden, die dann ihrerseits im Fluidkreislauf mitgetragen werden und selbst zur Blockade von Schiebern, Ventilen und dergleichen führen können.
Der Effekt kann noch verstärkt werden, wenn am Rand der Fluiddurchgangsöffnung 111 in den benachbarten Dichtungslagen übermäßige Grate vorhanden sind, also beispielsweise Stanzgrate, die beim Ausstanzen der Durchgangsöffnung im betreffenden Blech gebildet werden und zwar insbesondere auf der Seite des Blechs, die dem Werkzeugeintritt entgegengesetzt ist.
Dies ist in hydraulischen Steuerungssystemen nicht hinnehmbar. Die Erfindung tritt dem entgegen, indem in der der Sieblage benachbarten flächigen metallischen Dichtungslage der Steuerplatte mindestens eine Abstützvorrichtung vorgesehen wird, die das Aufwölben und Längen der Sieblage verhindert. 2 verdeutlicht dies anhand eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems. Die Draufsicht der 2-a zeigt eine grundsätzlich der in 1-a dargestellten Zwischenplatte 101 vergleichbare Zwischenplatte 1, die nun aber an besonders belasteten Durchflussöffnungen 11, beispielsweise an der Engstelle 47, Stege 41 aufweist, die vom Rand der Durchflussöffnung 11 vorspringen und diese überbrücken. Die kanalführenden Bauteile 2, 3 der 2 entsprechen dabei den kanalführenden Bauteilen 102, 103 der 1, auch im Hinblick auf die Lage und Größe von Durchgangsöffnungen und Kanälen 20, 30.
Die Anordnung und Gestaltung der Abstützvorrichtungen für die Sieblagen-Abschnitte ist in den nachfolgenden Teilfiguren der 2 im Detail dargestellt. In 2-b und 2-c wird deutlich, dass die weiter links liegende von einem Sieb überspannte Durchgangsöffnung 11 nur geringen Drücken und/oder keinen Änderungen der Durchflussrichtung des Fluids ausgesetzt ist und deshalb keine zusätzliche Abstützung benötigt. Die rechts daneben liegende Durchgangsöffnung 11', die zur Kennzeichnung ihrer Form in 2-a als Durchgangsöffnung 11a bezeichnet ist, ist ebenfalls von einem Sieb überspannt. Sie weist anders als die Durchgangsöffnung 11 eine hohe Druckbelastung von unten nach oben sowie Änderungen der Durchflussrichtung auf, wobei der bei Fluss nach unten anliegende Druck deutlich niedriger ist als der bei Flussrichtung nach oben anliegende Druck. Um einer Beschädigung der Sieblage 4 im Bereich dieser Fluiddurchgangsöffnung 11' vorzubeugen wird diese deshalb in der in Hauptflussrichtung hinter der Sieblage 4 liegenden flächigen metallischen Dichtungslage 6 von einem Steg 41' überspannt, der die beiden Längsseiten der Durchgangsöffnung 11' ungefähr auf halber Längserstreckung der Durchgangsöffnung 11' verbindet. Der Steg 41' weist eine Breite auf, die ungefähr 1/6 der Längserstreckung der Durchgangsöffnung erstreckt und verringert somit deren Durchflussfläche nicht übermäßig. Auch wenn die Durchgangsöffnung 11' im Bereich der Dichtungslage 6 vom Steg durchtrennt und in zwei Teile geteilt wird, so wird diese dennoch als eine einzige Durchgangsöffnung betrachtet, da sie sich, wie in 2-b verdeutlicht, nach oben und unten jeweils in einem einzigen Kanal 20 bzw. 30 in den kanalführenden Bauteilen 2 bzw. 3 fortsetzt. Bereits die einseitige Fortsetzung in nur einem einzigen Kanal genügt, damit eine auf obige Weise geteilte Durchgangsöffnung dennoch als eine einzige Fluiddurchgangsöffnung 11 betrachtet wird.
Während der Steg 41' in 2-b wie eine komplette Abdeckung der Fluiddurchgangsöffnung 11' erscheint, wird bei Betrachtung des hierzu rechtwinkligen Schnittes der 2-d deutlich, dass der Steg 41' die Fluiddurchgangsöffnung 11' nur abschnittsweise überdeckt.
Weiter zeigen 2-d und 2-e, dass in der Fluiddurchgangsöffnung 11'' die Sieblage 4 auf ihrer Unterseite ebenfalls abschnittsweise von einem Steg 41'' an einer zu starken Verformung gehindert wird. Dieser Steg 41'' ist in der Draufsicht der 2-a von der Sieblage 4 verdeckt. Hier liegt im Betrieb des Steuerungssystems ein stark pulsierender Fluidstrom in Abwärtsrichtung an, d. h. Betriebszustände mit ruhendem Fluid wechseln sich sehr häufig mit einem sehr hohen, nach unten gerichteten Fluidstrom ab. Der Steg 41'' ist hier in der Distanzlage 5 ausgebildet, während der Steg 41' der Durchgangsöffnung 11' in einer Aktivlage ausgebildet ist. Die größere Materialstärke der Distanzlage 5 wird bei der Aktivlage 6 durch eine größere Verformungssteifigkeit bzw. Rückfederung ausgeglichen, so dass die Stege 41' und 41'' bei vergleichbarer Größe der Fluiddurchgangsöffnung und vergleichbarer Druckbelastung mit ungefähr derselben Breite ausgeführt werden können. Wesentlich ist immer, dass die Abstützvorrichtung in der der Sieblage 4 unmittelbar benachbarten Dichtungslage 5, 6, 7 ausgebildet ist.
Die Strichschreibweise 11, 11', 11'' bzw. 41' und 41' dient in 2 lediglich der Kennzeichnung der verschiedenen betrachteten Durchgangsöffnungen bzw. Abstützvorrichtungen, soll aber keinesfalls deren Funktion o. dgl. Einschränken.
Aus den Schnittdarstellungen der 2 wird darüber hinaus auch deutlich, dass sowohl die Kanäle 20, 30 in den beiden kanalführenden Bauteilen sehr unterschiedliche Verläufe aufweisen als auch die Dichtelemente, also hier die Dichtsicken 63, 73. Dies erfordert eine den Drücken der abzudichtenden Fluide entsprechende Wahl des generellen Aufbaus der Zwischenplatte 1, nämlich mit einer Distanzlage 5 zur Entkopplung der Dichtsicken 63, 73.
3 dient der Illustration möglicher genereller Aufbauten der Zwischenplatte 1 erfindungsgemäßer Steuerungssysteme, ohne dass hier auf die Gestaltung der erfindungswesentlichen Abstützvorrichtungen eingegangen würde. 3-a zeigt einen Aufbau einer Zwischenplatte 1 mit insgesamt 3 flächigen metallischen Dichtungslagen, also Blechlagen, sowie einer Sieblage 4. An die Unterseite des oberen kanalführenden Bauteils 2 grenzt eine erste Aktivlage 6 an, unter der benachbart die Distanzlage 5 angeordnet ist. An diese schließt sich die Sieblage 4 an, die zweite Aktivlage 7 liegt zwischen der Sieblage 4 und dem unteren kanalführenden Bauteil 3. Die Aktivlagen 6, 7 weisen jeweils Sicken 63, 73 auf, deren Sickenköpfe zu den kanalführenden Bauteilen 2, 3 weisen. Die Sicken 63, 73 umgeben die Durchgangsöffnungen 11 bzw. die Kanäle 20, 30 in den kanalführenden Bauteilen 2, 3. Auf den Sicken sind jeweils auf ihrer zu den kanalführenden Bauteilen 2, 3 zeigenden Oberflächen Beschichtungen 64, 74 aufgebracht, beispielsweise mittels Siebdruck, wobei die Beschichtung nicht nur die jeweilige Sicke selbst bedeckt, sondern auch den zu den Sickenfüßen benachbarten Bereich, so dass die gesamte Breite der Beschichtung etwas mehr als dem 1,5 fachen der eigentlichen Sickenbreite entspricht. Es wird aus dieser Darstellung aber auch deutlich, dass die Beschichtung nicht bis an den Rand der Durchgangsöffnung 11 heranreicht. Auch wenn in 3-a die Sicken 63 der oberen Aktivlage 6 und die Sicken 73 der unteren Aktivlage 7 im gezeigten Schnitt übereinander liegen, verlaufen sie an anderen Stellen sehr unterschiedlich. Aus diesem Grunde ist hier zwischen den Aktivlagen 6, 7 noch eine Distanzlage 5 vorgesehen, die für eine Entkopplung der Dichtelemente sorgt, so dass diese unabhängig voneinander verpresst werden können.
Die Aufbauten der 3-b und 3-c sind dagegen eher für solche Zwischenplatten geeignet, bei denen die Sickensysteme 63, 73 der beiden Aktivlagen im Wesentlichen parallel verlaufen und sich so durch die Serienschaltung nur gegenseitig verstärken, nicht aber abschwächen können. Beide Aufbauten schließen die Sieblage 4 zwischen zwei Aktivlagen 6, 7 ein, die wie in 3-a mit ihren Sickenköpfen zu den kanalführenden Bauteilen 2, 3 weisen. Während die Aktivlagen 6, 7 der 3-b Sicken 63, 73 als Beschichtungselemente einsetzen, sind im Aufbau der 3-c jeweils partielle Beschichtungen aufgebracht, die die Durchgangsöffnung 11 bzw. einen Kanal 20, 30 auf derjenigen Oberfläche der Aktivlagen 6, 7, die zum jeweils benachbarten kanalführenden Bauteil zeigt, umgeben. In sämtlichen Darstellungen nicht nur der 3 wurde auf die explizite Darstellung möglicher vollflächiger Beschichtungen, etwa auf der Distanzlage 5 oder auf den von den kanalführenden Bauteilen 2, 3 wegweisenden Oberflächen der Aktivlagen 6, 7 verzichtet.
4 zeigt eine Draufsicht auf einen Randabschnitt einer weiteren Zwischenplatte des Stands der Technik. Neben einer Durchgangsöffnung 113 für Befestigungsmittel ist eine runde Fluiddurchgangsöffnung 111c erkennbar, die von einer Sicke 163 umgeben ist. Auch hier besteht bei stark pulsierender Fluidbelastung die bereits im Kontext der 1 beschriebene Gefahr des Überdehnens und der Zerstörung des die Fluiddurchgangsöffnung überspannenden Abschnitts der Sieblage 104.
5 zeigt einen zu dem in 4 gezeigten Zwischenplattenabschnitts vergleichbaren Rand einer Zwischenplatte eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems, bei dem am Rand der Fluiddurchgangsöffnung 11 zwei Vorsprünge 42 als Abstützeinrichtung für die Sieblage 4 vorgesehen sind. Der pulsierende Fluidstrom weist hier seine Hauptflussrichtung nach oben auf, so dass die Vorsprünge, wie in 5-c erkennbar, auf der Oberseite der Sieblage 4 in die Fluiddurchgangsöffnung 11 ragen und dabei auch in den Bereich des Kanals 20 im oberen kanalführenden Bauteil 2 hineinragen. Die Sicken der beiden Aktivlagen 6, 7 weisen hier über die gesamte Zwischenplatte betrachtet einen sehr ähnlichen Verlauf, im in 5 gezeigten Abschnitt sogar parallelen Verlauf auf. Somit ist keine Entkopplung der Sicken 63, 73 notwendig, so dass auf eine Distanzlage sowie auf die Beschichtung der Sicken 63, 73 und der an sie seitlich angrenzenden Bereiche der Oberfläche der Aktivlagen 6, 7 verzichtet werden kann. Der Aufbau der 5 entspricht somit dem der 3-c.
In 6 ist eine weitere erfindungsgemäße Variante zum in 4 dargestellten Zwischenplattenabschnitt gezeigt. Hier sind am Rand der grundsätzlich runden Fluiddurchgangsöffnung 11 drei regelmäßig angeordnete Vorsprünge 42 als Abstützvorrichtung zur Vermeidung einer übermäßigen Dehnung der Sieblage 4 vorgesehen. Die Vorsprünge ragen jeweils zu etwas weniger als 1/3 des Durchmessers 48 der mit der gestrichelten Linie 40 abgegrenzten eigentlichen Fluiddurchgangsöffnung 11 in diese hinein und verhindern so eine Überdehnung bzw. Zerstörung des Sieblagenabschnitts der Durchflussöffnung 11.
7 stellt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems dar, bei dem die Zwischenplatte 1 aus zwei Aktivlagen 6, 7 und einer zwischen diesen liegenden Sieblage 4 aufgebaut ist. Die Aktivlagen 6, 7 tragen auf ihren zu den kanalführenden Bauteilen 2, 3 weisenden Oberflächen jeweils partielle Beschichtungen 65, 75 als Abdichtelemente. Der gesamte dargestellte Abschnitt des Steuerungssystems ist starken Pulsationen des Steuerfluids ausgesetzt, so dass sämtliche Fluiddurchgangsöffnungen 11, die hier nicht individuell mit Bezugszeichen gekennzeichnet sind, mit Abstützvorrichtungen für die Sieblage 4 versehen sind. Der Abschnitt der Zwischenplatte 1, der dem Bereich D aus 7-a entspricht, ist in 7-b näher dargestellt, derjenige der dem Bereich E entspricht, in 7c. Die äußerst links liegende Durchflussöffung ist besonders starken Drücken in beide Fluidrichtungen und häufigen Richtungswechseln der Steuerfluidströmung ausgesetzt, so dass hier die Abstützvorrichtung aus Stegen 41* besteht, die auf beiden Seiten der Sieblage angeordnet sind. Hierdurch wird eine Dehnung des Siebabschnitts in beide Richtungen vermieden, so dass dieser dauerhaft Partikel festhalten kann. Die beidseitigen Stege 41* weisen hier dieselbe Ausdehnung auf.
Folgt man dem Verlauf der Zwischenplatte 1 in 7-a nach rechts, so schließt sich ein Bereich an, in dem ein Kanal 20 im oberen kanalführenden Bauteil 2 von beiden flächigen metallischen Lagen 6, 7 der Zwischenplatte abgedeckt und von deren Beschichtungsabschitten 65 sicher umschlossen wird. Die Sieblage 4 hat in diesem Bereich keine Filterfunktion, wird aber zu ihrer eigenen Stabilisierung und aus Gründen der vereinfachten Herstellbarkeit einfach zwischen den Aktivlagen 6, 7 weitergeführt. Weiter rechts folgt eine Fluiddurchgangsöffnung, die verglichen mit den anderen in 7 dargestellten Fluiddurchgangsöffnungen nur geringen Pulsationen ausgesetzt ist und in der somit lediglich Vorsprünge 42 in der oberen Aktivlage 6 als Abstützvorrichtung für die Sieblage 4 vorgesehen sind. Beispielsweise können wie in 6 drei Vorsprünge 42 vorgesehen sein, von denen in der Schnittdarstellung jedoch nur ein einziger zu sehen ist.
Noch weiter rechts im Verlauf der Zwischenplatte 1 in 7-a und somit links in der Detaildarstellung der 7-c folgt eine Durchgangsöffnung, die stärkeren Pulsationen wie die zuletzt beschriebene ausgesetzt ist, wobei die hohen Fluiddrücke jedoch nur im Aufwärtsstrom vorhanden sind. Deshalb ist ein Steg 41 auf der Oberseite der Sieblage als Abstützvorrichtung für diesen Siebabschnitt ausreichend. Der Steg 41 verläuft im Wesentlichen senkrecht zum Doppelsteg 41* der in 7-a äußerst links angeordneten Fluiddurchgangsöffnung 11.
Die nächste Fluiddurchgangsöffnung, die mittlere in 7-c weist insgesamt eine größere Fläche auf als die zuvor im Kontext der 7 beschriebenen. Der dortige Siebabschnitt ist starken Pulsationen zwischen einem sehr hohen nach unten gerichteten Fluiddruck und einem nicht ganz so starken nach oben gerichteten Fluiddruck ausgesetzt. Um dem gerecht zu werden, gleichzeitig aber nicht übermäßig Durchflussfläche zu verlieren, wird hier ein Doppelsteg 41*, also eine Kombination aus zu beiden Seiten der Sieblage angeordneten Stegen rechts und ein schmaler einfacher Steg 41 links vorgesehen. Auf der Unterseite der Sieblage 4, also der Seite auf der ein größerer Abstützbedarf besteht, sind zwei Stege vorhanden, während auf der Oberseite ein einziger Steg ausreicht.
Die äußerst rechts liegende Fluiddurchgangsöffnung ist nur mäßigen Druckbelastungen nach oben ausgesetzt, weist aber eine sehr große Durchflussfläche auf, so dass möglichen Verformungen und Beschädigungen des betreffenden Siebabschnittes durch die Anordnung eine Stegs 41 als Abstützvorrichtung oberhalb und unmittelbar hinter der Sieblage 4 vorgebaut wird.
8 stellt in zwei Teilbildern zwei Ausführungsformen für die Gestaltung des Stegs in einer der Sieblage benachbarten Dichtungslage, insbesondere in einer Aktivlage 6, 7, dar. Die Darstellung ist rein schematischer Art. Insbesondere sind die Ecken der Durchgangsöffnungen 11 jeweils so dargestellt, dass die Ecken des jeweiligen Polygons ohne die in der Praxis im Hinblick auf eine akzeptable Werkzeugstandzeit notwendigen Abrundungen versehen sind. 8-a zeigt ein regelmäßiges konvexes Pentagon als Grundform der Durchgangsöffnung 11. Der Steg 41 erstreckt sich ungefähr von der Mitte einer Pentagonseite zu der dieser Mitte gegenüber liegenden Spitze und verringert dabei seine Breite um ungefähr 15%. Die gestrichelten Linien 40 deuten die virtuelle Fortführung des Randes der Durchgangsöffnung an, also die Form die die Durchgangsöffnung ohne den Stützsteg 41 aufweisen würde. Das Pentagon weist insgesamt 5 Diagonalen 45 auf, die alle vom Stützsteg 41 geschnitten werden.
8-b unterscheidet sich von 8-a dadurch, dass die Durchgangsöffnung 11, die von der Sieblage 4 auf der Unterseite überspannt wird, ein konvexes Hexagon als Grundfläche aufweist, wiederum sind die Ränder der Durchgangsöffnung, die vom Steg überdeckt werden, mit gestrichelten Linien 40 angedeutet. Der Steg 41 weist auch hier keine konstante Breite über seine gesamte Erstreckung auf. Vielmehr verbreitert er sich jeweils zu seinen Enden hin, so dass sich ein großzugig gerundeter Übergang zu den Seitenrändern der Durchgangsöffnung ergibt. Wiederum ist der Stützsteg 41 mittig angebracht, so dass er wieder alle Diagonalen schneidet.
In 8-a und 8-b liegen die einander nächstliegenden Anschlusspunkte 46, 46' des Steges 41 an seinen einander gegenüberliegenden Enden um mehr als 120° bezogen auf einen Kreis um den Mittelpunkt des Pentagons bzw. Hexagons voneinander entfernt liegen. Die beiden Mitten 49 bzw. 49' des Übergangs des jeweiligen Stegs 41 zu den virtuellen Seitenrändern der Durchgangsöffnung liegen im Wesentlichen um 180° bezogen auf einen Kreis um den Mittelpunkt des Pentagons bzw. Hexagons voneinander entfernt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0803654 A2 [0002, 0003, 0003, 0003]
DE 102007019946 [0003]
DE 202010006768 U1 [0004]

Claims

Steuerungssystem mit mindestens zwei kanalführenden Bauteilen (2, 3) und einer zwischen den beiden kanalführenden Bauteilen (2, 3) angeordneten Zwischenplatte (1), wobei die Zwischenplatte (1) mindestens zwei flächige metallische Dichtungslagen (5, 6, 7) sowie eine zwischen den mindestens zwei flächigen metallischen Dichtungslagen (5, 6, 7) angeordnete Sieblage (4) aufweist, wobei das Steuerungssystem eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen (13) für Befestigungsmittel aufweist, die durch die mindestens zwei kanalführenden Bauteile (2, 3) und sämtliche Lagen (4, 5, 6, 7) der Zwischenplatte (1) hindurchreichen, wobei die Zwischenplatte (11) eine oder mehrere Fluiddurchgangsöffnungen (11, 12) aufweist, die durch die mindestens zwei flächigen metallischen Dichtungslagen (5, 6, 7) hindurchreichen, wobei die Sieblage (4) die eine oder mehrere Fluiddurchgangsöffnungen (11) überspannt, wobei die Fluiddurchgangsöffnungen (11) in jedem der beiden an die Zwischenplatte (1) angrenzenden kanalführenden Bauteile (2, 3) jeweils einzeln in eine einzelne Öffnung oder einen einzelnen Kanal (20, 30) münden, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer Fluiddurchgangsöffnung (11) benachbart zur Sieblage (4) in der flächigen metallischen Dichtungslage (5, 6, 7) mindestens eine Abstützvorrichtung (41, 42) für die Sieblage (4) ausgebildet ist.
Steuerungssystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Fluiddurchgangsöffnung (11) abgerundet konvex polygonal mit n der Anzahl Polygonecken (43) ist, und die mindestens eine Abstützvorrichtung für die Sieblage (4) ein aus dem Rand der Fluiddurchgangsöffnung (11) in mindestens einer der der Sieblage (4) benachbarten flächigen metallischen Dichtungslagen (5, 6, 7) vorspringender Steg (41) ist, der das Polygon teilt und mindestens eine Polygon-Diagonale (45) kreuzt, die zwei Polygonecken (43) verbindet, die für gerade n um n/2 Polygonecken (43) beabstandet sind und für ungerade n um n/2 + 1/2 Polygonecken (43) beabstandet sind.
Steuerungssystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Steg (41) der mindestens einen Abstützvorrichtung mindestens eine Anzahl von Polygon-Diagonalen (45) kreuzt, die dem gerundeten Wert von n/3 bei ungeraden n und n/6 bei geraden n entspricht.
Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Fluiddurchgangsöffnung (11) abgerundet konkav polygonal mit mindestens einer Engstelle (47) ist, und die mindestens eine Abstützvorrichtung ein aus dem Rand der Fluiddurchgangsöffnung (11) mindestens einer der der Sieblage (4) benachbarten flächigen metallischen Dichtungslagen (5, 6, 7) vorspringender Steg (41) ist, der das Polygon im Bereich der mindestens einen Engstelle (47) überspannt und teilt.
Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Fluiddurchgangsöffnung (11) im Wesentlichen rund ist und die Abstützvorrichtung für die Sieblage (4) mindestens ein aus dem Rand der Fluiddurchgangsöffnung (11) einer der flächigen metallischen Dichtungslagen (5, 6, 7) abzweigender Vorsprung (42) ist, wobei der mindestens eine Vorsprung (42) maximal um 1/3 des Kreisdurchmessers (48) der Fluiddurchgangsöffnung (11) in dieser flächigen metallischen Dichtungslage (5, 6, 7) vom virtuell fortlaufenden Umfangskreis vorspringt.
Steuerungssystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützvorrichtung zwei bis acht Vorsprünge (42) umfasst, wobei die Vorsprünge (42) insgesamt über maximal 240° des Kreisumfangs des virtuell fortlaufenden Umfangskreises vorspringen und die einzelnen Vorsprünge um mindestens 15°, bevorzugt mindestens 20° des Kreisumfangs des virtuell fortlaufenden Umfangskreises zu den benachbarten Vorsprüngen (42) beabstandet sind.
Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützvorrichtung für die Sieblage (4) mindestens ein aus dem Rand der Fluiddurchgangsöffnung (11) einer der Sieblage (4) benachbarten flächigen metallischen Dichtungslagen (5, 6, 7) abzweigender Vorsprung (42) ist, der die Durchflussfläche der Fluiddurchgangsöffnung (11) in dieser der Sieblage (4) benachbarten flächigen metallischen Dichtungslage (5, 6, 7) um 5 bis 20% gegenüber der Durchflussfläche der fortlaufenden Fluiddurchgangsöffnung der anderen der Sieblage (4) benachbarten flächigen metallischen Dichtungslage (5, 6, 7) verringert.
Steuerungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Fluiddurchgangsöffnung (11), gegebenenfalls fortlaufend um einen Kanal oder Kanalabschnitt (20, 30) in einem angrenzenden kanalführenden Bauteil (2, 3), in mindestens einer der flächigen metallischen Dichtungslagen (5, 6, 7) von mindestens einem Dichtmittel umgeben ist, wobei das Dichtmittel bevorzugt zumindest in einer an die Sieblage (4) angrenzenden Dichtungslage (5, 6, 7) vorgesehen ist.
Steuerungssystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel ein in eine der flächigen metallischen Dichtungslagen (5, 6) eingeformte Sicke (63, 73) ist.
Steuerungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel eine auf mindestens einer der Oberflächen mindestens einer der flächigen metallischen Dichtungslagen (5, 6, 7) insbesondere abschnittsweise in einem Muster aufgebrachte polymer-basierte Beschichtung (64, 65, 74, 75) ist.
Steuerungssystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die polymer-basierte Beschichtung (64, 65, 74, 75) eine geschäumte Beschichtung ist.
Steuerungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte (1) mindestens zwei Fluiddurchgangsöffnungen (11) aufweist, die jeweils beide eine Abstützvorrichtung (41, 42) aufweisen, wobei die beiden Abstützvorrichtungen (41, 42) in unterschiedlichen, der Sieblage (4) benachbarten flächigen metallischen Dichtungslagen (5, 6, 7) ausgebildet sind.
Steuerungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte (1) mindestens eine Fluiddurchgangsöffnung (11) aufweist, bei der in beiden der Sieblage (4) benachbarten flächigen metallischen Dichtungslagen (5, 6, 7) Abstützvorrichtungen, insbesondere stegförmige Abstützvorrichtungen (41), ausgebildet sind, wobei die beiden Abstützvorrichtungen (41) in Projektion in die Ebene der Sieblage (4) zumindest abschnittweise, vorzugsweise jedoch vollflächig überlappen.
Steuerungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sieblage (4) aus einem Maschenmaterial, vorzugsweise einem Gewebe, insbesondere aus einem zumindest abschnittsweise verpressten Gewebe besteht.
Steuerungssystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe eine Maschenweite von 100 bis 250 μm, bevorzugt von 120 bis 160 μm aufweist.
Steuerungssystem nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe ein Kunstfasergewebe, insbesondere ein Polyestergewebe oder ein PTFE-Gewebe, besonders vorteilhaft ein Polyester-PTFE-Mischgewebe ist.
Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe ein Metallgewebe, insbesondere ein Stahlgewebe ist.