DE102006050723A1

DE102006050723A1 - Entlüftungsventil, insbesondere für Verschlussschraube

Info

Publication number: DE102006050723A1
Application number: DE200610050723
Authority: DE
Inventors: Klaus Heinrichs
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2026-10-25
Also published as: DE102006050723B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Entlüftungsventil, insbesondere für Verschlussschrauben und insbesondere für solche von Getrieben, etwa Elektromotorgetrieben, bei dem neben einem federbeaufschlagten Dichtkörper eine separate elastische Ringdichtung vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Entlüftungsventil und eine Verschlussschraube mit diesem Entlüftungsventil, eine entsprechende Verwendung und ein Verfahren zum Entlüften.
Entlüftungsventile sind für verschiedene Anwendungen bekannt. Sie dienen zum Abführen von Gasen ab einem bestimmten Druck, durchaus auch von anderen Gasen als Luft. Ein beispielhafter und im vorliegenden Zusammenhang bevorzugter Anwendungsbereich sind Entlüftungsventile für Getriebe, und zwar insbesondere Elektromotorengetriebe. In der Regel sind Entlüftungsventile in diesem Bereich in einer Verschlussschraube ausgebildet.
Ein einschlägiges Entlüftungsventil zeigt die DE 39 32 118 C2 . Das dort in einer Verschlussschraube ausgebildete Entlüftungsventil ist zweiteilig aufgebaut, wobei zwischen einem Oberteil und einem Unterteil durch das Ventil abgedichtet wird. Der Dichtkörper ist eine von einer Schraubenfeder beaufschlagte Kugel, die gegen einen konischen Sitz gepresst wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, die Gebrauchseigenschaften von Entlüftungsventilen zu verbessern.
Das erfindungsgemäße Entlüftungsventil ist ausgestattet mit einem federbeaufschlagten Dichtkörper, der entlang einer Richtung beweglich ist, und einer zu der Richtung im Wesentlichen senkrechten Dichtfläche an dem Dichtkörper und/oder an einem Dichtkragen an einer Innenmantelfläche des Entlüftungsventils, und gekennzeichnet durch eine separate elastische Ringdichtung zur Abdichtung zwischen dem Dichtkörper und der Innenmantelfläche.
Die Erfindung richtet sich auch auf eine Verschlussschraube mit einem solchen Entlüftungsventil, auf die Verwendung eines solchen Entlüftungsventils oder einer solchen Verschlussschraube für Getriebe, insbesondere Elektromotorgetriebe, und schließlich auf ein entsprechendes Verfahren zum Abdichten.
Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden im Folgenden näher erläutert. Die Erläuterungen in der folgenden Beschreibung beziehen sich dabei implizit auf alle Anspruchskategorien, ohne dass zwischen diesen noch im Einzelnen unterschieden wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Entlüftungsventil ist ein Dichtkörper vorgesehen, der von einer Feder beaufschlagt ist und durch die Federkraft bzw. gegen die Federkraft beweglich ist. Die Bewegungen dieses Dichtkörpers schließen den Gaskanal durch das Entlüftungsventil ab und öffnen ihn. Im Unterschied zu dem eingangs zitierten Stand der Technik ist jedoch zusätzlich zu dem Dichtkörper eine separate elastische Ringdichtung vorgesehen, die gegen eine zu der Bewegung des Dichtkörpers im Wesentlichen senkrechte Dichtfläche dichtet, die an dem Dichtkörper vorgesehen ist und/oder an der Innenmantelfläche des Entlüftungsventils. Bei der Dichtfläche kann es sich beispielsweise um einen radialen Kragen einer im Wesentlichen zylindrischen Form der Innenmantelfläche oder auch des Dichtkörpers handeln.
Die Bewegung des Dichtkörpers bringt dann die Ringdichtung in Anlage an die Dichtfläche oder hebt sie von dieser ab. Die jeweils andere der beiden Flächen, zwischen denen die Ringdichtung dichtet, muss nicht notwendigerweise im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Dichtkörpers verlaufen. Sie hat die Aufgabe, die Ringdichtung zu halten, sodass die Ringdichtung hier (zwar vorzugsweise austauschbar aber im Übrigen) unbeweglich angebracht sein kann und damit gegenüber der Fläche, an der sie angebracht ist, auch dichten kann, wenn diese in einem deutlich von 90 Grad abweichenden Winkel zu der Bewegungsrichtung liegt.
Natürlich können auch beide Flächen, zwischen denen die Ringdichtung im dichtenden Zustand liegt, senkrecht zur Bewegungsrichtung sein, wie im Ausführungsbeispiel noch dargestellt.
Die Verwendung einer separaten Ringdichtung hat gegenüber dem eingangs erwähnten Stand der Technik, in dem der kugelförmige Ventilkörper selbst elastisch war und keine separate Dichtung vorgesehen war, den Vorteil, dass die Ringdichtung im Hinblick auf die zu erwartenden Andruckkräfte, Dichtanforderungen und Gasdruckverhältnisse unabhängig von Stabilitätsanforderungen wie bei der elastischen Kugel aus dem Stand der Technik oder anderen konkurrierenden Gesichtspunkten ausgelegt werden kann. Das elastische Material für die Ringdichtung, das vorzugsweise ein Elastomer ist, kann in seinen elastischen Eigenschaften, hinsichtlich Materialverträglichkeiten mit flüssigen oder gasförmigen Medien, mit denen die Ringdichtung in Kontakt kommt, und im Hinblick auf seine Geometrie ganz auf die Dichtungsanforderungen hin ausgelegt und optimiert werden.
Es ist insbesondere möglich, die Ringdichtung so zu gestalten, dass sie durch Flüssigkeitsreste infolge von Kondensation aus Dämpfen oder infolge Eindringens von Flüssigkeit selbst nicht verklebt. Solche Schwierigkeiten sind namentlich auch bei dem Entlüftungsventil aus dem Stand der Technik, bei dem die elastische Kugel gegen einen konischen Sitz gedrückt wurde, beobachtet worden. Erfindungsgemäß kann die Breite der Ringdichtung oder auch konkret die Fläche zwischen der Ringdichtung und der erwähnten Dichtfläche an dem Dichtkörper und/oder dem Dichtkragen an der Innenmantelfläche des Entlüftungsventils so schmal gewählt werden, dass solche Haftprobleme nicht wesentlich in Erscheinung treten. Andererseits kann dabei darauf geachtet werden, dass die Dichtfläche immer noch breit genug ist, um die geforderte Dichtheit zu gewährleisten. Darüber hinaus können Elastomere beschichtet werden, um ein Verkleben zu minimieren.
Dabei ist vorzugsweise an eine Querschnittsform der Ringdichtung gedacht, die bei einer unbelasteten Anlage zwischen der Ringdichtung und der Dichtfläche eine quasi linienförmige Berührung ergibt. Im belasteten Zustand wird die Querschnittsform der Ringdichtung verändert, gewissermaßen etwas flachgedrückt und verbreitert sich damit die Anlage der Ringdichtung an die Dichtfläche. Im Falle eines Öffnens des Ventils sorgen nicht nur der der Federkraft entgegenwirkende Gasdruck, sondern auch Rückstellkräfte in der Ringdichtung selbst dafür, dass sich diese Grenzfläche zurückbildet und sich die Ringdichtung von der Dichtfläche abheben kann.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Ringdichtung in ihrer Querschnittsform mit einer der Dichtflache zugewandten Ecke ausgestattet. Diese Ecke soll vorzugsweise einen stumpfen Winkel von zumindest 90 Grad aufweisen, sodass sich bei Anpressung durch die Feder ausreichende Dichteigenschaften ergeben. Andererseits sorgt die Ecke dafür, dass die sich ausbildende Grenzfläche zwischen der Ringdichtung und der Dichtfläche relativ schmal ist.
Die Querschnittsform mit der Ecke bezieht sich dabei natürlich auf den unbelasteten Zustand, wobei die Ecke im belasteten Zustand durch die Federkraft etwas flachgedrückt wird. Das Flachdrücken ist erwünscht und wird durch den stumpfen Winkel gefördert, weil nur eine gewisse Breite der erwähnten Grenzfläche ausreichende Dichteigenschaften gewährleisten kann.
Aus ähnlichen Überlegungen ist ebenfalls eine runde Querschnittsform der Ringdichtung bevorzugt, die insbesondere elliptisch oder, besonders bevorzugterweise, kreisrund sein kann. Auch hier ergibt sich im unbelasteten Zustand eine quasi linienförmige Anlage zwischen der Ringdichtung und der Dichtfläche, die sich im belasteten Zustand in einen Grenzflächenstreifen umwandelt.
Weiterhin soll die Anlage der Ringdichtung an der Dichtfläche nicht zu breit sein, um ein Verkleben oder Anhaften an der Dichtfläche zu vermeiden. Bevorzugt sind Breiten der Anlage zwischen Ringdichtung und Dichtfläche von höchstens 40 % der Gesamtbreite der Ringdichtung, vorzugsweise von höchstens 30 % oder sogar 25 %, was sich jeweils auf den gasdruckunbelasteten, jedoch federbelasteten, Zustand bezieht.
Bislang wurde eine Dichtfläche erwähnt, gegen die die Ringdichtung bewegt wird und den dichtenden Abschluss herstellt. Es wurde weiterhin erwähnt, dass die jeweils zweite Fläche, mit der die Ringdichtung in Kontakt steht und die diese in der dichtenden Anlage beaufschlagt, nicht notwendigerweise senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Ventilkörpers stehen muss. Hier kann die dichtende Verbindung auch dadurch hergestellt sein, dass die Ringdichtung eingeklemmt ist, eingeklebt ist oder in anderer Weise als durch die Federkraftbeaufschlagung eine dichtende Anlage hergestellt ist.
Vorzugsweise sind jedoch beide Flächen im Wesentlichen senkrecht zu der Bewegungsrichtung und damit Dichtflächen in dem Sinn einer Abdichtung durch die Federkraftbeaufschlagung. Die Ringdichtung ist also vorzugsweise so gehalten, bei spielsweise leicht eingeklemmt, dass sich daraus allein noch keine ausreichende Dichtwirkung ergibt und sie im durch die Federkraft angepressten Zustand gegen zwei gegenüberliegende Dichtflächen gepresst wird, die jeweils im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Dichtkörpers liegen. Zur Veranschaulichung wird auf das Ausführungsbeispiel verwiesen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung betrifft den Schutz eines erfindungsgemäßen Entlüftungsventils vor Beeinträchtigung durch Staub. Hierzu ist ein Entlüftungsventil, insbesondere zur Entlüftung von Maschinenteilen, mit einem durch die Ventilwirkung zu öffnenden und schließbaren ersten Entlüftungsdurchgang vorgesehen, der über eine Austrittsöffnung mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung steht, gekennzeichnet durch eine separate Staubschutzabdeckung mit einer die Austrittsöffnung übergreifenden Kappe, welche Staubschutzabdeckung einen an den ersten Entlüftungsdurchgang anschließenden zweiten Entlüftungsdurchgang aufweist.
Die dieser Ausgestaltung zugrunde liegende Überlegung ist, dass Betriebsstörungen in konventionellen Entlüftungsventilen häufig durch in die Entlüftungsventile eingedrungene Staubpartikel verursacht wurden, die beispielsweise die Bewegungsgängigkeit eines Ventilkörpers oder die dichtende Anlage einer Dichtfläche beeinträchtigen konnten. Dabei beruht diese Ausgestaltung auf der Überlegung, dass auf solche Störungsursachen abzielende konstruktive Verbesserungen im Entlüftungsventil im Hinblick auf nicht mit Staubbelastungen verbundene Anwendungsfälle mit funktionalen oder wirtschaftlichen Nachteilen verbunden sein können. Die Einführung oder Verfeinerung von geometrischen Einzelheiten, die dem Eindringen von Staub entgegen wirken, etwa sog. Labyrinthen, kann Öffnungsquerschnitte und Strömungswiderstände für den Fall eines Entlüftungsvorganges verschlechtern, die Fertigung verkomplizieren oder den Materialaufwand erhöhen.
Die Idee liegt darin, daher eine separate Staubschutzabdeckung vorzusehen, also eine Staubschutzeinrichtung, die an dem Entlüftungsventil angebracht werden kann, wenn dies angeraten erscheint, in Fällen ohne Staubbelastung aber auch weggelassen werden kann und damit ohne Nachteile für das Entlüftungsventil bleibt. Die Staubschutzabdeckung ist also in dem Sinn separat, als das Entlüftungsventil auch ohne sie als Entlüftungsventil funktioniert.
Die Entlüftungsfunktion und die Staubschutzfunktion werden in der Staubschutzabdeckung dadurch gelöst, dass ein zweiter Entlüftungsvorgang vorgesehen ist, der an den im Entlüftungsventil selbst vorgesehenen ersten Entlüftungsdurchgang anschließt und eine geometrische Form aufweist, die dem Eindringen von Staub entgegen wirkt. Dazu können kurven- und winkelreiche Durchgangsformen, geringe Öffnungsquerschnitte und lange Durchgangslängen eingesetzt werden.
Die Staubschutzabdeckung ist vorzugsweise leicht aufsteckbar, jedoch beispielsweise durch einrastenden ringförmigen Wulst gegen versehentliches Abnehmen geschützt. Somit kann dem Monteur vor Ort überlassen bleiben, ob er ein Entlüftungsventil mit einer Staubschutzabdeckung versieht oder nicht, ohne dass deswegen der Montagevorgang wesentlich belastet wird.
Der erwähnte zweite Entlüftungsdurchgang weist vorzugsweise ein Labyrinth auf, bei dem es sich bei einer bevorzugten Ausführungsform um zumindest einen Gewindegang, also eine schraubenlinienförmige Durchgangsführung, handelt. Vorzugsweise sind zumindest zwei oder mehrere parallel zueinander, also unabhängig voneinander, wirkende Gewindegänge vorgesehen. Damit ist die Staubschutzabdeckung durch ein Verstopfen eines Gewindegangs nicht automatisch beeinträchtigt und können ferner trotz geringer Querschnittsgrößen der einzelnen Gewindegänge günstige Gesamtöffnungsquerschnitte erzielt werden. Sinngemäß gilt auch für andere Labyrinthformen, dass vorzugsweise eine Mehrzahl parallel arbeitender Durchgänge vorgesehen ist.
Ferner kann die Staubschutzabdeckung ein Mikrofilter aufweisen, also eine Einrichtung, die noch den Durchtritt von Partikeln sperrt, die weit im Submillimeterbereich liegen. Besonders bevorzugter Weise liegt die Porengröße des Mikrofilters in der Größenordnung von höchstens 200 μm, noch günstiger Weise höchstens 150 μm, 100 μm und im Ausführungsbeispiel bei 60 μm. Damit kann das erfindungsgemäße Entlüftungsventil auch störungsfrei unter Feinstaubbelastungen arbeiten, die mit üblichen Gewindegängen oder ähnlichen Labyrinthkonstruktionen nicht mehr effektiv abgefangen werden können.
Eine bevorzugte Wahl für das Mikrofilter ist ein Sinterkörper oder auch ein anderer poriger Feststoff mit geeigneter Porengröße.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Sinterkörper oder anderweitige porige Feststoff über eine Feder gehalten. Damit können Toleranzen in seinen Maßen leicht berücksichtigt werden, ohne durch Spiel in der Montage Undichtigkeiten zu riskieren.
Ferner kann das erfindungsgemäße Entlüftungsventil ein Überdruckbypassventil aufweisen, mit dem Stellen des zweiten Durchgangs mit geringem Öffnungsquerschnitt im Bedarfsfall überbrückt werden können, um bei großem Überdruck eine ausreichende Entlüftungsleistung sicherzustellen. Dies kann für Labyrinthe und Ähnliches gelten, ist aber vor allem in Bezug auf das erwähnte Mikrofilter bevorzugt. Eine günstige Ausführungsform weist dabei einen elastisch gehaltenen Ventilkörper des Überdruckbypassventils auf, der günstiger Weise das Mikrofilter selbst sein kann. So kann die bereits erwähnte Halterung des Mikrofilters über eine Feder, etwa eine Schraubenfeder, gleichzeitig als Überdruckbypassventil wirken.
Eine günstige Ausführungsform der Staubschutzabdeckung ist zweiteilig und sieht das beschriebene Labyrinth zwischen den beiden Teilen vor.
Die Staubschutzabdeckung kann ein Rohrstück aufweisen, das zur Montage auf einem im Wesentlichen zylindrischen Kopf des Entlüftungsventils (ohne Staubschutzabdeckung) ausgelegt ist, etwa durch eine Passgenauigkeit zwischen Teilen seiner Innenmantelfläche und einer Außenmantelfläche des Ventilkopfes. Dabei übergreift das Rohrstück vorzugsweise einen Einstich an einem "unteren" Ende des Kopfes, wobei hier mit "unten" die dem zu entlüftenden Maschinenteil zugewandte Seite und mit "oben" die entgegengesetzte Seite gemeint ist. Die Staubschutzabdeckung wird also von oben auf den Kopf aufgesetzt, wobei der Kopf am oberen Ende des Entlüftungsventils angebracht ist. Das Rohrstück liegt dabei dichtend gegen ein weiteres Ventilteil an, etwa eine radiale Stirnfläche unterhalb des Kopfes und des Einstichs, und verbindet die in dem Einstich vorgesehene Austrittsöffnung des Entlüftungsventils über einen Teil des zweiten Entlüftungsdurchgangs zwischen der Innenmantelfläche des Rohrstücks und der Außenmantelfläche des Kopfes mit weiteren Teilen des zweiten Entlüftungsdurchgangs und der Außenatmosphäre.
Die Befestigung des Rohrstücks auf dem Kopf kann durch ein Einrasten in dem Einstich gewährleistet sein. Eine über den Umfang nur teilweise Anlage zum Zwecke der rastenden Verbindung kann gleichzeitig den beschriebenen Teil des zweiten Entlüftungsdurchgangs offen halten.
Bei der beschriebenen zweiteiligen Ausführungsform der Staubschutzabdeckung kann das erste Teil ein Rohrstück in der beschriebenen Form sein und das zweite Teil eine darauf aufzusetzende Kappe, die das Rohrstück nach oben abschließt. Die Kappe kann mit einem das Rohrstück umschließenden, ebenfalls rohrförmigen Teil das Labyrinth, insbesondere die mehrfachen Gewindedurchgänge, zwischen einer Innenmantelfläche des rohrförmigen Teils der Kappe und einer Außenmantelfläche des ersten Staubschutzabdeckungsteils begrenzen.
Das beschriebene Mikrofilter, insbesondere der Sinterkörper, kann in dem das erste Staubschutzabdeckungsteil bildende Rohrstück angebracht sein, und zwar insbesondere benachbart dem Ventilkopf und oberhalb davon. Bei einer Halterung über eine Schraubenfeder kann sich diese beispielsweise an dem kappenförmigen zweiten Staubschutzabdeckungsteil abstützen und durch einen mittigen Dorn desselben gehalten sein und den Sinterkörper nach unten auf einen kreisringförmigen Absatz an der Innenmantelfläche des ersten Staubschutzabdeckungsteils aufpressen.
Bevorzugte Anwendung findet das Entlüftungsventil in Verschlussschrauben, insbesondere solchen für Getriebe und insbesondere für Elektromotorgetriebe.
Die Ansprüche 8 bis 11 beziehen sich auf bevorzugte Ausgestaltungen einer solchen Verschlussschraube in zweiteiliger Ausführungsform. Zur Erläuterung wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen sowie auf das folgende Ausführungsbeispiel.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das sowohl im Hinblick auf die Vorrichtungskategorie (als Entlüftungsventil und als Verschlussschraube) als auch die Verwendungskategorie und die Verfahrenskatego rie zu verstehen ist. Ergänzend wird auf die Erläuterungen auch zu den Ausführungsbeispielen in dem oben zitierten Stand der Technik verwiesen.
1 zeigt eine im linken Teil im Schnitt dargestellte Ansicht einer Verschlussschraube mit Entlüftungsventil sowie zwei Detaildarstellungen dazu mit zwei alternativen Ausführungsformen.
2 zeigt eine Verschlussschraube, die weitgehend der Verschlussschraube aus 1 entspricht, in Aufrissdarstellung mit einer darüber ebenfalls in Aufrissdarstellung gezeichneten erfindungsgemäßen Staubschutzabdeckung.
3 zeigt einen in 2 mit A-A bezeichneten Schnitt längs der Mittenachse durch die Verschlussschraube und die Staubschutzabdeckung aus 2.
4 und 5 entsprechen den 2 und 3, wobei die Staubschutzabdeckung jeweils auf die Verschlussschraube aufgeschoben ist.
Die in 1 dargestellte Verschlussschraube 1 weist ein Unterteil 2 und ein Oberteil 3 sowie einen dazwischen eingesetzten Ventilkörper 4 auf. Das Unterteil 2 ist mit einem Außengewinde 5 und einer in einer Aufnahmenut eingesetzten Ringdichtung 6 versehen. Die Ringdichtung 6 hat einen rechteckigen Querschnitt und ist nicht mit der im Folgenden noch beschriebenen erfindungsgemäßen Ringdichtung 13 zu verwechseln. Mit dem Außengewinde 5 kann die Verschlussschraube 1 in ein Elektromotorgetriebe eingeschraubt werden, wobei die Ringdichtung 6 für einen dichten Abschluss sorgt. Dabei wird die Verschlussschraube über einen Außensechskant 7 gehandhabt, der von dem Außengewinde 5 durch eine Schulter 8 getrennt ist. Dazu kann auch ein Steckschlüssel verwendet werden, weil ein kappenförmiger Kopf 9 des Oberteils 3, der einen Flansch 10 des Unterteils von oben übergreift, einen ausreichend kleinen Durchmesser hat.
Der Kopf 9 des Oberteils 3 deckt dabei nicht nur den Flansch 10, sondern eine zentrale und im Wesentlichen zylindrische Bohrung durch das gesamte Unterteil 2 ab. Die Bohrung führt im Betrieb Luft bzw. andere Gase und kann durch die Ventilwirkung, wie im Folgenden beschrieben, geöffnet und geschlossen werden.
In der Bohrung, etwa auf halber axialer Höhe, befindet sich der Ventilkörper 4, der einen radial schmaleren oberen zylindrischen Abschnitt 4a, einen axial darunter befindlichen Sechskantabschnitt 4b und schließlich einen axial darunter befindlichen Abschnitt 4c mit einem Kragen 4d aufweist. 1 zeigt, dass der obere Abschnitt 4a in einer Schraubenfeder 11 steckt, die ihrerseits in einer zentralen Bohrung eines in die Bohrung des Unterteils 2 hineinreichenden Mittelstifts 12 gesteckt ist. Das Oberteil 3 ist durch einen Presssitz zwischen dem untersten und radial nach außen etwas verdickten Abschnitt des Mittelstifts 12 einerseits und andererseits einen entsprechenden gegenüberliegenden Abschnitt der Innenmantelfläche 2 in der Bohrung durch das Unterteil 2 gehalten. Der Ventilkörper 4 wiederum ist durch die radial äußersten Bereiche des Sechskantabschnitts 4b in einem unteren Abschnitt derselben Innenmantelfläche der Bohrung durch das Unterteil 2 geführt, aber nicht gehalten. Der Ventilkörper 4 ist damit axial beweglich. Die radial äußersten Bereiche des Sechskantabschnitts 4b sind mit einem geringfügig kleineren Krümmungsradius als der entsprechende Abschnitt der Innenmantelfläche ausgebildet, um eine leichte und klemmfreie Führung zu gewährleisten.
Der nach unten anschließende Abschnitt 4c des Ventilkörpers 4 weist einen oberen zylindrischen Teil, einen sich daran unten anschließenden radial erweiterten Kragen 4d und unter dem Kragen 4d einen sich verjüngenden konischen Abschnitt auf. Zwischen dem Sechskantabschnitt 4b und dem Kragen 4d, also an dem oberen zylindrischen Abschnitt des unteren Ventilkörperabschnitts 4c, ist eine hier im Querschnitt kreisförmige Ringdichtung 13 gehalten. Die Ringdichtung 13 sitzt spielfrei in der radialen Vertiefung zwischen dem Sechskantabschnitt 4b und dem Kragen 4d und hat gegenüber ihrer Position ein geringes radiales Untermaß, sodass sie nicht ohne weiteres verloren geht, jedoch leicht austauschbar ist.
Die Ringdichtung 13 mit dem kreisförmigen Querschnitt zeigt die linke untere Detailansicht vergrößert. Eine Alternative dazu zeigt die rechte untere Detailansicht. Hier ist der Querschnitt im Wesentlichen quadratisch mit abgeschrägten Ecken, so dass sich ein Oktogon ergibt. Die Ringdichtung liegt auf einer der abgeschrägten Ecken, also einer der schmaleren Seiten, auf.
Wenn sich der Ventilkörper 4 durch einen Überdruck von beispielsweise 0,2 bar axial nach oben verschiebt, hebt sich die Ringdichtung 13 von einem als radialer Rücksprung an der Innenmantelfläche in der Bohrung durch das Unterteil 2 ausgestalteten Dichtkragen 14 ab und gibt damit einen kreisförmigen Durchtritt frei.
Dieser Durchtritt kommuniziert mit segmentförmigen Öffnungen zwischen den Sechskantflächen des Abschnitts 4b des Ventilkörpers 4 und der kreiszylindrischen Innenmantelfläche in diesem Bereich sowie mit zwei in der Figur nicht erkennbaren und unter 180 Grad zueinander an dem Außenumfang des Mittelstifts 12 vorgesehenen Abflachungen. Weiterhin sind an der dem Unterteil 2 zugewandten horizontalen Kreisringfläche an der Kappe des Oberteils 3 Entlüftungsschlitze angebracht und weist der Kragen 10 ebenfalls radial nach außen zwei unter 180 Grad zueinander liegende Abflachungen auf, sodass durch das Anheben des Ventilkörpers 4 insgesamt ein Durchtritt durch das Entlüftungsventil 1 geschaffen wird. Alternative Möglichkeiten zur Ausbildung von Entlüftungswegen in einem solchen Entlüftungsventil zeigt der mehrfach zitierte Stand der Technik.
Lässt der Überdruck nach, drückt die Kraft der Feder 11 den Ventilkörper 4 und damit die Ringdichtung 13 nach unten und bringt die Ringdichtung 13 in einen dichtenden Klemmsitz zwischen dem Dichtkragen 14 und der horizontalen Unterseite des Sechskantabschnitts 4b des Ventilkörpers 4, die ebenfalls als Dichtfläche wirkt. Beide Dichtflächen oberhalb und unterhalb der Ringdichtung 13 sind also radiale Einstiche und damit senkrecht zu der axialen Bewegungsrichtung des Ventilkörpers 4.
Die dargestellte Verschlussschraube 1 mit dem Entlüftungsventil kann in ein für das Außengewinde 5 passendes Innengewinde einer Öffnung in einem Elektromotorgetriebegehäuse eingeschraubt werden, wozu infolge der radial relativ kleinen Abmessungen der Kappe 3 auch ein auf den Außensechskant 7 aufgesetzter Steckschlüssel in Betracht kommt. Beim Einschrauben und Anziehen wird über die Ringdichtung 6 und eine entsprechende Gegendichtfläche an dem Getriebegehäuse eine Abdichtung hergestellt. Die Ringdichtung 6 kann während dieses Vorgangs wegen ihres im Verhältnis zu dem Außengewinde 5 kleineren Innenradius nicht verloren gehen, ist aber dennoch durch Aufdehnen austauschbar.
In solchen Getrieben treten Öldämpfe auf, die durch Kondensation ein Verkleben von Dichtkörpern wie beispielsweise der in dem zitierten Stand der Technik beschriebenen elastischen Kugel gegenüber dem dortigen konischen Ventilsitz bewirken können. Dadurch kann das Problem entstehen, dass sich beispielsweise die Kugel nur unter einem relativ großen Überdruck aus dieser Verklebung löst, der deutlich über dem eigentlich vorgesehenen Sollöffnungsdruck liegt. Solche Verklebungen können sich beispielsweise auch schon vor der ersten Inbetriebnahme des Getriebes bilden und damit gleich im ersten Betriebsfall oder auch später zu einem eigentlich von dem Entlüftungsventil zu verhindernden Überdruck in dem Getriebe führen, der erhebliche Schäden nach sich ziehen kann.
Vergleichbare Probleme können sich natürlich auch bei anderen Anwendungen stellen. Die erfindungsgemäße Ringdichtung lässt sich im Hinblick auf solche Probleme optimieren und insbesondere relativ schmal ausführen. Dies gilt ganz besonders für die diskutierten runden oder eckigen Querschnittsformen mit schon durch die Querschnittsform begrenzter Auflagefläche auf der in diesem Ausführungsbeispiel unteren Dichtfläche 14. Ein Verkleben an der oberen Dichtfläche, also der horizontalen Fläche des Ventilkörpers 4 wäre bei diesem Beispiel unschädlich, weil sich die Ringdichtung 13 von dieser Fläche nicht lösen muss.
2 zeigt die bislang beschriebene Verschlussschraube 1 in Verbindung mit einer Staubschutzabdeckung 20, die in 2 koaxial über der Verschlussschraube 1 angeordnet ist. Durch eine axiale Abwärtsbewegung kann sie auf die Verschlussschraube 1 aufgesetzt werden, wie 4 zeigt. Die 3 und 5 zeigen, analog in getrenntem und zusammengestecktem Zustand, die Verschlussschraube 1 und die Staubschutzabdeckung 20 in Schnittdarstellung entlang der in den 2 und 4 eingezeichneten Achse A-A.
Man erkennt, dass die Staubschutzabdeckung zwei Teile aufweist, nämlich ein erstes rohrförmiges Teil 21 und ein zweites kappenförmiges Teil 22, das auf das erste Teil 21 aufgesteckt ist. Das kappenartige zweite Teil 22 hat eine weitgehend zylindrische Form mit einer nach oben abschließenden stirnseitigen Wand 23. Es ist mit seiner zylindrischen Innenmantelfläche auf die ebenfalls im Wesentlichen zylindrische Außenmantelfläche des oberen Bereichs des ersten rohrförmigen Teils 21 aufgesteckt.
Dabei weist die Außenmantelfläche des rohrförmigen Teils 21 in den 3 und 5 im Schnitt dargestellte Gewindegänge 24 auf, und zwar sechs parallele Gewindegänge. Unterhalb dieser Gewindegänge 24 ist das zweite Teil 22 durch Rastvorsprünge an seinem unteren Ende innen auf das erste Teil 21 aufgerastet.
Das erste Teil 21 enthält in seinem oberen Innenraum innerhalb der Gewindegänge 24 einen als Mikrofilter dienenden porösen Sinterkörper 25 mit einer Porengröße von 60 μm, der auf einem kreisringförmigen Absatz des ersten Teils ruht. Der Sinterkörper 25 wird von oben durch eine Schraubenfeder 26 in diese Ruhelage gepresst, die an einem zentralen Dorn 27 des zweiten Teils 22 ruht, der sich von dessen stirnseitiger Abschlusswand 23 nach unten erstreckt. Dabei besteht zwischen dem unteren Ende des Dorns 27 und dem Sinterkörper 25 ein in 3 und 5 nicht erkennbarer Zwischenraum.
Der innere Raum in dem ersten Teil 21 unterhalb des Sinterkörpers 25 ist zum Anschluss an das Entlüftungsventil 1 ausgelegt und weist dazu Innenmantelflächenbereiche 28 auf, die etwas radiales Untermaß im Verhältnis zu der Außenmantelfläche des Kopfes 9 des Entlüftungsventils 1 haben. Diese Bereiche weisen an ihrem unteren Ende Rastvorsprünge 29 auf, von denen in 3 einer erkennbar ist. Zwischen diesen insgesamt 3 unter 120 Grad zueinander über den Umfang verteilten Bereiche 28 liegen Flächenbereich 30 mit etwas größerem Radius.
Wenn die gesamte Staubschutzabdeckung 20 auf den Kopf 9 des Entlüftungsventils 1 aufgeschoben wird, verrasten die Rastvorsprünge 29 an dem unteren Einstich des Kopfes 9, an dessen radialen Innenende im Fall einer Öffnung des Entlüftungsventils 1 Gas austritt. Gleichzeitig dichtet der untere Rand des rohrförmigen Teils 21 gegen die radiale Fläche unter dem Kopf 9 des Entlüftungsventils 1 ab. Das Gas kann dann, nach seinem Durchtritt durch den bereits oben beschriebenen "ersten Durchgang" durch das Entlüftungsventil 1 selbst durch einen im Folgenden erläuterten "zweiten Durchgang" in der Staubschutzabdeckung 20 treten. Dieser zweite Durchgang beginnt mit den Flächenbereichen 30, die, wie 5 links zeigt, zu dem Kopf 9 des Entlüftungsventils 1 einen radialen Spalt lassen. Sie gelangen dann durch den Sinterkörper 25 und letztlich durch das in Form der Gewindegänge 24 aufgebaute Labyrinth in die Außenatmosphäre.
Im Normalbetrieb entweichen die Gase also durch den Sinterkörper 25. Wenn aber beispielsweise durch verharztes Ol und/oder Staub des Sinterkörper 25 zugesetzt ist, können die Gase den Sinterkörper auch bei ausreichendem Druck gegen die Kraft der Schraubenfeder 26 etwas anheben, um dann letztlich durch das in Form der sechs Gewindegänge 24 aufgebaute Labyrinth in die Außenatmosphäre zu gelangen.
Die Federkraft der Schraubenfeder 26 ist dabei so bemessen, dass sie die Ventilwirkung des Entlüftungsventils 1 nicht behindert.
In dieser Form ist das Entlüftungsventil 1 mit einer leicht abnehmbaren und aufsteckbaren Staubschutzabdeckung 20 ausgestattet, die nur im Bedarfsfall Anwendung findet und sonst weggelassen werden kann. Die Staubschutzabdeckung 20 ist in einer einfachen Weise aus zwei Kunststoffspritzgussteilen 21 und 22 mit dem Sinterkörper 25 und der Schraubenfeder 26 aufgebaut und infolge der Rastbefestigung zwischen den beiden Teilen leicht zusammenzubauen. Die Verkettung des durch die Gewindegänge 24 gebildeten Labyrinths mit der Schutzwirkung durch den Sinterkörper 25 bietet eine sehr gute Staubschutzwirkung auch gegen sehr feine Stäube und erhält dabei die Funktion des Entlüftungsventils 1.
Die Montage des Entlüftungsventils 1 erfolgt in der bereits weiter oben geschilderten Weise zunächst ohne Staubschutzabdeckung 20 durch Einschrauben mithilfe des Außensechskants 7. Daraufhin kann die Staubschutzabdeckung 20 aufgesteckt werden.

Claims

Entlüftungsventil (1) mit einem federbeaufschlagten Dichtkörper (4), der entlang einer Richtung beweglich ist, und einer zu der Richtung im Wesentlichen senkrechten Dichtfläche (14) an dem Dichtkörper (4) und/oder an einem Dichtkragen an einer Innenmantelfläche des Entlüftungsventils (1), gekennzeichnet durch eine separate elastische Ringdichtung (13) zur Abdichtung zwischen dem Dichtkörper (4) und der Innenmantelfläche.
Entlüftungsventil (1) nach Anspruch 1, bei dem die Ringdichtung (13) im unbelasteten Zustand eine solche Querschnittsform aufweist, dass sich zwischen ihrer der Dichtfläche (14) zugewandten Seite und der Dichtfläche (14) im unbelasteten Zustand eine im Wesentlichen linienförmige Anlage ergibt, die im belasteten Zustand verbreitert wird.
Entlüftungsventil (1) nach Anspruch 2, bei dem die Ringdichtung im unbelasteten Zustand eine Querschnittsform aufweist, die an ihrer der Dichtfläche (14) zugewandten Seite eine Ecke mit einem Winkel von zumindest 90 Grad aufweist.
Entlüftungsventil (1) nach Anspruch 2, bei dem die Ringdichtung (13) im unbelasteten Zustand eine runde, vorzugsweise kreisrunde Querschnittsform aufweist.
Entlüftungsventil (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Ringdichtung (13) im federbelasteten Zustand eine Querschnittsform aufweist, die an ihrer der Dichtfläche (14) zugewandten Seite eine Breite von höchstens 40 % der Breite der Ringdichtung (13) parallel zu der Dichtfläche (14) aufweist.
Entlüftungsventil (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem sowohl an dem Dichtkörper (4) als auch an einem Dichtkragen an der Innen mantelfläche des Entlüftungsventils jeweils eine im Wesentlichen zu der Bewegungsrichtung des Dichtkörpers (4) senkrechte Dichtfläche vorgesehen ist und die Ringdichtung (13) im dichtenden Zustand zwischen den beiden Dichtflächen liegt.
Verschlussschraube (1), insbesondere für ein Getriebe, insbesondere ein Elektromotorgetriebe, mit einem Entlüftungsventil nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Verschlussschraube (1) nach Anspruch 7 mit einem Unterteil (2) und einem Oberteil (3), wobei der Dichtkörper (4) zwischen diesen gehalten ist, das Unterteil (2) mit einem Außensechskant (7) und einem Einschraubgewinde (5) versehen ist, das Oberteil (3) einen kleineren Außendurchmesser als die Schlüsselweite des Außensechskants (7) aufweist und Unterteil (2) und Oberteil (3) mittels Presssitz unter Ausbildung von Entlüftungsdurchtritten miteinander verbunden sind.
Verschlussschraube (1) nach Anspruch 8, bei der das Oberteil (3) kappenförmig oder tellerförmig ausgebildet ist und einen den Presssitz gewährleistenden Mittelstift (12) trägt, der in einer Bohrung des Unterteils (2) im Eingriff ist, wobei entweder der Mittelstift (12) Abflachungen aufweist oder die Bohrung als Mehrkant ausgebildet ist.
Verschlussschraube (1) nach Anspruch 8 oder 9, bei der an dem Oberteil (3) in dessen waagerechter unterer und dem Unterteil (2) zugewandter Fläche Entlüftungsschlitze angebracht sind.
Verschlussschraube (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der im Unterteil (2) eine Aufnahme für eine elastische Dichtung (6) mit geringerem Innendurchmesser als dem Außendurchmesser des Einschraubgewindes (5) vorgesehen ist.
Verwendung eines Entlüftungsventils (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder einer Verschlussschraube (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 11 für ein Getriebe, insbesondere Elektromotorgetriebe.
Verfahren zum Entlüften mit einem Entlüftungsventil (1), das einen federbeaufschlagten Dichtkörper (4) aufweist, der entlang einer Richtung bewegt wird, wobei eine zu der Richtung im Wesentlichen senkrechte Dichtfläche (14) an dem Dichtkörper (4) und/oder an einem Dichtkragen an einer Innenmantelfläche des Entlüftungsventils (1) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdichtung zwischen dem Dichtkörper (4) und der Innenmantelfläche eine separate elastische Ringdichtung (13) verwendet wird.
Verfahren zum Entlüften nach Anspruch 13 unter Verwendung eines Entlüftungsventils (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6 oder einer Verschlussschraube nach einem der Ansprüche 7 bis 11.