AT412169B

AT412169B - Verfahren zum betreiben eines hydraulischen umschaltventils

Info

Publication number: AT412169B
Application number: AT0129802A
Authority: AT
Original assignee: Vaillant Gmbh
Priority date: 2002-09-02
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2004-10-25
Also published as: DE10340193B4; DE10340193A1; ATA12982002A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Umschaltventils.

Derartige Umschaltventile verfügen über einen hydraulischen Eingang und zwei hydraulische Ausgänge, zwischen denen umgeschaltet werden kann. Ein beweglicher Ventilkörper dichtet jeweils den Ausgang, der nicht durchströmt werden soll, ab. Eine bevorzugte Ausführungsform der Umschaltventile verfügt über einen elastischen, kugelförmigen Ventilkörper, der axial verschoben werden kann. An den jeweiligen Enden der Verschiebewege befinden sich Dichtflächen, an denen der Ventilkörper den jeweiligen Ausgang hydraulisch abdichtet. Der hydraulische Eingang befindet sich zwischen den beiden Ausgängen. Ein solches Umschaltventil ist beispielsweise aus der EP 0 907 046 A1 bekannt.

Durch den statischen und dynamischen hydraulischen Druck wirken Kräfte auf den Ventilkör- per. Befindet sich der Ventilkörper in einer Endposition, so wird er durch den Druck des Fluids auf die Dichtfläche gedrückt. Ursache hierfür ist, dass aus Richtung des verschlossenen Ausgangs keine entsprechende Kraft auf den Ventilkörper wirkt, wodurch die resultierende Kraft den Ventil- körper in Richtung Dichtfläche des verschlossenen Ausgangs drückt. Fährt der Ventilkörper aus dieser Endposition heraus, so wirkt der Druck des Fluids auf den Ventilkörper nicht mehr nur in Richtung der bisherigen Dichtfläche. Vielmehr wird der Ventilkörper bald derartig umströmt, dass die resultierende Kraft in Verschieberichtung Null ist. In diesem Punkt schlägt die Belastung um.

Wird der Ventilkörper weiter in Richtung der anderen Endposition verfahren, wirkt dann die resultie- rende Kraft in Richtung der Dichtfläche des anderen Ausgangs, der nun verschlossen werden soll.

Der Antrieb und die Lagerung des Ventilkörpers verfügen über ein gewisses Spiel. In Folge dessen wird der Ventilkörper beim oben beschriebenen Umschlagen der resultierenden Kraft schlagartig um dieses Spiel verschoben. Wird der Ventilkörper schnell verfahren, so wird dieser Effekt dadurch verstärkt, dass das Abreisen der Strömung im zu verschliessenden Ausgang für einen Unterdruck sorgt. Ist die resultierende Kraft entsprechend gross, so ist nicht ausgeschlossen, dass der Motor von der Kraft gedreht wird. Bei einem schnellen Verschieben des Ventilkörpers kann es somit dazu kommen, dass schlagartig der Ventilkörper in den Ventilsitz gerissen wird. Dies führt einerseits zu einem schlagartigen, knallartigen Schliessgeräusch. Andererseits führt dies zu einem erhöhten Verschleiss.

Gemäss dem Stand der Technik wird das Problem unter anderem dadurch gelöst, dass die Strömung des Fluids während des Umschaltvorgangs unterbrochen wird. So ist aus der DE 100 33 298 A1 bekannt, dass während der Umschaltung die Pumpenleistung reduziert wird.

Dies führt jedoch dazu, dass bei Heizungsanlagen das Fluid in dieser Zeit keine oder wenig Wärme abführen kann.

Aus der DE 37 10 864 A1 ist ein Ventilkörper bekannt, der mit gegen Null tendierender Ge- schwindigkeit in seine beiden Endlagen bewegt wird. Hierdurch wird das Umschlagen der Belas- tung nicht vermindert, sondern lediglich der Effekt, dass das Umschlagen und die Translation sich überlagern und somit verstärken, gemindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Umschaltventils zu beschreiben, bei dem der Fluidstrom nicht unterbrochen und eine schlagarti- ges, lautes Verschliessen eines Ausgangs vermieden wird.

Erfindungsgemäss wird dies bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art durch die kenn- zeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches erreicht.

Durch die vorgeschlagenen Massnahmen findet das Umschlagen langsamer und in einer unkri- tischen Position statt.

Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil, dass das Schliessen des Ventils langsam, leise und materialschonend geschieht. Hierbei ist zu beachten, dass das Halten nicht so nahe an der Endpostion geschieht, dass durch das Spiel das Ventil geschlossen wird.

Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich der Vorteil, dass durch die Kräfte des Fluids der Ventilkörper nicht weiter als das Spiel es erlaubt verschoben wird. Hierbei kann die Strömung sich beruhigen.

Durch die Merkmale des Anspruches 4 ergibt sich der Vorteil, dass die von der Fluidströmung verursachten Kräfte reduziert werden, ohne die Strömung gänzlich anzuhalten. Hierdurch wird zum Beispiel bei Heizungsanlagen vermieden, dass der Brenner ausgeschaltet werden muss. Ist die Umschaltzeit kurz genug, so kann aufgrund der thermischen Trägheit des Systems sogar auf eine

Leistungsreduzierung des Brenners verzichtet werden.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 ein Umschalt- ventil.

Ein Umschaltventil gemäss Fig. 1 verfügt über ein Ventilgehäuse 1, einen hydraulischen Ein- gang 2, zwei hydraulische Ausgänge 3 und 4 sowie einen Motor 7. Ein Motor 7 ist über einen Ventilstift 5 mit einer Ventilkörper 6 verbunden. Am Eintritt 11 des Ausgangs 4 befindet sich eine Dichtfläche 8 ; äquivalent befindet sich am Eintritt 12 des Ausgangs 3 eine Dichtfläche 9. Der Ein- gang 2 und die beiden Ausgänge 3 und 4 münden in einen zylindrischen Hohlraum 13 im Ventilge- häuse 1.

Der Ventilkörper 6 sperrt in der dargestellten Position über die Dichtfläche 9 den Ausgang 3 hydraulisch ab. Die Strömung kann von dem Eingang 2 in den Ausgang 4 gelangen.

Beim Umschalten wird der Ventilkörper 6 zunächst von dem Motor 7 aus der Dichtfläche 9 he- rausgefahren. Auf dem Weg in die andere Endposition wird der Ventilkörper 6 mehrmals angehal- ten. Um den langsamen Druckausgleich zu ermöglichen, können sowohl viele kurze Pausen, als auch weniger längere Pausen vorgesehen sein. Statt Pausen sind auch langsamere Bewegungs- phasen möglich. Wird beim Umschalten der Fluidstrom beispielsweise durch Drosseln der Pum- penleistung reduziert, so verringern sich auch die Kräfte auf den Ventilkörper, ohne dabei den Fluidstrom und somit den Energiefluss gänzlich zu stoppen. Wird der Ventilkörper 6 von einem Schrittmotor angetrieben, so lässt der Schrittmotor sich derartig bestromen, dass eine ungewollte Bewegung aufgrund der wirkenden Kräfte vermieden wird.

Der Umschaltvorgang ist abgeschlos- sen, wenn der Ventilkörper 6 an der Dichtfläche 8 anliegt.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Umschaltventils mit einem Ventilgehäuse (1), einem Eingang (2) und zwei Ausgängen (3,4), das mittels eines Ventilkörpers (6), der in einem Hohlkörper (13) zwischen zwei Dichtflächen (8,9) mit Hilfe eines als Schrittmotor ausgebildeten Antriebes (7) verschiebbar ist, und in den jeweiligen Endpositionen jeweils einen der Ausgänge (3,4) hydraulisch verschliesst, dadurch gekennzeichnet, dass beim
Umschalten des Ventils der Ventilkörper (6) auf dem Weg von einer Endposition zu der anderen Endposition mindestens einmal zwischen den Endpositionen verlangsamt oder angehalten wird.

Claims

2. Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Umschaltventils nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (6) zusätzlich in der Nähe der anzufahrenden End- position verlangsamt oder angehalten wird.

3. Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Umschaltventils nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (7) des Ventilkörpers (6) während des Still- standes mittels einer Haltekraft auf den Ventilkörper (6) wirkt.

4. Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Umschaltventils nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass während des Umschaltens der Fluidstrom redu- ziert wird.

HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN