CH704973B1

CH704973B1 - Dreiwegeventil.

Info

Publication number: CH704973B1
Application number: CH00836/11A
Authority: CH
Inventors: Martin Schaufelberger
Original assignee: Schwanden Kunststoff
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2015-05-29
Also published as: CH704973A1

Abstract

Das Dreiwegeventil (l) hat einen in eine Ventilkammer (2) mündenden Zuströmkanal (10) und zwei beidseitig zur Ventilkammer (2) und mit ihr verbundenen, zueinander gleichachsige Abströmkanälen (7, 8). Jedem Abströmkanal (7, 8) zugeordnete Ventilkörper (15, 16) sind über einen gemeinsamen, translatorisch beweglichen Stellkörper (19) einstückig miteinander verbunden. Die Ventilkörper (15, 16) bilden die beiden äusseren Enden des geführten Stellkörpers (19). Dieser hat für die Ausführung einer Hubbewegung der Ventilkörper (15, 16) eine Zahnstange (26), die parallel zu einem Hubstangenteil (20) des Stellkörpers (19) verläuft und in die ein mit einem Stellmotor gekoppeltes Zahnrad (29) eingreift.

Description

Beschreibung

[0001 ] Die Erfindung betrifft ein Dreiwegeventil mit einem in eine Ventilkammer mündenden Zuströmkanal und zwei beidseitig zur Ventilkammer und mit ihr verbundenen, zueinander gleichachsigen Abströmkanälen, wobei jedem Abströmkanal ein Ventilkörper zugeordnet ist und diese über einen gemeinsamen, translatorisch beweglichen Stellkörper fest miteinander verbunden sind, wobei der Stellkörper eine Zahnstange aufweist, in die ein mit einem Stellmotor gekoppeltes Zahnrad eingreift.

[0002] Ein Dreiwegeventil der genannten Art ist bekannt durch die US 6 105 598. Bei diesem besteht der Stellkörper aus einer Zahnstange und seine Ventilkörper sind durch Dichtmanschetten gebildet.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Dreiwegeventil der eingangs genannten Art zu finden, das bei kostengünstiger Herstellbarkeit in Kunststoffspritztechnik, auch bei relativ geringer Baugrösse, eine gute Abdichtung, gute Regulierbarkeit seiner Strömungsverteilung und eine hohe Funktionssicherheit gewährleistet.

[0004] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass die Ventilkörper an den beiden äusseren Enden eines geführten Stellkörpers gebildet sind und dieser für die Ausführung einer Hubbewegung der Ventilkörper eine Zahnstange aufweist, in die ein mit einem Stellmotor gekoppeltes Zahnrad eingreift, wobei der Stellkörper einen mit den Ventilkörpern gleichachsigen Hubstangenteil (20) und im Abstand zu diesem die parallel zu ihm verlaufende Zahnstange (26) aufweist.

[0005] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigt:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung einen Einblick in die Ventilkammer eines erfindungsgemässen Dreiwegeventils bei abgehobener Verschlusswand,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Ventilkammer nach Fig. 1 in einer die Achse der Ventilkörper einschliessenden Ebene,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Ventilkammer nach Fig. 1 mit aufgesetzter Verschlusswand,

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemässes Dreiwegeventil entlang der Achse seiner Ventilkörper, in Richtung senkrecht zum Querschnittsverlauf der Darstellung in Fig. 2 und

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Dreiwegeventils einschliesslich eines anmontierten Gehäuses eines z.B. als Schrittmotor ausgeführten Stellmotors.

[0006] Das Dreiwegeventil 1 hat eine schalenförmige Ventilkammer 2 mit einem ebenen Kammerboden 3 und einer senkrecht zu diesem umlaufenden Kammerseitenwand 4. An zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Ventilkammer 2 sind gleichachsig Anschlussstutzen 5, 6 für Abströmkanäle 7, 8 angeformt. Ein dritter, dazu parallel versetzter Anschlussstutzen 9 bildet den Zuströmkanal 10 des Dreiwegeventils 1.

[0007] Durch ihre zylindrische Form bilden die Abströmkanäle 7, 8 am Übergang zu der in diesem Bereich ebenen Kammerseitenwand 4 einen kreisförmigen Ventilsitz 11 , 12, an dem der pilzartig abstehende Kopf 13, 14 der Ventilkörper 15, 16 in Dichtkontakt gelangt. Eine z.B. mit rechtwinkligem Querschnitt umlaufende Rille 17, 18 des jeweiligen Ventilkörperkopfes 13, 14 vergrössert dabei die Fläche des Dichtkontaktes.

[0008] Für eine entsprechend der axialen Verstellung der Ventilkörpers 15, 16 erfolgende Verringerung oder Vergrösserung des ringförmigen Öffnungsquerschnittes im Bereich des Ventilsitzes 1 1 , 12 haben die Ventilkörper 15, 16 einen in Richtung der Abströmkanäle 7, 8 abnehmenden Durchmesser, entsprechend z.B. einer konischen Form. Stattdessen kann jedoch für eine andere Ventilcharakteristik ein abnehmender Durchmesser auch mit einer gekrümmten Linie des Längsquerschnittes der Ventilkörper 15, 16 erreicht werden.

[0009] Wie die Darstellungen der Fig. 1 , 2 und 4 zeigen, bilden beide Ventilkörper 15, 16 des Dreiwegeventils 1 jeweils einen endseitigen Teil eines in einem Stück in Kunststoffspritztechnik herstellbaren Stellkörpers 19. Ein beide Ventilkörpern 15, 16 miteinander verbindende Hubstangenteil 20 des Stellkörpers 19 ist für die Ausführung einer geradlinigen Hubbewegung schienenartig zwischen Gleitkörpern 21 bis 24 geführt, die paarweise einerseits am Kammerboden 3 und anderseits an einer auf die Ventilkammer 2 dicht aufgesetzten Verschlusswand 25 angeformt sind.

[0010] Für die Einsparung an Kunststoffmaterial sind die Ventilkörper 15, 16 vorzugsweise hohl ausgebildet und zu ihren Enden hin offen, so dass diese hohle Form mit relativ geringem Aufwand in Kunststoffspritztechnik realisierbar ist.

[0011 ] Für die Auslösung der Hubbewegung der Ventilkörper 15, 16 relativ zu dem zugehörigen Ventilsitz 11 , 12 ist ein Zahnstangenantrieb vorgesehen, dessen Zahnstange 26 sich parallel zu dem Hubstangenteil 20 erstreckt und über Querstege 27 mit diesem verbunden ist. Entsprechend kann der Stellkörper 19 mit seiner Hubstange 20, den endseitigen Ventilkörpern 15, 16, der Zahnstange 26 und den Querstegen 27 kostengünstig in einem Stück in Kunststoffspritztechnik geformt sein.

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Claims

[0012] Für die Antriebsverbindung mit einem in einer separaten Motorkammer 28 eingeschlossenen, nicht dargestellten Schrittmotor ist in der Ventilkammer 2 ein mit der Zahnstange 26 in Eingriff stehendes Zahnrad 29 gelagert, dessen Antriebszapfen 30 sich abgedichtet durch die Verschlusswand 25 des Ventilgehäuses 2 und die Wand 31 der Motorkammer 28 in diese hinein erstreckt und dort in einem gezahnten Kupplungszapfen 32 endet. Durch die teilweise zylindrische Form des Antriebszapfens 30 ist eine zuverlässige Abdichtung der Ventilkammer 2 gegenüber der Motorkammer 28, z.B. auch mit Verwendung eines nichtdargestellten Dichtringes, auf einfache Weise realisierbar. Die Position des Antriebszapfens 30 in der Ventilkammer 2 derart, dass sie den Dimensionen oder der Bauform eines in der Motorkammer 28 angeordneten Schrittmotors optimal angepasst ist, lässt sich dabei durch die zuvor genannten Querstege 27 zwischen der Zahnstange 26 und dem Flubstangenteil 20 bestimmen. [0013] Ein Schrittmotor handelsüblicher Ausführung mit zugehöriger elektronischer Steuerung ermöglicht die genaue Einstellung unterschiedlicher Positionen der Ventilkörper 15, 16 relativ zu den zugehörigen Ventilsitzen 11 , 12 und deren Rückmeldung an die Steuerelektronik. [0014] Das erfindungsgemässe Dreiwegeventil eignet sich beispielsweise für die Strömungsverteilung im Heizkreislauf eines Personenfahrzeuges. Patentansprüche 1. Dreiwegeventil mit einem in eine Ventilkammer (2) mündenden Zuströmkanal (10) und zwei beidseitig zur Ventilkammer (2) und mit ihr verbundenen, zueinander gleichachsigen Abströmkanälen (7,8), wobei jedem Abströmkanal (7,8) ein Ventilkörper (15, 16) zugeordnet ist und diese über einen gemeinsamen, translatorisch beweglichen Stellkörper (19) fest miteinander verbunden sind, so dass die Ventilkörper (15, 16) die beiden äusseren Enden des geführten Stellkörpers (19) bilden, wobei der Stellkörper (19) für die Ausführung einer Hubbewegung der Ventilkörper (15, 16) eine Zahnstange aufweist, in die ein mit einem Stellmotor gekoppeltes Zahnrad (29) eingreift, und dass der Stellkörper (19) einen mit den Ventilkörpern (15, 16) gleichachsigen Hubstangenteil (20) und im Abstand zu diesem die parallel zu ihm verlaufende Zahnstange (26) aufweist.
2. Dreiwegeventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkörper (15, 16) der Abströmkanäle (7, 8) einen in Strömungsrichtung abnehmenden Querschnitt aufweisen und der diesen abnehmenden Querschnitt aufweisende Teil der Ventilkörper (15, 16) sich bei geschlossener Ventilposition vollständig in den zugehörigen Abströmkanal (7, 8) hinein erstreckt, so dass der Öffnungsquerschnitt der Abströmkanäle (7, 8) durch die axiale Position der Ventilkörper (15, 16) relativ zu der einen Ventilsitz (1 1 , 12) bildenden Abströmöffnung bestimmt ist.
3. Dreiwegeventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstange (26) über Querstege (27) mit dem Hubstangenteil (20) verbunden ist.
4. Dreiwegeventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkörper (15, 16) einen pilzförmig abstehenden, für den Dichtkontakt mit einem Ventilsitz (1 1 , 12) bestimmten Kopf (13, 14) aufweisen.
5. Dreiwegeventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem pilzförmigen Kopf (13, 14) der Ventilkörper (15, 16) eine für den Dichtkontakt mit dem Ventilsitz (11 , 12) bestimmte, umlaufende Rille (17, 18) vorgesehen ist.
6. Dreiwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkörper (19) mit seinen endseitigen Ventilkörpern (15, 16) und seiner Zahnstange (26) einstückig aus Kunststoff besteht.
7. Dreiwegeventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkörper (15, 16) hohl sind.
8. Dreiwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubstangenteil (20) des Stellkörpers (19) zwischen Gleitkörpern (21 bis 24) geführt ist, die einerseits an einer Bodenwand (3) der Ventilkammer (3) und anderseits an einer auf die Ventilkammer (2) dicht aufgesetzten Verschlusswand (25) angeformt sind.
9. Dreiwegeventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkammer (2) die ebene Bodenwand (3), eine dazu senkrecht umlaufende Seitenwand (4) und die zur Bodenwand parallele Verschlusswand (25) aufweist, wobei sich durch die Verschlusswand (25) ein mit einem als Schrittmotor ausgebildeten Stellmotor verbundener Antriebszapfen (30) erstreckt, und die Abströmkanäle (7, 8) der Ventilkammer (2) sich gleichachsig durch einander gegenüberliegende Bereiche der Seitenwand (4) erstrecken. 3