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Die
Erfindung geht aus von einem Mehrwegeventil nach der Gattung des
Hauptanspruchs.
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Es
ist schon ein Mehrwegeventil aus der
DE 100 58 516 A1 bekannt, mit zumindest drei
Anschlusskanälen,
die jeweils in einen separaten Ventilraum münden, der jeweils über zumindest
eine Ventilöffnung
mit zumindest einem benachbarten Ventilraum verbindbar ist, mit
zumindest zwei in axialer Richtung bezüglich einer Ventilachse beweglichen Schließelementen,
die jeweils mit einer der Ventilöffnungen
zusammenwirken. Nachteilig ist, dass die Schließelemente an einem gemeinsamen
Schieber angeordnet und sich nur gemeinsam verstellen lassen. Dadurch
ist keine Schaltstellung möglich,
in der alle Anschlusskanäle
verschlossen sind. Außerdem durchläuft der
Schieber beim Umschalten zwischen zwei Schaltstellungen eine Mittelstellung,
in der alle Anschlusskanäle
miteinander verbunden sind, so dass das Ventil für manche Anwendungen nicht
einsetzbar ist.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Mehrwegeventil
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den
Vorteil, daß auf
einfache Art und Weise eine Verbesserung dahingehend erzielt wird,
dass ein Kurzschluss aller Anschlusskanäle beim Schalten zwischen zwei
Schaltstellungen vermieden wird, indem separate Schieber vorgesehen
sind, mittels denen die Schließelemente
unabhängig
voneinander verstellbar sind.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Mehrwegeventils möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist, dass die Schließelemente in axialer Richtung
relativ zum zugeordneten Schieber beweglich angeordnet sind, da
die Schließelemente
auf diese Weise separat schaltbar sind.
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Weiterhin
vorteilhaft ist, die Schließelemente auf
einer axial beweglichen Schubstange axial beweglich gelagert sind,
da diese Ausführung
besonders kostengünstig
ist.
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Sehr
vorteilhaft ist es, wenn die Schieber an der Schubstange angeordnet
und fest mit dieser verbunden sind, da die Schieber auf diese Weise
mit der Schubstange mechanisch gekoppelt sind.
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Auch
vorteilhaft ist, wenn die Schieber jeweils in einer Führung des
Ventils geführt
sind. Die mit den Schiebern gekoppelte Schubstange ist mittelbar über die
Führungen
der Schieber ebenfalls geführt.
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Desweiteren
vorteilhaft ist, wenn die Schließelemente in einem zwischen
zwei äußeren Ventilräumen vorgesehenen
mittleren Ventilraum angeordnet und an einer Umfangswandung des
mittleren Ventilraums geführt
sind. Auf diese Weise kann die Schubstange entfallen, so dass die
Herstellungskosten verringert sind.
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Darüber hinaus
vorteilhaft ist, wenn die separaten Schieber mittels zumindest eines
Aktors betätigbar
sind., wobei der Aktor beispielsweise ein Elektromagnet oder ein
Piezoaktor ist.
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Vorteilhaft
ist, wenn jede Ventilöffnung
einen mit dem jeweiligen Schließelement
zusammenwirkenden Ventilsitz aufweist, der als Flachsitz oder Kegelsitz
ausgebildet ist, da auf diese Weise kurze Stellwege der Schieber
und kurze Schaltzeiten des Ventils erreicht werden.
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Außerdem vorteilhaft
ist, wenn die Schließelemente
mittels einer Ventilfeder in Richtung ihres Ventilsitzes gedrückt sind,
da die Rückstellbewegung der
Schließelemente
auf diese Weise unabhängig vom
Schieber erfolgt.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es
zeigen 1 im Schnitt ein erstes Ausführungsbeispiel, 2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
und 3 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mehrwegeventils.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Mehrwegeventils.
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Das
erfindungsgemäße Mehrwegeventil
hat ein Ventilgehäuse 1 mit
zumindest drei Anschlusskanälen 2,
die jeweils in einen separaten Ventilraum 3 münden. Jeder
Ventilraum 3 ist über
zumindest eine Ventilöffnung 4 mit
zumindest einem der benachbarten Ventilräume 3 verbindbar,
wobei die Ventilöffnungen 4 in
zwischen den separaten Ventilräumen 3 angeordneten
Trennwänden 5 vorgesehen
sind.
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Beispielsweise
sind drei Ventilräume 3 vorgesehen
und nebeneinander angeordnet. In einem mittleren Ventilraum 3.1,
der zwischen zwei äußeren Ventilräumen 3.2 angeordnet
ist, sind zwei in axialer Richtung bezüglich einer Ventilachse 8 bewegliche Schließelemente 9 vorgesehen.
Der mittlere Ventilraum 3.1 ist über eine erste Ventilöffnung 4.1 mit
dem rechten äußeren Ventilraum 3.2 und über eine
zweite Ventilöffnung 4.2 mit
dem linken äußeren Ventilraum 3.2 strömungsverbindbar.
Jedes Schließelement 9 wirkt
mit einer der Ventilöffnungen 4 derart
zusammen, dass eine Strömungsverbindung
zwischen dem mittleren Ventilraum 3.1 und einem der äußeren Ventilräume 3.2 steuerbar
ist. An den Ventilöffnungen 4 sind
jeweils Ventilsitze 11 vorgesehen, die beispielsweise als
Flachsitz oder als Kegelsitz ausgeführt sind. Das Mehrwegeventil
ist auf diese Weise als sogenanntes Sitzventil ausgeführt, wodurch
kurze Stellwege der Schließelemente 9 und
kurze Schaltzeiten möglich
sind. Durch das Vorsehen von Ventilsitzen 11 ist eine gute
Abdichtung der separaten Ventilräume 3, 3.1, 3.2 gewährleistet.
Die Schließelemente 9 sind beispielsweise
zylinderförmig
ausgeführt
mit einer dem Ventilsitz 11 zugewandten Stirnseite 14,
die beispielsweise flach oder kegelförmig ist. Wenn eines der Schließelemente 9 mit
dieser Stirnseite 14 an seinem Ventilsitz 11 anliegt, überdeckt
es die Ventilöffnung 4 und
schließt
auf diese Weise die Strömungsverbindung
zwischen dem mittleren Ventilraum 3.1 und einem der äußeren Ventilräume 3.2.
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Der
Anschlusskanal 2 des mittleren Ventilraums 3.1 wird
im folgenden als mittlerer Anschlusskanal 2.1 und die Anschlusskanäle 2 der äußeren Ventilräume 3.2 werden
als äußere Anschlusskanäle 2.2 bezeichnet.
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Erfindungsgemäß sind separate
Schieber 10 vorgesehen, mittels denen die Schließelemente 9 unabhängig voneinander
verstellbar sind. Jedem Schließelement 9 ist
ein separater Schieber 10 zugeordnet, der die Bewegung
des Schließelementes 9 steuert
und dieses beispielsweise von seinem Ventilsitz 11 abhebt
oder es wieder an seinen Ventilsitz 11 zurückbewegen
lässt.
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Das
erfindungsgemäße Mehrwegeventil
ist beispielsweise als ein 3/3 Wegeventil ausgebildet mit drei Anschlusskanälen und
drei Schaltstellungen, wobei der mittlere Anschlusskanal 2.1 in
der ersten Schaltstellung mit einem der äußeren Anschlusskanäle 2.2 und
in einer zweiten Schaltstellung mit dem anderen äußeren Anschlusskanal 2.2 verbunden
ist. In der dritten Schaltstellung ist keiner der Anschlusskanäle 2, 2.1, 2.2 miteinander
verbunden und alle Ventilöffnungen 4, 4.1, 4.2 sind
geschlossen.
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Mittels
der separaten Schieber 10 sind die Schließelemente 9 in
axialer Richtung verschiebbar. Die Schließelemente 9 sind in
axialer Richtung relativ zum Schieber 10 beweglich angeordnet.
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Gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel sind
die Schließelemente 9 auf
einer gemeinsamen Schubstange 12 beweglich gelagert, die
durch die Ventilräume 3, 3.1, 3.2 hindurch
in axialer Richtung der Ventilachse 8 verläuft und
in axialer Richtung beweglich ist. Die Schließelemente 9 werden
mittels einer Ventilfeder 15 in Richtung ihres Ventilsitzes 11 gedrückt. Beispielsweise
ist eine einzige Ventilfeder 15 auf der Schubstange 12 zwischen
zwei Schließelementen 9 vorgesehen,
die sich mit ihren beiden Enden jeweils an den Schließelementen 9 abstützt und unter
Vorspannung stehend auf diese in Richtung der Ventilsitze 11 wirkt.
Die Ventilfeder 15 ist beispielsweise eine Schraubenfeder.
Die Rückstellbewegung der
Schließelemente 9 an
ihre Ventilsitze 11 erfolgt jeweils durch die Rückstellkraft
der Ventilfeder 15.
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Die
separaten Schieber 10 sind beispielsweise auf der Schubstange 12 derart
angeordnet, dass sich die Schließelemente 9 zwischen
den beiden auf der Schubstange 12 angeordneten Schiebern 10 befinden.
Beispielsweise sind die beiden separaten Schieber 10 auf
die Schubstange 12 aufgesteckt und mit dieser fest verbunden,
beispielsweise mittels Schweissen, Pressen, Schrauben oder ähnliches.
Es kann auch vorgesehen sein, dass einer der Schieber 10 als
Absatz der Schubstange 12 ausgebildet ist und nur der andere
Schieber 10 auf die Schubstange 11 aufgesteckt
ist. Die Schieber 10 sind beispielsweise zylinderförmig ausgeführt mit
einem Lagerabschnitt 16 und einen Stellabschnitt 17,
wobei der Lagerabschnitt 16 in einer Führung 18 des Ventilgehäuses 1 axial
geführt
ist und der Stellabschnitt 17 von dem Lagerabschnitt 16 ausgehend
durch die Ventilöffnung 4 bis
in den mittleren Ventilraum 3.1 reicht. Die Führung 18 des
Schiebers 10 ist beispielsweise als Bohrung ausgeführt und
verläuft
jeweils von axial außen
kommend durch eine Wandung des Ventilgehäuses 1 bis in einen
der äußeren Ventilräume 3.2. Die
Führungen 18,
die Ventilöffnungen 4,
die Schubstange 12, die Schließelemente 9 und die
Schieber 10 sind konzentrisch zueinander angeordnet. Die Schubstange 12 durchragt
beispielsweise die Schieber 10 und die Schließelemente 9.
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Die
separaten Schieber 10 sind mittels zumindest eines Aktors 20 verstellbar,
der beispielsweise ein Elektromagnet oder ein Piezoaktor ist. Es
ist aber ausdrücklich
jeder beliebige Aktor möglich,
der geeignet ist, die Schieber 10 in axialer Richtung zu verschieben.
Gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
werden die Schieber 10 in axialer Richtung mittelbar über die
Schubstange 12 verstellt, indem der Aktor 20 beispielsweise
auf die Schubstange 12 wirkt und dabei die mit der Schubstange 12 gekoppelten Schieber 10 mitbewegt.
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Bei
Verschiebung der Schubstange 12 in axialer Richtung, beispielsweise
nach links, bewegt sich der in Bewegungsrichtung vorauseilende Schieber 10 in
vom zugeordneten, beispielsweise linken Schließelement 9 abgewandter
Richtung und taucht dabei zunehmend aus dem mittleren Ventilraum 3.1 aus,
so dass von dem beispielsweise linken Schieber 10 keine
Stellbewegung auf das beispielsweise linke Schließelement 9 übertragen
wird und die beispielsweise linke Ventilöffnung 4 geschlossen
bleibt. Der nacheilende Schieber 10 bewegt sich in Richtung
des zugeordneten, beispielsweise rechten Schließelements 9 und überträgt auf diesen
zumindest einen Teil seines axialen Hubes, so dass das beispielsweise
rechte Schließelement 9 von
seinem Ventilsitz 11 abgehoben und die beispielsweise rechte
Ventilöffnung 4 geöffnet wird.
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Wenn
der beispielsweise rechte Schieber 10 von dieser Schaltstellung
(rechtes Schließelement 9 geöffnet) ausgehend
in von dem zugeordneten Schließelement 9 abgewandter
Richtung, beispielsweise nach rechts, bewegt wird, folgt das beispielsweise
rechte Schließelement 9 getrieben
durch die Ventilfeder 15 der Bewegung des beispielsweise rechten
Schiebers 10 bis an den beispielsweise rechten Ventilsitz 11,
so dass die Strömungsverbindung zwischen
dem mittleren Ventilraum 3.1 und dem beispielsweise rechten äußeren Ventilraum 3.2 geschlossen
wird.
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2 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Mehrwegeventils.
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Bei
dem Mehrwegeventil nach 2 sind die gegenüber dem
Mehrwegeventil nach 1 gleichbleibenden oder gleichwirkenden
Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Das
Mehrwegeventil nach 2 unterscheidet sich von dem
Mehrwegeventil nach 1 darin, dass die Schließelemente 9 nicht
von einer einzigen Ventilfeder 15 in Richtung ihres Ventilsitzes 11 gedrückt werden,
sondern von jeweils einer separaten Ventilfeder 15, die
sich jeweils mit dem einen Ende an einem Absatz 21 der
Schubstange 12 abstützt.
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3 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Mehrwegeventils.
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Bei
dem Mehrwegeventil nach 3 sind die gegenüber dem
Mehrwegeventil nach 1 und 2 gleichbleibenden
oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Das
Mehrwegeventil nach 3 unterscheidet sich von dem
Mehrwegeventil nach 1 und 2 darin,
dass die separaten Schieber 10 nicht an einer Schubstange
angeordnet sind, sondern an einer Umfangswandung 22 des
mittleren Ventilraums 3.1 geführt sind. Die Schubstange kann
daher entfallen. Da die Schieber 10 nunmehr nicht mehr über die Schubstange
mechanisch gekoppelt sind, benötigt jeder
Schieber 10 einen separaten Aktor 20.
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Da
die Schließelemente 9 an
der Umfangswandung 22 des mittleren Ventilraums 3.1 anliegen, sind
Nuten 23 in der Umfangswandung 22 vorgesehen,
damit die Strömung
von den äußeren Ventilräumen 3.2 durch
eine der Ventilöffnungen 4, 4.1, 4.2 an einem
der Schließelemente 9 vorbei
in den mittleren Ventilraum 3.1 gelangen kann.