DE102006039267B4

DE102006039267B4 - Mehrwegeventil

Info

Publication number: DE102006039267B4
Application number: DE102006039267.1A
Authority: DE
Inventors: Christian Klüting; Dr. Kohnen Christoph; Rene Böhm; Dr. Kreißig Udo; Dr. Voigt Peter; Danny Weigel
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2015-11-26
Anticipated expiration: 2026-08-23
Also published as: DE102006039267A1

Abstract

Mehrwegeventil mit einem Ventilgehäuse (210), wenigstens zwei Anschlüssen (230, 232, 234, 236) und einem Steuerelement zum wahlweise Öffnen, Verschließen und/oder miteinander Verbinden von wenigstens zwei der Anschlüsse (230, 232, 234, 236) miteinander, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement eine erste Ventilnadel (212) und wenigstens eine zweite Ventilnadel (216) umfasst und in dem Ventilgehäuse (210) eine erste Ventilkammer (214) mit einem ersten Dichtsitz (220), in der die erste Ventilnadel (212) zwischen einer ersten Stellung, in der die erste Ventilnadel (212) von dem ersten Dichtsitz (220) abgehoben ist, und einer zweiten Stellung, in der die erste Ventilnadel (212) an dem ersten Dichtsitz (220) anschlägt, axial verschiebbar und in Richtung der ersten Stellung mittels einer ersten Ventilfeder (222) mit Kraft beaufschlagt angeordnet ist, und eine der Anzahl der zweiten Ventilnadeln (216) entsprechende Anzahl von zweiten Ventilkammern (218) mit jeweils einem zweiten Dichtsitz (224), in dem jeweils eine zweite Ventilnadel (216) zwischen einer ersten Stellung, in der die zweite Ventilnadel (216) an dem zweiten Dichtsitz (224) anschlägt, und einer zweiten Stellung, in der die zweite Ventilnadel (216) von dem zweiten Dichtsitz (224) abgehoben ist, axial verschiebbar und in Richtung der ersten Stellung mittels jeweils einer zweiten Ventilfeder (226) mit Kraft beaufschlagt angeordnet ist, ausgebildet ist, wobei jede zweite Ventilkammer (218) eine Öffnung zur ersten Ventilkammer (214) aufweist, durch die die jeweilige zweite Ventilnadel (216) hindurch in die erste Ventilkammer (214) greift, so dass alle zweiten Ventilnadeln (216) an die erste Ventilnadel (212) derart anstoßen, dass die erste Ventilnadel (212) bei einer Bewegung von der ersten Stellung in die zweite Stellung alle zweiten Ventilnadeln (216) entgegen der jeweiligen Kraft der zweiten Ventilfeder (226) in die zweite Stellung drückt, wobei jeder Anschluss (230, 232, 234, 236) mit wenigstens einer der Ventilkammern (214, 218) des Ventilgehäuses (210) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrwegeventil, insbesondere 4/2-Wegeventil, mit einem Ventilgehäuse, wenigstens zwei Anschlüssen und einem Steuerelement zum wahlweise Öffnen, Verschließen und/oder miteinander Verbinden von wenigstens zwei der Anschlüsse miteinander, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 602 00 316 T2 ist ein Vierweg Schaltventil bekannt, das zwei bewegliche Ventilelemente aufweist, die jeweils ein Dreiwegeschaltventil ausbilden und jeweils einen eigenen Aktuator aufweisen, so dass beide Ventilelemente unabhängig voneinander betätigt werden können. Die beiden Ventilelemente sind in einem Ventilgehäuse nebeneinander in jeweiligen Ventilräumen angeordnet, in denen jeweils zwei gegenüberliegende Dichtsitze ausgebildet sind, an denen die Ventilelemente wechselweise anschlagen.
Aus der DE 70 19 864 U geht ein Vierwegeventil mit einer Einlassöffnung, zwei Arbeitsöffnungen und zwei Auslassöffnungen auf der Außenseite der Arbeitsöffnungen hervor. Eine Ventilspindel ist in einer Bohrung axial verschiebbar angeordnet und hat zwei Arbeitsstellungen. Die Ventilspindel trägt jeweils einen Ventilteller zum wahlweisen Verschluss einer der zwei Fluidverbindungen zu den Auslassöffnungen und einen dritten Ventilteller, welcher die Fluidverbindung von der Einlassöffnung zur Arbeitsöffnung auf der Innenseite der jeweils offenen Auslassöffnung schließt.
In der DE 1 600 735 B ist ein Mehrweg-Steuerventil mit drei Kammern und drei Auslässen beschrieben. In einem ersten Ventilglied ist ein zweites Ventilglied angeordnet, welches relativ zum ersten Ventilglied von einer ersten Lage in eine zweite Lage und umgekehrt gebracht werden kann, so dass eine Fluidverbindung geöffnet beziehungsweise geschlossen werden kann. Das erste und das zweite Ventilglied sind auch gemeinsam bewegbar, so dass eine weitere Fluidverbindung geöffnet beziehungsweise geschlossen werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 4/2-Wegeventil der o. g. Art hinsichtlich der Funktion zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Mehrwegeventil, insbesondere 4/2-Wegeventil, der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Dazu ist es bei einem Mehrwegeventil der o. g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Steuerelement eine erste und wenigstens eine zweite Ventilnadel umfasst und in dem Ventilgehäuse eine erste Ventilkammer mit einem ersten Dichtsitz, in der die erste Ventilnadel zwischen einer ersten Stellung, in der die erste Ventilnadel von dem ersten Dichtsitz abgehoben ist, und einer zweiten Stellung, in der die erste Ventilnadel an dem ersten Dichtsitz anschlägt, axial verschiebbar und in Richtung der ersten Stellung mittels einer ersten Ventilfeder mit Kraft beaufschlagt angeordnet ist, und eine der Anzahl der zweiten Ventilnadeln entsprechende Anzahl von zweiten Ventilkammern mit jeweils einem zweiten Dichtsitz, in dem jeweils eine zweite Ventilnadel zwischen einer ersten Stellung, in der die zweite Ventilnadel an dem zweiten Dichtsitz anschlägt, und einer zweiten Stellung, in der die zweite Ventilnadel von dem zweiten Dichtsitz abgehoben ist, axial verschiebbar und in Richtung der ersten Stellung mittels jeweils einer zweiten Ventilfeder mit Kraft beaufschlagt angeordnet ist, ausgebildet ist, wobei jede zweite Ventilkammer eine Öffnung zur ersten Ventilkammer aufweist, durch die die jeweilige zweite Ventilnadel hindurch in die erste Ventilkammer greift, so dass alle zweiten Ventilnadeln an die erste Ventilnadel derart anstoßen, dass die erste Ventilnadel bei einer Bewegung von der ersten Stellung in die zweite Stellung alle zweiten Ventilnadeln entgegen der jeweiligen Kraft der zweiten Ventilfeder in die zweite Stellung drückt, wobei jeder Anschluss mit wenigstens einer der Ventilkammern des Ventilgehäuses verbunden ist.
Dies hat den Vorteil, dass ein mechanisch einfaches und in der Funktion zuverlässiges Mehrwegeventil zur Verfügung steht, welches mit nur einem einzigen Aktuator die Funktionalität beispielsweise eines 4/2-Wegeventils zur Verfügung stellt. Durch eine Sitzparallelschaltung wird eine hohe Dichtigkeit gegen Leckageströme erzielt.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind vier Anschlüsse und zwei zweite Ventilnadeln vorgesehen, wobei die Anschlüsse derart angeordnet und mit den Ventilkammern verbunden sind, dass in der ersten Stellung ein erster Anschluss und ein zweiter Anschluss verschlossen und ein dritter Anschluss sowie ein vierter Anschluss miteinander verbunden sind und in der zweiten Stellung der dritte Anschluss mit dem ersten Anschluss und der vierte Anschluss mit dem zweiten Anschluss verbunden ist.
Beispielsweise ist die erste Ventilnadel mit einem Aktuator verbunden, welcher wahlweise die erste Ventilnadel gegen die Kraft der ersten Ventilfeder in die zweite Stellung bewegt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrwegeventils.
Die in der einzigen Fig. dargestellte, bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrwegeventils ist als 4/2-Wegeventil ausgebildet und umfasst ein Ventilgehäuse 210, eine erste Ventilnadel 212, die in einer ersten Ventilkammer 214 angeordnet ist, und zwei zweite Ventilnadeln 216, die jeweils in einer zweiten Ventilkammer 218 angeordnet sind. Inder ersten Ventilkammer 214 ist ein erster Dichtsitz 220 ausgebildet und die erste Ventilnadel 212 ist in der ersten Ventilkammer 214 axial zwischen einer ersten Stellung, in der die erste Ventilnadel 212 vom ersten Dichtsitz 220 abgehoben ist, und einer zweiten Stellung, in der die erste Ventilnadel 212 am ersten Dichtsitz 220 anliegt, verschiebbar. Eine erste Ventilfeder 222 beaufschlagt die erste Ventilnadel 212 in Richtung der ersten Stellung mit Kraft. Die erste Ventilnadel 212 ist mit einem Aktuator 223 verbunden, der die erste Ventilnadel 212 wahlweise entgegen der Kraft der ersten Ventilfeder 222 in die zweite Stellung bewegt.
In jeder der zweiten Ventilkammern 218 ist ein zweiter Dichtsitz 224 ausgebildet und die zweite Ventilnadel 216 ist in der zweiten Ventilkammer 218 axial verschiebbar zwischen einer ersten Stellung, in der die zweite Ventilnadel 216 am zweiten Dichtsitz 224 anliegt, und einer zweiten Stellung, in der die zweite Ventilnadel 216 vom zweiten Dichtsitz 224 abgehoben ist, angeordnet. Eine zweite Ventilfeder 226 beaufschlagt die zweite Ventilnadel 216 in Richtung der ersten Stellung mit Kraft. Jede zweite Ventilkammer 218 weist eine Öffnung zur ersten Ventilkammer 214 auf, wobei die jeweilige zweite Ventilnadel 216 durch diese Öffnung in die erste Ventilkammer 214 greift und an der ersten Ventilnadel 212 anschlägt. Hierbei schlagen die zweiten Ventilnadeln 216 an einer von dem Aktuator 223 abgewandten Seite der ersten Ventilnadel 212 an. Auf diese Weise wird eine Bewegung der ersten Ventilnadel 212 auf die zweiten Ventilnadeln 216 übertragen, d. h. wenn der Aktuator 223 die erste Ventilnadel 212 von der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt und damit den ersten Dichtsitz 220 schließt werden gleichzeitig die zweiten Ventilnadeln 216 ebenfalls in die zweite Stellung bewegt und damit der zweite Dichtsitz 224 in jeder zweiten Ventilkammer 218 geöffnet. Mit anderen Worten sind der erste Dichtsitz 220 und die zweiten Dichtsitze 224 entgegen gesetzt gerichtet und die zweiten Ventilkammern 218 sind in Richtung der Bewegung der ersten Ventilnadel 212 in die zweite Stellung in der Darstellung unterhalb der ersten Ventilkammer 214 angeordnet.
In dem Ventilgehäuse 210 sind vier Anschlüsse 230, 232, 234, 236 ausgebildet, wobei ein erster Anschluss 230 mit einer zweiten Ventilkammer 218, ein zweiter Anschluss 232 mit der anderen zweiten Ventilkammer 218, ein dritter Anschluss 234 mit der ersten Ventilkammer 214 und einer der zweiten Ventilkammern 218 und der vierte Anschluss 236 mit der ersten Ventilkammer 214 und der anderen zweiten Ventilkammer 218 verbunden ist. Auf diese Weise sind folgende Schaltstellungen realisiert: In der ersten Stellung sind der erste Anschluss 230 und der zweite Anschluss 232 verschlossen und der dritte Anschluss 234 sowie der vierte Anschluss 236 über die erste Ventilkammer 214 miteinander verbunden. In der zweiten Stellung ist der dritte Anschluss 234 mit dem ersten Anschluss 230 über eine der zweiten Ventilkammern 218 verbunden und der vierte Anschluss 236 mit dem zweiten Anschluss 232 über die andere zweite Ventilkammern 218 verbunden.
Die Anschlagflächen zwischen der ersten Ventilnadel 212 und den zweiten Ventilnadeln 216 sind als Dichtflächen ausgebildet. Dadurch sind die zweiten Ventilkammern 218 voneinander sowie von der ersten Ventilkammer 214 dichtend getrennt.
Dieses erfindungsgemäße Schaltventil realisiert eine Dichtsitzparallelschaltung und erhält seine statische Bestimmtheit darüber, dass es einen Leerhub zwischen den zweiten Ventilnadeln 216 und der ersten Ventilnadel 212 gibt. Der Ruhezustand des Schaltventils ist im unbestromten Zustand des Aktuators 223, wobei sich alle Ventilnadeln 212, 216 in der jeweiligen ersten Stellung befinden in der der erste Dichtsitz 220 geöffnet und die zweiten Dichtsitze 224 geschlossen sind. Nach der Bestromung des Aktuators 223 wird die Federkraft der beiden zweiten Ventilfedern 226 überwunden und werden die zweiten Dichtsitze 224 parallel geöffnet. Gleichzeitig wird der erste Dichtsitz 220 von der ersten Ventilnadel 212 geschlossen.

Claims

Mehrwegeventil mit einem Ventilgehäuse (210), wenigstens zwei Anschlüssen (230, 232, 234, 236) und einem Steuerelement zum wahlweise Öffnen, Verschließen und/oder miteinander Verbinden von wenigstens zwei der Anschlüsse (230, 232, 234, 236) miteinander, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement eine erste Ventilnadel (212) und wenigstens eine zweite Ventilnadel (216) umfasst und in dem Ventilgehäuse (210) eine erste Ventilkammer (214) mit einem ersten Dichtsitz (220), in der die erste Ventilnadel (212) zwischen einer ersten Stellung, in der die erste Ventilnadel (212) von dem ersten Dichtsitz (220) abgehoben ist, und einer zweiten Stellung, in der die erste Ventilnadel (212) an dem ersten Dichtsitz (220) anschlägt, axial verschiebbar und in Richtung der ersten Stellung mittels einer ersten Ventilfeder (222) mit Kraft beaufschlagt angeordnet ist, und eine der Anzahl der zweiten Ventilnadeln (216) entsprechende Anzahl von zweiten Ventilkammern (218) mit jeweils einem zweiten Dichtsitz (224), in dem jeweils eine zweite Ventilnadel (216) zwischen einer ersten Stellung, in der die zweite Ventilnadel (216) an dem zweiten Dichtsitz (224) anschlägt, und einer zweiten Stellung, in der die zweite Ventilnadel (216) von dem zweiten Dichtsitz (224) abgehoben ist, axial verschiebbar und in Richtung der ersten Stellung mittels jeweils einer zweiten Ventilfeder (226) mit Kraft beaufschlagt angeordnet ist, ausgebildet ist, wobei jede zweite Ventilkammer (218) eine Öffnung zur ersten Ventilkammer (214) aufweist, durch die die jeweilige zweite Ventilnadel (216) hindurch in die erste Ventilkammer (214) greift, so dass alle zweiten Ventilnadeln (216) an die erste Ventilnadel (212) derart anstoßen, dass die erste Ventilnadel (212) bei einer Bewegung von der ersten Stellung in die zweite Stellung alle zweiten Ventilnadeln (216) entgegen der jeweiligen Kraft der zweiten Ventilfeder (226) in die zweite Stellung drückt, wobei jeder Anschluss (230, 232, 234, 236) mit wenigstens einer der Ventilkammern (214, 218) des Ventilgehäuses (210) verbunden ist.
Mehrwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vier Anschlüsse (230, 232, 234, 236) und zwei zweite Ventilnadeln (216) vorgesehen sind, wobei die Anschlüsse (230, 232, 234, 236) derart angeordnet und mit den Ventilkammern (214, 218) verbunden sind, dass in der ersten Stellung ein erster Anschluss (230) und ein zweiter Anschluss (232) verschlossen und ein dritter Anschluss (234) sowie ein vierter Anschluss (236) miteinander verbunden sind und in der zweiten Stellung der dritte Anschluss (234) mit dem ersten Anschluss (230) und der vierte Anschluss (236) mit dem zweiten Anschluss (232) verbunden ist.
Mehrwegeventil nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ventilnadel (212) mit einem Aktuator (223) verbunden ist, welcher wahlweise die erste Ventilnadel (212) gegen die Kraft der ersten Ventilfeder (222) in die zweite Stellung bewegt.