-
Die
Erfindung betrifft eine Kühlanlage mit einem Kältemittelkreislauf,
der mehrere Verdampferstrecken und einen eine Verteilung von Kältemitteln auf
die Verdampferstrecken bewirkenden Verteiler aufweist, wobei der
Verteiler für jede Verdampferstrecke ein ansteuerbares
Ventil aufweist.
-
Eine
derartige Kühlanlage ist beispielsweise aus
DE 195 47 744 A1 bekannt.
Diese Kühlanlage weist einen einzelnen Verdichter und einen
einzelnen Kondensator auf, jedoch zwei voneinander getrennt ausgebildete
Verdampfer. Der vom Kompressor geförderte Kältemittelstrom
wird nach dem Kondensator und vor den Expansionsorganen mittels
eines 3/2-Wegeventils in zwei Teilströme aufgeteilt, wobei die
Stellung des 3/2-Wegeventils von einer Reglereinheit gesteuert wird.
Mit einer derartigen Ausbildung ist es schwierig, mehr als zwei
Verdampferstrecken zu versorgen.
-
US 5,832,744 zeigt eine
andere Kühlanlage, bei der der Verteiler zwischen einem
Kältemitteleinlass und mehreren Kältemittelauslässen
ein Ventil aufweist, dem eine rotierende Turbinenscheibe nachgeschaltet
ist. Die Turbinenscheibe soll dafür sorgen, dass das Kältemittel
gleichmäßig auf alle Ausgänge des Verteilers
und damit auch gleichmäßig auf alle Verdampfer
verteilt wird.
-
Eine
derartige Ausbildung sichert zwar theoretisch eine gleichmäßige
Verteilung des Kältemittels auf die einzelnen Verdampfer.
Bereits kleine Unterschiede in Abmessungen, die sich beispielsweise
bei der Herstellung ergeben können, bewirken allerdings,
dass das Kältemittel ungleichförmig auf die einzelnen
Verdampfer verteilt wird. Darüber hinaus ist es bei derartigen
Verteilern erforderlich, dass die einzelnen Verdampfer im Grunde
die gleiche thermische Belastung und auch den gleichen Strömungswiderstand
haben. Wenn dies nicht der Fall ist, dann kann der Fall auftreten,
dass ein Verdampfer zuviel Kältemittel enthält,
so dass das Kältemittel nicht vollständig verdampft
wird, bevor es durch den Verdampfer hindurch gelaufen ist. Ein anderer
Verdampfer, der an den gleichen Verdampfer angeschlossen ist, kann
zu wenig Kältemittel erhalten, so dass der Verdampfer die
gewünschte Kälteleistung nicht erbringen kann.
Die Über- bzw. Unterversorgung der Verdampfer kann vor
allem dann zu Schwierigkeiten führen, wenn Temperatursensoren,
die an den Verdampfern oder anderen Stellen der Kühlanlage
angeordnet sind, ein Expansionsventil steuern. Das Expansionsventil
kann unter ungünstigen Umständen in Eigenschwingungen
versetzt werden, was die Kapazität und die Effektivität
der Kühlanlage weiter verschlechtert.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln einen
vorbestimmten Betrieb der Kühlanlage zu erreichen.
-
Diese
Aufgabe wird bei einer Kühlanlage der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, dass der Verteiler einen als Nockenwelle
ausgebildeten Rotor aufweist, der für jedes Ventil einen
Nocken aufweist.
-
Wenn
im Folgenden von einer "Kühlanlage" die Rede ist, dann
ist dieser Begriff weit zu verstehen. Er umfasst insbesondere Kühlsysteme,
Gefriersysteme, Klimaanlagen und Wärmepumpen, also alle
Anlagen, in denen ein Kältemittel umgewälzt wird
oder umläuft. Der Begriff "Kühlanlage" wird lediglich
zur Vereinfachung verwendet. Die Verdampferstrecken können
in unterschiedlichen Verdampfern angeordnet sein. Die Erfindung
wird aus Gründen der Einfachheit im Zusammenhang mit mehreren
Verdampfern erläutert. Die Erfindung ist aber auch anwendbar, wenn
ein Verdampfer mehrere einzelne oder gruppenweise ansteuerbare Verdampferstrecken
aufweist.
-
Wenn
der Verteiler für jeden Verdampfer ein ansteuerbares Ventil
aufweist, dann kann er die Versorgung der Verdampfer individuell
steuern, d. h. es ist dann möglich, jedem Verdampfer die
Menge an Kältemittel zuzuführen, die er benötigt.
Man muss keine Rücksicht mehr darauf nehmen, dass die Verdampfer
alle den gleichen Strömungswiderstand haben. Auch ist es
von untergeordneter Bedeutung, wenn die Verdampfer unterschiedliche
Kälteleistungen abgeben müssen. Bei einem Verdampfer,
bei dem eine größere Kälteleistung erforderlich
ist, wird das Ventil länger offen gehalten, so dass er
ent sprechend mehr Kältemittel erhält als ein Verdampfer,
der weniger Kälteleistung erbringen muss. Die Ansteuerung
der Ventile erfolgt auf einfache Weise durch einen Rotor, der als
Nockenwelle ausgebildet ist. Durch eine Drehung dieser Nockenwelle
kommt der Nocken, der einem bestimmten Ventil zugeordnet ist, in Eingriff
mit oder außer Eingriff mit dem Ventil, so dass er das
Ventil öffnet oder schließt. Für den
Antrieb der Nockenwelle ist dementsprechend auch nur ein Rotationsmotor
erforderlich. Wenn dieser Rotationsmotor als Schrittmotor ausgebildet
ist, dann kann man die Drehwinkellage der Nockenwelle sehr genau
einstellen. Man kann die Nockenwelle auch an vorbestimmten Drehwinkelpositionen
anhalten, so dass beispielsweise ein Ventil für einen längeren
Zeitraum geöffnet wird. Umgekehrt kann man die Nockenwelle kurzzeitig
auch relativ schnell drehen, so dass das Ventil einer Verdampferstrecke,
die an und für sich kein Kältemittel bekommen
soll, nur ganz kurz geöffnet wird. Da eine Verdampferstrecke
relativ träge ist, führt eine nur kurzzeitige Öffnung
des zugeordneten Ventils praktisch nicht zu einer Änderung
der Kälteleistung.
-
Vorzugsweise
sind alle Nocken in verschiedenen Winkelstellungen angeordnet. Damit
wird sichergestellt, dass in jeder Drehwinkellage der Nockenwelle
nur ein Ventil geöffnet ist. Man kann dann jede Verdampferstrecke
individuell mit Kältemittel versorgen.
-
Vorzugsweise
weist der Verteiler mehrere Ventilmodule auf, die parallel zur Achse
der Nockenwelle nebeneinander angeordnet sind. Man kann den Verteiler
modulartig aufbauen. Jedes Ventilmodul enthält dann ein
Ventil oder gegebenenfalls mehrere Ventile. Wenn eine größere
Anzahl von Verdampferstrecken vom Verteiler versorgt werden müssen, dann
setzt man eine entsprechende Anzahl von Ventilmodulen zusammen.
Da die einzelnen Ventilmodule nebeneinander angeordnet sind, hat
man im Grunde wenig räumliche Beschränkungen.
-
Vorzugsweise
weist die Nockenwelle mehrere Nockenwellenmodule auf. Auch die Nockenwelle kann
also modulartig zusammengesetzt werden, so dass man die Nockenwelle
an die Anzahl der verwendeten Ventile anpassen kann.
-
Hierbei
ist bevorzugt, dass die Nockenwellenmodule auf einer Trägerwelle
befestigt sind. Die Trägerwelle kann einfach als Rohr oder
Stange ausgebildet sein. Die Nockenwellenmodule werden aufgeschoben
und dann auf der Trägerwelle verspannt, verklebt oder auf
andere Weise befestigt. Damit lassen sich auch die Winkelstellungen
der einzelnen Nocken einstellen.
-
Vorzugsweise
ist die Nockenwelle axial verlagerbar und weist für mindestens
zwei Ventile jeweils ein die Nockenwelle umgebendes Betätigungselement
auf, das bei verlagerter Nockenwelle öffnend auf das Ventil
wirkt. In manchen Fällen ist es gewünscht, mehrere
Ventile oder sogar alle Ventile gleichzeitig zu öffnen.
Da man andererseits die Nocken für die individuelle Öffnung
der Ventile benötigt, verwendet man ein zusätzliches
Mittel, mit dem die Ventile geöffnet werden können.
Dieses zusätzliche Mittel wird durch ein Betätigungselement
gebildet, das die Nockenwelle umgibt, also in jeder Drehwinkelposition
der Nockenwelle auf das Ventil einwirken kann. Zum Einwirken wird
die Nockenwelle dann in eine Position verlagert, in der die Nocken
nicht mehr mit dem Ventil zusammenwirken können, sondern nur
noch das Betätigungselement.
-
Hierbei
ist bevorzugt, dass das Betätigungselement eine konusabschnittförmige
Betätigungsfläche aufweist. Die Betätigungsfläche
bildet also eine Art Rampe, mit der das Ventilelement des Ventils
betätigt wird, so dass in Abhängigkeit von der
axialen Stellung der Nockenwelle auch eine größere
oder kleinere Öffnung des Ventils möglich ist.
-
Vorzugsweise
ist die Nockenwelle über eine Gewindeverbindung, die koaxial
zur Rotationsachse der Nockenwelle angeordnet ist, mit einem Antriebsmotor
verbunden, der in zwei Drehrichtungen betreibbar ist, wobei die
Nockenwelle mit einer Rücklaufsperre zusammenwirkt, die
eine Drehung nur in eine Richtung erlaubt und in die entgegengesetzte Richtung
verhindert. Mit einer derartigen Ausbildung ist es relativ einfach,
die Nockenwelle so zu betreiben, dass sie einerseits gedreht werden
kann, andererseits aber auch axial verlagert werden kann. Wenn der
Antrieb in eine erste Richtung dreht, wird die Nockenwelle ebenfalls
gedreht. Die Rücklaufsperre lässt diese Drehung
zu. Wenn der Antrieb in die entgegengesetzte Richtung dreht, dann
wird die Rücklaufsperre wirksam. Die Nockenwelle kann nicht
weiter gedreht werden. In diesem Fall dreht der Antrieb das eine
Teil der Gewindeverbindung aus dem anderen Teil der Gewindeverbindung
heraus. Da das mit dem Antrieb verbundene Teil der Gewindeverbindung
ortsfest ist, führt dies dazu, dass das mit der Nockenwelle
verbundene Teil der Gewindeverbindung axial verlagert wird und dadurch
die Nockenwelle mit verlagert. Dadurch ergibt sich die axiale Verlagerung
der Nockenwelle. Wenn der Antrieb wieder in die erste Richtung dreht,
dann zieht der Gewindeeingriff der beiden Teile der Gewindeverbindung die
Nockenwelle wieder in ihre axiale Ausgangsposition zurück.
-
Vorzugsweise
weist der Verteiler einen Einlass auf, der in einen die Nockenwelle
umgebenden Einlassraum mündet. Durch den Einlassraum kann das
durch den Einlass zuströmende Kältemittel auf alle
Ventile verteilt werden, so dass es in den Verteiler abströmen
kann, dessen Ventil geöffnet wird.
-
Vorzugsweise
ist zwischen dem Einlass und dem Einlassraum ein Nockenwellenlager
angeordnet. Das Nockenwellenlager wird vom Kältemittel durchströmt.
Dies hat den Vorteil, dass man zur Lagerung der Nockenwelle keine Öffnung
nach außen vorsehen muss.
-
Vorzugsweise
weist mindestens ein Ventil ein Ventilelement auf, auf das ein zugeordneter
Nocken unmittelbar wirkt. Der Nocken betätigt also dann,
wenn er mit dem Ventilelement in Eingriff kommt, das Ventilelement
so, dass es öffnet. Damit lässt sich die Baugröße
klein halten.
-
Hierbei
ist bevorzugt, das das Ventilelement als Stößel
ausgebildet ist, der durch den Nocken von der Nockenwelle weg bewegbar
ist. Dies ist eine relativ einfache Ausbildung. Der Stößel
kann beispielsweise einen Konus aufweisen, der an einem Ventilsitz
anliegt, wenn das Ventil geschlossen ist.
-
In
einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das
Ventilelement als Blattfeder ausgebildet ist. Die Blattfeder liegt
mit einem Schließabschnitt auf dem Ventilsitz auf, wenn
das Ventil geschlossen ist. Hierbei hat die Blattfeder eine ausreichende
innere Vorspannung, um das Ventil geschlossen zu halten. Der Nocken
der Nockenwelle hebt dann den Schließabschnitt der Blattfeder
gegen die innere Vorspannung der Blattfeder vom Ventilsitz ab.
-
Alternativ
oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass mindestens ein
Ventil ein Ventilelement aufweist, das über eine Umlenkeinrichtung
vom zugeordneten Nocken betätigbar ist. In diesem Fall
ist man bei der Bewegungssteuerung des Ventilelements freier, d.
h. man kann das Ventilelement auch ziehend betätigen, um
es zu öffnen.
-
Vorzugsweise
ist die Umlenkeinrichtung als zweiarmiger Hebel ausgebildet, der
um eine Achse verschwenkbar ist und mit einem Arm ziehend auf das
Ventilelement einwirkt. Der zweiarmige Hebel kann dabei durchaus
eine gebogene Form aufweisen, so dass man auch mit einer derartigen
Maßnahme den benötigten Bauraum kleinhalten kann.
-
Hierbei
ist bevorzugt, dass die Achse durch eine Stange gebildet ist, die
mehrere Module miteinander verbindet. Die Stange bekommt also zwei
Aufgaben, nämlich zum Einen die Verbindung von Modulen
und zum anderen die Drehlagerung des zweiarmigen Hebels.
-
Vorzugsweise
weist mindestens ein Ventil ein Ventilelement auf, das durch einen
Druck am Ausgang des Ventils vom Ventilsitz abhebbar ist. Damit
erreicht man zwei Vorteile. Zum Einen kann ein Überdruck
in einem Verdampfer entweichen, wenn er groß genug ist,
um das Ventilelement vom Ventilsitz abheben zu können.
Zum anderen ist auch ein Durchfluss in umgekehrter Richtung gut
möglich, beispielsweise dann, wenn der Verdampfer im Winter als
Kondensator verwendet wird, um eine Heizwirkung zu erzielen, oder
heißes Gas zum Abtauen verwendet wird. Darüber
hinaus hat diese Ausgestaltung den Vorteil, dass die Druckdifferenz
zwischen dem Einlass und dem Auslass schließend auf das Ventil
einwirkt. Auch in diesem Fall kann man auf einfache Weise eine gute
Dichtigkeit erzeugen.
-
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit einer Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung einer Kühlanlage,
-
2 einen
Verteiler von außen,
-
3 eine
erste Ausführungsform des Verteilers im Längsschnitt,
-
4 eine
vergrößerte Einzelheit aus 3,
-
5 einen
Schnitt V-V nach 3,
-
6 eine
zweite Ausführungsform eines Verteilers in perspektivischer
Darstellung ohne Gehäuse,
-
7 die
Nockenwelle der Ausführungsform nach 6,
-
8 einen
Querschnitt durch den Verteiler nach 6,
-
9 eine
Explosionsdarstellung zweier Module,
-
10 einen
dritten Verteiler ohne Gehäuse in Draufsicht,
-
11 den
Verteiler nach 10 in perspektivischer Darstellung,
-
12 ein
Modul des Verteilers nach 10,
-
13 eine
vierte Ausführungsform eines Verteilers in Längsschnitt,
-
14 die
Nockenwelle des Verteilers nach 13 in
perspektivischer Darstellung und
-
15 einen
Schnitt XV-XV nach 13.
-
1 zeigt
in schematischer Darstellung eine Kühlanlage 1,
bei der ein Verdichter 2, ein Kondensator 3, ein
Sammler 4, ein Verteiler 5 und eine Verdampferanordnung 6 mit
mehreren parallel angeordneten Verdampfern 7a–7d in
einem Kreislauf zusammengeschaltet sind. Die Verdampferanordnung 6 kann
auch einen einzelnen Verdampfer aufweisen, der mehrere Verdampferstrecken
aufweist, die einzeln oder gruppenweise angesteuert werden sollen. Es
ist auch möglich, die Verdampferan ordnung 6 mit mehreren
Verdampfern vorzusehen, von denen mindestens einer mehrere Verdampferstrecken
aufweist.
-
In
an sich bekannter Weise verdampft flüssiges Kältemittel
in den Verdampfern 7a–7d, wird durch
den Verdichter 2 komprimiert, im Kondensator 3 verflüssigt
und im Sammler 4 gesammelt. Der Verteiler ist dafür
vorgesehen, das flüssige Kältemittel auf die einzelnen
Verdampfer 7a–7d zu verteilen.
-
Am
Ausgang eines jeden Verdampfers 7a–7d ist
ein Temperatursensor 8a–8d angeordnet. Der
Temperatursensor 8a–8d ermittelt die
Temperatur des den Verdampfer 7a–7d verlassenden
Kältemittels. Diese Temperatur-Information wird an eine Steuereinheit 9 weitergeleitet,
die in Abhängigkeit von den Temperatursignalen der Temperatursensoren 8a–8d den
Verteiler 5 steuert. Die Steuereinrichtung 9 kann
auch in den Verteiler 5 integriert sein.
-
Die 2 bis 15 zeigen
nun verschiedene Ausführungsformen des Verteilers 5 in
teilweise schematisierter Darstellung. Dabei zeigt 2 den Verteiler 5 von
außen. Der Verteiler 5 weist ein rohrartiges Gehäuse 10 auf,
an dessen einer Stirnseite ein Einlass 11 angeordnet ist.
Etwa radial zum rohrförmigen Gehäuse 10 sind
mehrere Auslässe 12 angeordnet, von denen jeder
mit einer Verdampferstrecke 7a–7d verbunden
werden kann. An der dem Einlass 11 gegenüber liegenden
Seite ist ein Antrieb 13 angeordnet, der als elektrischer
Schrittmotor ausgebildet ist. Diese äußere Ausbildung
kann bei allen Ausführungsbeispielen verwendet werden.
-
Die 3 bis 5 zeigen
eine erste Ausführungsform des Verteilers 5. Es
ist zu erkennen, dass jedem Auslass 12 ein Ventil 14 zugeordnet
ist. Das Ventil 14 ist in vergrößerter
Darstellung in 4 zu erkennen. Das Ventil 14 weist
ein konusförmiges Ventilelement 15 auf, das durch
die Kraft einer Feder 16 in Richtung auf einen Ventilsitz 17 belastet
ist. Ohne Hinzutreten äußerer Kräfte
bringt die Feder 16 das Ventilelement 15 zur Anlage
an den Ventilsitz 17. Die Feder 16 ist dabei in
einem Einsatz 18 abgestützt, der in den Auslass 12 eingepresst
ist und eine Öffnung 19 aufweist, durch die bei
geöffnetem Ventil 14 Kältemittel strömen
kann.
-
Das
Kältemittel wird durch den Einlass 11 zugeführt
und gelangt dann in einen Einlassraum 20, von dem alle
Ventile 14 abgehen.
-
Zur
Betätigung der Ventile 14 ist eine Nockenwelle 21 vorgesehen,
die in dem Einlassraum 20 angeordnet ist. Das Kältemittel,
das in den Einlassraum 20 gelangt, umgibt also die Nockenwelle 21.
-
Die
Nockenwelle 21 steht mit dem Antrieb 13 in drehfester
Verbindung. Wenn sich also ein Läufer 22 des Antriebs 13 dreht,
wird die Nockenwelle 21 mitgedreht. Am gegenüber
liegenden Ende ist die Nockenwelle 21 in einem Lager 23 gelagert,
das Öffnungen 24 aufweist, durch die Kältemittel
vom Einlass 11 in den Einlassraum 20 gelangen
kann.
-
Die
Nockenwelle weist für jedes Ventil 14 einen Nocken 25 auf,
wobei die einzelnen Nocken, wie dies insbesondere aus 5 zu
erkennen ist, in Umfangsrichtung ge geneinander versetzt sind. Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel, das sechs Auslässe 12 aufweist,
sind die einzelnen Nocken 25 daher so angeordnet, dass
in Umfangsrichtung alle 60° ein Nocken angeordnet ist.
In axialer Richtung der Nockenwelle 21 haben die Nocken 25 einen
Abstand, der dem axialen Abstand der Ventile 14 entspricht.
-
Man
kann nun jedes Ventil 14 einzeln ansteuern und zwar dadurch,
dass die Nockenwelle 21 so gedreht wird, dass der dem Ventil
zugeordnete Nocken 25 das Ventilelement 15 vom
Ventilsitz 17 abhebt und damit das Ventil 14 öffnet.
Solange das Ventil 14 geöffnet ist, strömt
Kältemittel vom Einlass 11 zu dem entsprechenden
Auslass 12. Alle anderen Ventile 14 sind geschlossen,
so dass alle anderen Auslässe 12 nicht mit Kältemittel
versorgt werden.
-
Durch
die Wahl der Zeiten, in denen jeweils ein Ventil 14 geöffnet
ist, lassen sich unterschiedliche Kältemittelmengen den
einzelnen Verdampferstrecken 7a–7d zuführen.
-
Wenn
ein Auslass 12 kein Kältemittel erhalten soll,
gibt es verschiedene Möglichkeiten. Man kann die Drehrichtung
der Nockenwelle 21 umkehren, bevor der dem entsprechenden
Ventil 14 zugeordnete Nocken 25 das Ventil 14 erreicht.
In diesem Fall wird das entsprechende Ventil 14 überhaupt nicht
geöffnet. Man kann auch den Nocken 25 so über
das Ventilelement 15 bewegen, dass das Ventil 14 nur
kurzzeitig geöffnet wird und dementsprechend nur sehr wenig
Kältemittel in den entsprechenden Auslass gelangt. Aufgrund
der thermischen Träg heit der Verdampfer spielt eine derart
kleine Kältemittelmenge keine größere
Rolle.
-
Das
Ventilelement 15 wird hier im Wesentlichen radial zur Nockenwelle 21 bewegt.
Der Nocken 25 wirkt hier mit einer radial nach außen
gerichteten Druckkraft auf das Ventilelement 15 ein.
-
Die 6 bis 9 zeigen
eine zweite Ausführungsform, bei der gleiche und einander
entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
In den 6, 7 und 9 ist das Gehäuse 10 aus
Gründen der Übersicht weggelassen.
-
Die
Nockenwelle 21 weist, wie beim Ausführungsbeispiel
der 3 bis 5 auch, Nocken 25 auf,
von denen jeder einem Ventil 14 zugeordnet ist.
-
Im
Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel, das in den 3 bis 5 dargestellt
ist, wirken die Nocken 25 aber nicht mehr direkt auf das
Ventilelement 15, sondern über einen zweiarmigen
Hebel 26, der um eine Achse 27 verschwenkbar ist.
Der Nocken 25 wirkt dabei auf einen Arm 28 und
verschwenkt ihn. Der andere Arm 29 des Hebels, der mit dem
Ventilelement 15 in Eingriff steht, wird in die gleiche
Richtung verschwenkt. Dabei zieht er das Ventilelement 15 vom
Ventilsitz 17 weg radial nach innen. Die Nockenwelle 21 wirkt
also über eine Umlenkeinrichtung, nämlich den
Hebel 26, auf das Ventilelement 15.
-
Das
Ventilelement 15 kann auch durch einen Druck im Auslass 12 geöffnet
werden, wenn dieser Druck größer ist als der Druck
im Einlassraum 20. Dies hat mehrere Vorteile. Zum Einen
wird ein Überdruck im Auslass 12 verhindert. Zum
Anderen kann der Verteiler 5 auch mit umgekehrter Durchflussrichtung
betrieben werden, beispielsweise dann, wenn man die Kühlanlage
mit heißem Gas abtauen will oder wenn der Verdampfer als
Kondensator genutzt wird, beispielsweise um im Winter als Heizung
zu wirken. Darüber hinaus wird bei dieser Ausgestaltung die
Druckdifferenz zwischen dem Einlassraum 20 und Auslass 12 verwendet,
um das Ventilelement 15 zusätzlich am Ventilsitz 17 in
Anlage zu halten, so dass die Dichtigkeit verbessert wird.
-
Wie
insbesondere aus 6 zu erkennen ist, ist der Verteiler
aus mehreren Modulen 30 aufgebaut. Jedes Modul 30 weist
einen Ring 31 auf, in dem der Hebel 26 gelagert
ist. Die Achse 27 dient gleichzeitig dazu, mehrere Module 30 miteinander
zu verbinden. Am Ring 31 ist eine Basis 32 für
jeden Auslass 12 angeordnet. In der Basis 32 befindet
sich dann das Ventil 14.
-
Wie
insbesondere in 7 zu erkennen ist, weist die
Nockenwelle 21 eine Trägerwelle 33 auf, auf
der mehrere Nockenwellenmodule 34 angeordnet sind. Jedes
Nockenwellenmodul 34 trägt einen Nocken 25.
Zwischen den Nockenwellenmodulen 34 können Abstandshalter 35 angeordnet
sein. Die Nockenwellenmodule 34 sind drehfest und axial
fest auf der Trägerwelle 33 gehalten, beispielsweise
durch Aufschrumpfen, Aufklemmen, Kleben, Schweißen oder
dergleichen.
-
Durch
die Verwendung von Modulen 30, 34 lässt
sich der Verteiler an unterschiedliche Bedürfnisse anpassen.
-
Wenn
mehr oder weniger Auslässe 12 erforderlich sind,
werden entsprechend mehr oder weniger Module 30, 34 verwendet.
-
Auch
die in den 3 bis 5 dargestellte Ausführungsform
lässt sich durch eine Aufeinanderfolge von Modulen realisieren,
die parallel zur Rotationsachse der Nockenwelle 21 nebeneinander
angeordnet sind.
-
Die 10 bis 12 zeigen
eine dritte Ausführungsform eines Verteilers ohne das Gehäuse 10.
-
Der
Verteiler weist wiederum eine Reihe von Modulen 30 auf.
Jedes Modul 30 weist eine Auslassöffnung 36 auf,
die in nicht näher dargestellter Weise mit dem Auslass 12 verbunden
ist. Die Auslassöffnung 36 steht mit einem Ventilsitz 37 (12)
in Verbindung, der durch einen Dichtabschnitt 39 einer Blattfeder 38 verschlossen
ist. Die Blattfeder 38 ist an ihrem dem Dichtabschnitt 39 abgewandten
Ende mit dem Modul 30 verbunden. Sie weist eine Vorspannung
auf, die ausreicht, um den Dichtabschnitt 39 in Anlage
am Ventilsitz 37 zu halten und damit das Ventil zu verschließen,
wenn keine äußeren Kräfte wirken.
-
Um
die Blattfeder 38 mit dem Dichtabschnitt 39 vom
Ventilsitz 37 abzuheben, weist die Nockenwelle 21 wiederum
einen Nocken 25 auf. Wenn die Nockenwelle 21 gedreht
wird, dann hebt der Nocken 25 die Blattfeder 38 an,
so dass der Dichtabschnitt 39 vom Ventilsitz 37 frei
kommt.
-
Auch
bei dieser Ausführungsform ist es möglich, dass
das Ventil 14 öffnet, wenn der Druck im Auslass 12 größer
ist als der Druck im Einlassraum 20.
-
Die 13 bis 15 zeigen
ein weiteres Merkmal, das zusammen mit jeder Ausführungsform des
Verteilers nach den vorangegangenen Ausführungsbeispielen
verwendet werden kann. Dargestellt ist dieses zusätzliche
Merkmal in Zusammenhang mit einem Verteiler, wie er in den 6 bis 9 dargestellt
ist.
-
Die
Nockenwelle 21 (14) weist
neben den Nocken 25 ein Betätigungselement 40 für
jedes Ventil 14 auf, das eine konusartige Betätigungsfläche 41 aufweist.
Das Betätigungselement 40 mit der Betätigungsfläche 41 befindet
sich normalerweise in Axialrichtung außerhalb einer Position,
in der es mit dem Arm 28 des doppelarmigen Hebels 26 zusammenwirken
könnte. In diesem Fall erfolgt die Steuerung der Ventile
ausschließlich über die Nocken 25 der
Nockenwelle 21. Dementsprechend wird auch immer nur ein
Ventil 14 zur gleichen Zeit geöffnet.
-
In
manchen Fällen ist es jedoch erwünscht, alle Ventile 14 gleichzeitig
zu öffnen. Hierzu steht die Nockenwelle 21 über
eine Gewindeverbindung 42 mit dem Läufer 22 des
Antriebs 13 in Verbindung. Wenn der Läufer 22 im
Uhrzeigersinn gedreht wird, dann werden die beiden Gewindeelemente
der Gewindeverbindung 42 ineinander geschraubt. Wenn sie
bis zum Anschlag ineinander geschraubt worden sind, dann führt
die Drehung des Läufers 22 dazu, dass auch die
Nockenwelle 21 gedreht wird.
-
An
ihrer dem Antrieb 13 abgewandten Seite ist die Nockenwelle 21 mit
einer Rücklaufsperre 43 versehen, die eine Drehung
in eine Richtung, im vorliegenden Ausführungsbeispiel im
Uhrzeigersinn, zulässt, eine Drehung in die entgegengesetzte
Richtung jedoch verhindert. Die Rücklaufsperre 43 ist
in 15 näher dargestellt. Sie weist eine
Feder 44 auf, die ein Rastelement 45 radial nach
außen drückt. Das Rastelement 45 weist
eine flache Flanke 46 und eine steile Flanke 47 auf.
In der Innenseite des Gehäuses 10 sind Zähne 48 vorgesehen.
Wenn sich die Nockenwelle 21 im Uhrzeigersinn dreht (in
der Darstellung der 15 ist die Drehrichtung entgegengesetzt
des Uhrzeigers), dann gleitet die flache Flanke 46 über
die Zähne 48 an der Innenseite des Gehäuses 10 hinweg
und die Drehung ist möglich. Wenn sich hingegen die Nockenwelle 21 in
die entgegengesetzte Richtung dreht, dann verhakt sich die steile Flanke 47 des
Rastelements 45 in einem Zahn 48 und eine weitere
Drehung der Nockenwelle 21 ist nicht möglich.
-
Wenn
sich der Läufer 22 dann weiter dreht, dann werden
die beiden Teile der Gewindeverbindung 42 auseinander geschraubt.
Da der Läufer 22 mit Axiallagern 49 festgehalten
ist, kann er sich nicht weiter in Axialrichtung bewegen. Die durch
das Auseinanderschrauben der beiden Teile der Gewindeverbindung 42 verursachte
Bewegung wirkt sich also nur auf die Nockenwelle 21 aus,
die entsprechend verlagert wird und mit der Betätigungsfläche 41 der
Betätigungselemente 40 auf die Hebel 26 einwirkt
und die Ventile 14 alle Auslässe 12 öffnet.
In Abhängigkeit von der Steigung der Gewindeverbindung 42 und
der Steigung der Betätigungsfläche 41 lässt
sich dabei eine sehr feinfühlige Steuerung des Öffnungsgrades der
Ventile 14 realisieren.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19547744
A1 [0002]
- - US 5832744 [0003]