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Die
Erfindung betrifft einen Drehschieber zum Einstellen von mindestens
einem Durchströmungsquerschnitt, insbesondere für
einen mehrere Zweige aufweisenden Betriebsmittelkreislauf einer Maschine,
mit einem zumindest einen radialen Anschluss aufweisenden Gehäuse,
in dem ein Querschnittsverstellglied unter Zwischenschaltung mindestens
einer Anschlussdichtung drehbar gelagert ist.
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Drehschieber
der eingangs genannten Art sind bekannt. Sie weisen ein Gehäuse
auf, in dem ein Querschnittsverstellglied drehbar gelagert ist,
wobei das Gehäuse einen radialen Anschluss aufweist, durch
den ein flüssiges und/oder gasförmiges Medium
geführt werden kann, und der je nach Drehwinkelstellung
des Querschnittsverstellglieds mit einer in dem Querschnittsverstellglied
ausgebildeten Durchströmungsöffnung zusammenwirkt.
Im Unterschied zu einem axialen Anschluss wirkt der radiale Anschluss
nicht mit einer in einer Stirnseite des Querschnittsverstellglieds
ausgebildeten Durchströmungsöffnung, sondern mit
der in der Mantelfläche – also radial ausgerichteten – Durchströmungsöffnung zusammen.
Je nach Drehwinkelstellung des Querschnittsverstellglieds wird dabei
ein Durchströmungsquerschnitt durch Überschneidung
der Durchströmungsöffnung mit dem Anschluss eingestellt. Durch
den Anschluss kann dann ein gasförmiges und/oder flüssiges
Medium beziehungsweise das Betriebsmittel in den Drehschieber hinein
oder aus diesem heraus strömen. Aufgrund eines für
die Drehbewegung des Querschnittsverstellglieds notwendigen Spiels
zwischen dem Querschnittsverstellglied und dem den Anschluss aufweisenden,
das Querschnittsverstellglied lagernden Gehäuse, kann es
zu einem ungewollten Aus- und/oder Einströmen des Mediums
kommen. Um dies zu verhindern, ist es bekannt, dem Querschnittsverstellglied
und dem Gehäuse eine Anschlussdichtung zwischen zu schalten.
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Aus
der
WO 2008/049624
A2 ist ein Drehschieber bekannt, bei dem die Anschlussdichtung fest
an dem Gehäuse positioniert ist. Mit anderen Worten bildet
diese Anschlussdichtung einen festen Bestandteil des am Gehäuse
angeordneten Anschlusses. Im Betrieb wird dabei das Querschnittsverstellglied
gegen die Anschlussdichtung verdreht. Nachteilig bei dieser Lösung
ist, dass die Anschlussdichtung einigen Bauraum in dem Gehäuse
in Anspruch nimmt, wodurch das Gesamtpackage des Drehschiebers verschlechtert
wird.
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Es
ist somit die Aufgabe der Erfindung, einen Drehschieber zu schaffen,
der eine Anschlussdichtung aufweist und dennoch äußerst
kompakt ausgebildet ist.
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Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass die Anschlussdichtung drehfest an dem Querschnittsverstellglied
angeordnet ist. Die Anschlussdichtung bildet also einen Bestandteil
des Querschnittsverstellglieds und wird mit diesem in dem Gehäuse
verdreht. Hierdurch wird erreicht, dass nunmehr der Bauraum des
Querschnittsverstellglieds und nicht der des Gehäuses beansprucht
wird. Üblicherweise hängt der Durchmesser des
Drehschiebers im Wesentlichen von dem Durchmesser des radialen Anschlusses,
also von der Anschlussöffnung, ab, was zur Folge hat, dass
der Raum im Inneren des Querschnittsverstellglieds größer
als eigentlich notwendig ausfällt. Durch Vorsehen der Anschlussdichtung
drehfest an dem Querschnittsverstellglied wird damit zwar der Innenraum des
Querschnittsverstellglieds verkleinert, jedoch wird dadurch die
Funktion des Drehschiebers aus den oben genannten Gründen
nicht beeinflusst und gleichzeitig das Package des Drehschiebers
klein und kompakt gehalten.
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Zweckmäßigerweise
ist die Anschlussdichtung ringförmig ausgebildet, sodass
sie mit dem üblicherweise ringförmigen Anschluss
dichtend zusammenwirkt. Bevorzugt weist die Anschlussdichtung eine
ebene oder nahezu ebene Seite auf, mit der die Anschlussdichtung
mit dem Gehäuse beziehungsweise mit dem Anschluss zusammenwirkt.
Dadurch liegt die Anschlussdichtung im Wesentlichen flächig an
der Innenseite des Gehäuses an, wodurch zum Einen eine
hohe Dichtwirkung erreicht wird, und zum Anderen ein einfaches Verdrehen
des Querschnittsverstellglieds in dem Gehäuse gewährleistet
ist. Darüber hinaus ist die Anschlussdichtung dadurch weniger
anfällig für ein Umstülpen, insbesondere
beim Überfahren des im Gehäuse ausgebildeten Anschlusses
beziehungsweise der Anschlussöffnung.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist die Anschlussdichtung in einem
durchströmungsöffnungsfreien Bereich des Querschnittsverstellglieds angeordnet.
Das bedeutet, dass die Anschlussdichtung in einem Bereich der Mantelfläche
des Querschnittsverstellglieds angeordnet ist, in der sich keine Durchströmungsöffnung,
die zum Einstellen des Durchströmungsquerschnitts dient,
liegt. Dies hat zur Folge, dass wenn das Querschnittsverstellglied
derart verdreht ist, dass die Anschlussdichtung vollständig
mit dem Anschluss zusammenwirkt, der Anschluss dicht verschlossen
ist und kein Medium durch den Anschluss strömen kann. Durch
die vorteilhafte Ausbildung des Drehschiebers kann somit ein Zweig
des Betriebsmittelkreislaufs einer Maschine, wie zum Beispiel ein
Zweig eines Kühlwasserkreislaufs einer Brennkraftmaschine,
auf einfache Art und Weise dicht verschlossen werden.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Mantelfläche des Querschnittsverstellglieds
eine Vertiefung aufweist, die die Anschlussdichtung bereichsweise aufnimmt.
Die Anschlussdichtung ragt dabei vorteilhafterweise nur geringfügig über
die Mantelfläche des Querschnittsverstellglieds hinaus,
ein wesentlicher Teil der Anschlussdichtung ist somit mit anderen Worten
in der Mantelfläche versenkt. Durch das Versenken wird
zum Einen die Dichtwirkung erhöht und zum Anderen das Gesamtpackage
des Drehschiebers verkleinert. Nach innen hin kann, zum Beispiel zum
Erhöhen der Stabilität, die Wand des Querschnittsverstellglieds
vergrößert/verstärkt werden, ohne dass
dabei die Funktion des Drehschiebers, aus den bereits genannten
Gründen, beeinflusst wird.
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Bevorzugt
ist die Vertiefung ringförmig ausgebildet, wobei ihr Querschnitt
im Wesentlichen dem der Anschlussdichtung entspricht. Die Anschlussdichtung
wird dadurch formschlüssig an dem Querschnittsverstellglied
gehalten, sodass sie sich mit dem Querschnittsverstellglied mitdreht
beziehungsweise drehfest an diesem angeordnet ist. Die zweckmäßigerweise
elastisch ausgebildete Anschlussdichtung wird durch die Innenseite
des Gehäuses, die mit der Mantelfläche des Querschnittsverstellglieds
ein Gleitlager bildet, in der Vertiefung gehalten. Um die Dichtwirkung
zu erhöhen, ist es natürlich auch denkbar, ein
zusätzliches Federelement zwischen der Anschlussdichtung
und dem Querschnittsverstellglied vorzusehen.
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Schließlich
ist vorgesehen, dass die Anschlussdichtung und/oder das Querschnittsverstellglied
Mittel aufweisen, die ein Verdrehen der Anschlussdichtung in der
Vertiefung verhindern. So weist die Anschlussdichtung bevorzugt
einen oder mehrere Radialvorsprünge auf, die in Aussparungen in
der Mantelfläche des Querschnittsverstellglieds eingreifen.
Ebenso können die Vorsprünge auch zur Mitte der
Anschlussdichtung hinweisend ausgebildet sein und in entsprechenden
Aussparungen in der Mantelfläche des Querschnittsverstellglieds
einliegen.
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Insgesamt
wird durch die vorteilhafte Ausbildung des Drehschiebers ein besonders
kompakter Drehschieber geboten, der ein sicheres Verschließen der
Anschlussöffnung ermöglicht. Natürlich
ist es auch denkbar, mehrere Anschlussdichtungen, wie oben beschrieben,
an dem Querschnittsverstellglied vorzusehen, die mit einem oder
mehreren in dem Gehäuse ausgebildeten Anschlüssen
zusammenwirken.
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Im
Folgenden soll die Erfindung anhand einer Zeichnung näher
erläutert werden. Dazu zeigt die
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Figur
ein Querschnittsverstellglied eines erfindungsgemäßen
Drehschiebers in einer perspektivischen Darstellung.
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Die
Figur zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen Drehschieber 1,
von dem hier lediglich ein in einem Gehäuse des Drehschiebers 1 gelagertes
Querschnittsverstellglied 2 dargestellt ist. Das Querschnittsverstellglied 2 ist
im Wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildet und weist
eine geschlossene Stirnseite 3 auf, in der eine zentrisch
angeordnete Öffnung 4 ausgebildet ist, die zur
Aufnahme einer Antriebswelle dient. Die Antriebswelle ist dabei beispielsweise
die Ausgangswelle eines Stellmotors, der zum Verstellen des Drehschiebers 1 verwendet wird.
Die der Stirnseite 3 gegenüberliegende Stirnseite
des Querschnittsverstellglieds 2 ist offen ausgebildet.
In seiner Mantelfläche 5 weist das Querschnittsverstellglied 2 zwei
sich im Wesentlichen gegenüberliegende Durchströmungsöffnungen 6 auf. Durch
diese Durchströmungsöffnungen 6 kann
ein Medium beispielsweise in das Querschnittsverstellglied 2 hinein
und durch die offene Stirnseite wieder hinausströmen. Das
hier nicht dargestellte Gehäuse des Drehschiebers 1 weist
zumindest einen radialen Anschluss auf, also einen Anschluss, der
in Bezug auf das Querschnittsverstellglied 2 beziehungsweise dessen
Drehachse radial angeordnet/ausgerichtet ist, und somit mit den
in der Mantelfläche 5 ausgebildeten Durchströmungsöffnungen 6 zusammenwirken kann.
Je nach Drehwinkelstellung des Querschnittsverstellglieds 2 wird
durch Überschneidung einer der Durchströmungsöffnungen 6 mit
dem Anschluss ein Durchströmungsquerschnitt freigegeben.
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Weiterhin
weist die Mantelfläche 5 des Querschnittsverstellglieds 2 eine
ringförmige Vertiefung 7 auf, die zwischen den
Durchströmungsöffnungen 6 angeordnet
ist. In der ringförmigen Vertiefung 7 liegt eine
im Wesentlichen ringförmige Anschlussdichtung 8 ein,
die elastisch verformbar ist. Die Anschlussdichtung 8 weist
eine abgeflachte beziehungsweise ebene oder im Wesentlichen ebene
Oberfläche 9 auf, die mit der Innenseite des das
Querschnittsverstellglied 2 lagernden Gehäuses
des Drehschiebers 1 zusammenwirkt.
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Im
Betrieb des Drehschiebers 1 kann nunmehr der in dem Gehäuse
ausgebildete Anschluss auf einfache Art und Weise dicht verschlossen
werden, indem das Querschnittsverstellglied 2 derart verdreht
wird, dass die Anschlussdichtung 8 mit dem Anschluss zusammenwirkt.
Durch die Anordnung der Anschlussdichtung 8 in dem durchströmungs öffnungsfreien
Bereich, also zwischen den Durchströmungsöffnungen 6,
wird der Anschluss beziehungsweise die Anschlussöffnung
des Anschlusses dicht verschlossen. Wird das Querschnittsverstellglied 2 weiter
gedreht, schleift die Anschlussdichtung 8 an der Innenseite
des Gehäuses des Drehschiebers 1 und dient unter
Anderem zur Lagerung des Querschnittsverstellglieds 2 in
dem Gehäuse. Durch die vorteilhafte Ausbildung des Drehschiebers 1 wird
die Anschlussdichtung 8 nicht von dem Gehäuse
des Drehschiebers 1, sondern von dem Querschnittsverstellglied 2 gehalten
und ist bereichsweise in dieses integriert, sodass der Drehschieber 1 insgesamt
besonders klein und kompakt gestaltet ist.
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Dadurch,
dass die Anschlussdichtung 8 bereichsweise in der Vertiefung 7 einliegt
und der Querschnitt der Vertiefung 7 im Wesentlichen dem
der Anschlussdichtung 8 entspricht, ist letztere formschlüssig
an dem Querschnittsverstellglied 2 gehalten, sodass es
drehfest an diesem angeordnet ist. Durch die Anordnung der Anschlussdichtung 8 in
der Vertiefung 7 und auch aufgrund der abgeflachten Oberfläche 9 der
Anschlussdichtung 8 wird im Betrieb ein Umstülpen
oder Verklemmen der Anschlussdichtung 8 beim Überfahren
des Anschlusses, beziehungsweise der Anschlussöffnung,
wirksam verhindert.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Anschlussdichtung 8 weiterhin
zwei Vorsprünge 10 auf, die im Wesentlichen zur
Mitte der ringförmigen Anschlussdichtung 8 hin
ausgerichtet sind. Die Vorsprünge 10 greifen dabei
in Aussparungen 11 ein, die zur Vertiefung 7 hin
offen ausgebildet sind und eine Form aufweisen, die im Wesentlichen der
Form der Vorsprünge 10 entspricht. Die Vorsprünge 10 und
die Aussparungen 11 bilden hierbei Mittel 12,
die ein Verdrehen der Anschlussdichtung 8 in der Vertiefung 7 verhindern,
wodurch die Gefahr eines Verklemmens oder Umstülpens der
Anschlussdichtung 8 weiter verringert wird.
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Vorteilhafterweise
sind die Anschlussdichtung 8 und die Vertiefung 7 derart
ausgebildet, dass die Anschlussdichtung 8 nur geringfügig
weiter von der Mantelfläche 5 des Querschnittsverstellglieds 2 hervorsteht
als Erhebungen 13, die jeweils eine der Durchströmungsöffnungen 6 umranden
und die zur Lagerung und Führung des Querschnittsverstellglieds 2 in
dem Gehäuse des Drehschiebers 1 dienen. Insgesamt
wird dadurch das Querschnittsverstellglied 2 durch die
Erhebungen 13 und die Anschlussdichtung 8 in dem
Gehäuse gelagert, wobei die Anschlussdichtung 8 von
dem Gehäuse druckbeaufschlagt und somit elastisch verformt
wird, was die Dichtwirkung erhöht.
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- 1
- Drehschieber
- 2
- Querschnittsverstellglied
- 3
- Stirnfläche
- 4
- Öffnung
- 5
- Mantelfläche
- 6
- Durchströmungsöffnung
- 7
- Vertiefung
- 8
- Anschlussdichtung
- 9
- Oberfläche
- 10
- Vorsprung
- 11
- Aussparung
- 12
- Mittel
- 13
- Erhebung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2008/049624
A2 [0003]