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Die
Erfindung betrifft einen Drehschieber mit einem Stellelement, welches
mindestens ein Querschnittverstellglied aufweist, wobei das Stellelement in
einem mindestens zwei Fluidanschlüsse aufweisenden Gehäuse
des Drehschiebers drehbar angeordnet ist und mindestens einer der
Fluid-anschlüsse mittels des Querschnittverstellglieds
in seinem Querschnitt durch eine Drehbewegung des Stellelements einstellbar
ist.
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Drehschieber
der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Beispielsweise beschreibt die
WO 2008/049624 A2 einen Drehschieber, der
mehrere Querschnittverstellglieder aufweist, um individuelle Durchströmungsquerschnitte
für Fluidanschlüsse zu einzustellen. Dazu ist
eine Einrichtung vorgesehen, welche die Querschnittverstellglieder
des Drehschiebers miteinander koppelt. Das Querschnittverstellglied
ist in einem Gehäuse angeordnet, welches die Fluidanschlüsse
aufweist. An diesen Fluidanschlüssen können Dichtungen
vorgesehen sein, die in das Gehäuse hineinragen und auf
einer Außenseite des Querschnittverstellgliedes anliegen.
Auf diese Weise soll die Reibung zwischen dem Querschnittverstellglied
und dem Gehäuse verringert werden, so dass ein einfaches
Verstellen des Querschnittverstellgliedes möglich ist.
Insbesondere soll auf diese Weise verhindert werden, dass durch sich
zwischen Querschnittverstellglied und Gehäuse anlagernde
Schmutzpartikel die Querschnittverstellglieder festgesetzt und/oder
beschädigt werden. Allerdings liegt auf diese Weise ein
ständiger Kontakt zwischen der Dichtung und dem Querschnittverstellglied
vor. Dies führt zum einen zu einer schnellen Abnutzung
der Dichtung und zum anderen kann es während eines Verstellens
des Querschnittverstellgliedes zu einem Verklemmen und/oder Umstülpen
einer Dichtlippe der Dichtung kommen. Dabei kann die Dichtung beschädigt
und/oder die Querschnittverstellglieder festgesetzt werden. Beides
macht eine Wartung oder einen Austausch des Drehschiebers notwendig.
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Es
ist somit Aufgabe der Erfindung, einen Drehschieber mit den in dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen zu schaffen, welcher
die beschriebenen Nachteile nicht aufweist, sondern sowohl ein leichtgängiges
Verstellen des Querschnittverstellgliedes erlaubt und gleichzeitig ein
lange Lebensdauer aufweist.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe wird ein Drehschieber vorgeschlagen,
welcher die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Er zeichnet
sich dadurch aus, dass das Quer schnittverstellglied nur in einer
den mindestens einen Fluidanschluss vollständig überdeckenden
Abdichtposition mit einem dem mindestens einen Fluidanschluss zugeordneten
Bereich des Gehäuses in Dichtkontakt steht. Der Drehschieber
weist das in dem Gehäuse des Drehschiebers drehbar angeordnete
Stellelement auf. Dieses verfügt über das mindestens
eine Querschnittverstellglied, mittels welchem der Querschnitt des
mindestens einen Fluidanschlusses verstellbar ist. Durch die Drehbewegung
des Stellelements kann also das Querschnittverstellglied so angeordnet
werden, dass der Fluidanschluss vollständig verschlossen
oder vollständig geöffnet ist. Es sind auch beliebige
Zwischenpositionen vorgesehen, so dass durch Einstellen des Querschnitts
des Fluidanschlusses ein Fluidmassenstrom durch den Fluidanschluss
einstellbar ist. Ist das Stellelement so positioniert, dass das Querschnittverstellglied
in der Abdichtposition ist, so liegt das Querschnittverstellglied
dichtend an dem Gehäuse beziehungsweise dem Fluidanschluss
an, wobei dieser insbesondere vollständig überdeckt
ist. In der Abdichtposition kann der Fluidanschluss beispielsweise
vollständig verschlossen sein, indem eine Wandung des Querschnittverstellglieds
den Fluidanschluss abdeckt oder es kann eine Fluidverbindung von
dem Fluidanschluss zu einem Innenraum des Querschnittverstellgliedes
beziehungsweise des Stellelements vorliegen. Vorzugsweise liegt
in der Abdichtposition keine Fluidverbindung des Fluidanschlusses
zu einem Innenraum des Drehschiebers außerhalb des Stellelements
beziehungsweise des Querschnittverstellgliedes vor.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Drehschieber in
dem Gehäuse exzentrisch gelagert ist und/oder einen exzentrischen
Querschnitt aufweist. Der Drehschieber kann also um eine Drehachse
gelagert sein, die nicht der Mittelachse des Drehschiebers entspricht.
Die Drehachse ist dabei so gewählt, dass das dem Drehschieber
zugeordnete Querschnittverstellglied nur in der Abdichtposition
mit dem dem Fluidanschluss zugeordneten Bereich des Gehäuses
in Dichtkontakt steht. Wird der Drehschieber in eine andere Position
verlagert, beispielsweise eine Offenposition, so hebt das Querschnittverstellglied
von dem Gehäuse ab, so das keinerlei Reibwirkung zwischen
Querschnittverstellglied beziehungsweise Drehschieber und Gehäuse
vorliegt. Es ist auch möglich, dass der Drehschieber beziehungsweise
das Querschnittverstellglied exzentrisch ausgebildet ist, also einen
exzentrischen Querschnitt aufweist. Dabei kann beispielsweise, im
Querschnitt gesehen, ein Bereich des Drehschiebers ausgeschnitten
sein. Auch auf diese Weise kann erreicht werden, dass der Drehschieber
beziehungsweise das Querschnittverstellglied von dem Gehäuse
abhebt, so dass kein Dichtkontakt mehr zwischen ihnen vorliegt.
Das bedeutet, dass nur in einem kleinen Winkelbereich des Drehschiebers
der Dichtkontakt vorliegt, während sonst der Drehschieber
bezie hungsweise das Querschnittverstellglied von dem Gehäuse
entkoppelt ist, so dass keine Reibung vorliegt. Es ist auch möglich,
dass gleichzeitig die exzentrische Lagerung und der exzentrische
Querschnitt vorgesehen sind.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Drehschieber für
einen mehrere Zweige aufweisenden Kühlmittelkreislauf einer
Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Der Drehschieber wird beispielsweise
zur Steuerung und/oder Regelung des Kühlmittelkreislaufs
der Brennkraftmaschine verwendet. Dazu kann er mehrere Fluidanschlüsse
aufweisen, die beispielsweise den Zweigen des Kühlmittelkreislaufs
entsprechen. Über die Drehbewegung des Stellelements kann
das Querschnittverstellglied beziehungsweise die Querschnittsverstellglieder
so eingestellt werden, dass ein bestimmter Kühlmittelmassenstrom
durch die Zweige des Kühlmittelkreislaufs vorliegt. Auf
diese Weise kann eine Aufteilung des Kühlmittels auf die
Zweige vorgesehen sein.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der dem Fluidanschluss
zugeordnete Bereich des Gehäuses ein Dichtungselement aufweist.
Das Dichtungselement verbessert die Dichtwirkung in der Abdichtposition.
Weiterhin kann es einen direkten Kontakt zwischen Stellelement beziehungsweise Querschnittverstellglied
und dem Gehäuse des Drehschiebers verhindern. Auf diese
Weise tritt das Querschnittverstellglied lediglich mit dem vergleichsweise elastischen/weichen
Dichtungselement in Dichtkontakt. Dies reduziert die Abnutzung des
Querschnittverstellgliedes und verlängert damit die Lebensdauer des
Drehschiebers. Es kann zu diesem Zweck vorgesehen sein, dass die
Dichtung in das Innere des Drehschiebers hineinragt, dem Stellelement
beziehungsweise dem Querschnittverstellglied also entgegentritt.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Dichtungselement
eine Formdichtung ist. Dabei ist die Formdichtung an eine Form des
Querschnittverstellgliedes und/oder des Fluidanschlusses angepasst.
Damit kann eine besonders gute Dichtwirkung gewährleistet
sein, wenn sich das Querschnittverstellglied in Abdichtposition
befindet und mit der Formdichtung in Dichtkontakt steht.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Querschnittverstellglied
eine Strömungsöffnung aufweist, die eine Fluidverbindung
von einem Innenbereich des Querschnittverstellgliedes zu dem mindestens
einem Fluidanschluss herstellt. Beispielsweise kann die Strömungsöffnung
so vorgesehen sein, dass ein Fluidmassenstrom in den Innenbereich
des Querschnittverstellgliedes gelangen kann. Auf diese Weise kann
eine Auftrennung des in den Drehschieber eintretenden Fluids auf
mehrere Fluidstränge beziehungsweise -zweige vorgesehen
sein.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Strömungsöffnung
die Fluidverbindung auch in der Abdichtposition des Querschnittverstellgliedes
herstellt. Dann kann Fluid auch in der Abdichtposition aus dem Fluidanschluss
in den Innenberech des Querschnittverstellglieds oder umgekehrt gelangen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert,
ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Es zeigen:
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1 einen
Drehschieber mit einem zylindrisch runden Stellelement, welches
exzentrisch gelagert ist,
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2 eine
schematische Darstellung des Drehschiebers mit dem exzentrisch gelagerten
Stellelement, und
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3 eine
schematische Darstellung des Drehschiebers mit einem im Querschnitt
exzentrisch ausgebildeten Stellelement.
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Die 1 zeigt
eine Ausschnitt eines Drehschiebers 1 mit einem Stellelement 2.
Der Drehschieber 1 sieht mindestens zwei Fluidanschlüsse 3 vor, wobei
in der Figur lediglich einer dargestellt ist. Der Fluidanschluss 3 mündet
im Bereich einer Außenseite 4 des Stellelements 2.
Durch Verdrehen des Stellelements 2 kann der Querschnitt
des Fluidanschlusses 3 durch die sich einstellende Überdeckung
eingestellt werden. Zu diesem Zweck bildet ein Bereich des Stellelements 2,
welcher dem Fluidanschluss 3 zugeordnet ist, ein Querschnittverstellglied 5.
Das Querschnittverstellglied 5 kann eine oder mehrere über
einen Umfang verteilte Strömungsöffnungen 6 aufweisen,
welche bei entsprechender Drehstellung des Stellelements 2 eine
Fluidverbindung von dem Fluidanschluss 3 zu einem Innenbereich 7 des
Stellelements 2 beziehungsweise des Querschnittverstellgliedes 5 herstellen.
Auf der dem Querschnittverstellglied 5 zugewandten Seite
des Fluidanschlusses 3 bildet dieser im Bereich einer Mündung 8 eine
Außenkontur des Querschnittverstellgliedes 5 nach,
um eine gute Dichtwirkung zu erzielen, wenn sich das Querschnittverstellglied 5 in
einer Abdichtposition befindet. Zwischen der Mündung 8 und
dem Querschnittverstellglied 5 sind ein Dichtungselement 9 sowie
ein elastisches Element 10 vorgesehen. In der Abdichtposition
liegt das Dichtungselement 9 auf der Au ßenseite 4 des
Stellelements 2 auf und bewirkt damit einen Dichtkontakt
zwischen Fluidanschluss 3 und Querschnittverstellglied 5.
Die Dichtwirkung wird durch das elastische Element 10 verstärkt,
indem dieses das Dichtungselement 9 elastisch auf das Querschnittverstellglied 5 drückt.
Das Stellelement 2 weist eine Mittelachse 11 auf
und ist um eine von dieser abweichenden Drehachse 12 in
einem Gehäuse 13 des Drehschiebers 1 drehbar
angeordnet. Das bedeutet, dass das Stellelement 2 in dem
Drehschieber 1 exzentrisch gelagert ist. Vorzugsweise kann
die Drehachse 12 zu der Mittelachse 11 parallel
verlaufen. Der Fluidanschluss 3 ist in dem Gehäuse 13 des Drehschiebers 1 vorgesehen,
ebenso das Dichtungselement 9 und das elastische Element 10.
Dabei kann das Dichtungselement 9 in einen Innenbereich des
Gehäuses 13 hineinragen. In dem in der 1 dargestellten
Beispiel befindet sich das Querschnittverstellglied 5 in
Abdichtposition. Das bedeutet, dass das Querschnittverstellglied 5 auf
dem Dichtungselement 9 aufliegt und so den Fluidanschluss 3 vollständig überdeckt.
In dem dargestellten Beispiel ist keine Strömungsöffnung 6 derart
angeordnet, dass sie in der Abdichtposition eine Fluidverbindung
zwischen dem Fluidanschluss 3 und dem Innenbereich 7 herstellen
kann. Der Fluidanschluss 3 ist in dieser Stellung des Stellelements 2 also
vollständig verschlossen, so dass kein Fluidmassenstrom
durch diesen ein- oder austreten kann.
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Die 2 zeigt
eine schematische Darstellung des Drehschiebers 1 aus 1.
Erkennbar ist hier das Gehäuse 13, an welches
der Fluidanschluss 3 anschließt. Das Dichtungselement 9 befindet
sich in dem dem Fluidanschluss 3 zugeordneten Bereich des
Gehäuses 13 und ragt geringfügig in dieses
hinein. Das Stellelement 2 ist exzentrisch in dem Gehäuse 13 des
Drehschiebers 1 um die Drehachse 12 gelagert.
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Die 3 zeigt
eine weitere Ausführungsform des Drehschiebers 1.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Stellelement 2 hinsichtlich
eines ursprünglichen Umfangs 14 zentrisch gelagert.
Die Drehachse 12 entspricht also der Mittelachse 11.
Das Stellelement 2 beziehungsweise das Querschnittverstellglied 5 sind
ausgespart, so dass sich ein exzentrischer Querschnitt 15 ergibt.
In dem dargestellten Beispiel befindet sich das Querschnittverstellglied 5 in
der Abdichtposition, steht also in Dichtkontakt mit dem dem Gehäuse 13 zugeordneten
Dichtungselement 9 und verschließt somit den Fluidanschluss 3.
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Es
ergibt sich folgende Funktion: Befindet sich das Querschnittverstellglied 5 in
Abdichtposition, ist also das Stellelement 2 entsprechend
eingestellt, so steht das Querschnittverstellglied 5 mit
dem Fluidanschluss 3 beziehungsweise einem dem Fluidanschluss 3 zugeordneten
Bereich des Gehäuses 13 in Dichtkontakt. In den
in den 1, 2 und 3 dargestellten
Beispielen liegen keine Strömungsöffnungen 6 so
vor, das auch in der Abdichtposition des Querschnittverstellgliedes 5 eine
Fluidverbindung von dem Fluidanschluss 3 in den Innenbereich 7 des Stellelements 2 vorliegt.
Der Fluidanschluss 3 wird somit vollständig abgedichtet.
Dies geschieht, indem das Querschnittverstellglied 5 an
dem Dichtungselement 9 anliegt, wobei das Dichtungselement 9 durch das
elastische Element 10 elastisch in Richtung des Querschnittverstellgliedes 5 ausgelenkt
sein kann. Zum Öffnen des Fluidanschlusses 3 wird
das Stellelement 2 um seine Drehachse 12 gedreht.
Damit hebt das Querschnittverstellglied 5 von dem Fluidanschluss 3 beziehungsweise
dem dem Fluidanschluss 3 zugeordneten Bereich des Gehäuses 13 beziehungsweise
dem Dichtungselement 9 ab. Dies geschieht entweder, wie
in 1 und 2 dargestellt, indem das Stellelement 2 um
die Drehachse 12 gelagert ist, welche nicht der Mittelachse 11 entspricht, oder
indem das Stellelement 2 beziehungsweise das Querschnittverstellglied 5 einen
exzentrischen Querschnitt 15 aufweist, wie in 3 dargestellt.
Das bedeutet, dass das Querschnittverstellglied 5 nicht mehr
in Dichtkontakt mit dem Fluidanschluss 3 beziehungsweise
dem dem Fluidanschluss 3 zugeordnetem Bereich des Gehäuses 13 beziehungsweise
dem Dichtungselement 9 steht, sobald sich das Querschnittverstellglied 5 nicht
mehr in Abdichtposition befindet.
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Auf
diese Weise kann der Verschleiß des Dichtungselementes 9 während
des Verdrehens des Stellelements 2 durch Reibung stark
verringert und damit die Lebensdauer des Drehschiebers 1 verlängert
werden. Weiterhin kann das Dichtungselement 9, welches
als Formdichtung ausgebildet ist, nicht durch die Drehung des Stellelements 2 verklemmen und/oder
umstülpen. Auch der Reibungsverlust innerhalb des Drehschiebers 1 wird
verringert, so dass ein kleineres Drehmoment zum Drehen des Stellelements
ausreichend ist.
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- 1
- Drehschieber
- 2
- Stellelement
- 3
- Fluidanschluss
- 4
- Außenseite
- 5
- Querschnittverstellglied
- 6
- Strömungsöffnung
- 7
- Innenbereich
- 8
- Mündung
- 9
- Dichtungselement
- 10
- elastisches
Element
- 11
- Mittelachse
- 12
- Drehachse
- 13
- Gehäuse
- 14
- Umfang
- 15
- exzentrischer
Querschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2008/049624
A2 [0002]