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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Ventilbaugruppe entsprechend dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ventilbaugruppen,
die zum Einsetzen in eine Medienleitung bestimmt sind und je nach
Schaltstellung einen Durchfluss des Mediums sperren bzw. ganz oder
zumindest teilweise freigeben, sind in vielfältiger Form
und für zahlreiche Anwendungen im gesamten Maschinenbau
bekannt, wobei häufig besondere Betriebsbedingungen bestehen.
Eine lediglich beispielhafte Anwendung besteht in der Kühlmittelversorgungsleitung
einer Verbrennungskraftmaschine.
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Es
ist allgemein bekannt, einzelne Funktionselemente des Gesamtsystems
einer Verbrennungskraftmaschine zur Verkürzung einer Warmlaufphase,
nämlich bis zum Erreichen einer Betriebstemperatur von
einem Kühlmittelkreislauf zu trennen, um Abgasemissionen
zu reduzieren. Dies betrifft u. a. eine Abgasrückführung,
eine Fahrgastraumheizung und eine Getriebekühlung. Diese
Funktionselemente werden in den Kühlmittelkreislauf einbezogen,
sobald der Motor seine Betriebstemperatur erreicht hat.
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Der
Kühlmittelkreislauf ist u. a. durch eine Pumpe als Antriebsmittel
gekennzeichnet, wobei mittels Ventilbaugruppen, welche als pneumatisch,
z. B. durch Unterdruckbeaufschlagung oder elektrisch schaltbare
Schieber- oder Kugelhahnventile ausgebildet sein können
und in den Kühlmittelkreislauf integriert sind, wobei der
Fluss des Kühlmittels durch die genannten Funktionselemente
nach Maßgabe der Betriebsphase des Motors steuerbar ist.
Je nach ihrer Funktion im Rahmen des Kühlmittelversorgungssystems
müssen diese zum Durchströmen bestimmten Ventile
eine Sperrwirkung entwickeln und damit eine Druckbeaufschlagung
in der einen oder auch der anderen Richtung aufnehmen können.
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Ventilbaugruppen,
die zur Darstellung einer Sperrwirkung und damit einer Druckbeaufschlagung in
einer Durchflussrichtung konzipiert sind, sind beispielsweise aus
dem Dokument
DE
10 2006 053 311 A1 bekannt. Hierbei ist eine um eine sich
parallel zu der gemeinsamen Achse eines Einlaufstutzens und eines
Auslaufstutzens erstreckende Achse drehbare Ventilscheibe vorgesehen,
die umfangsseitig mit Ausnehmungen versehen ist, so dass nach Maßgabe der
Drehwinkelstellung der Ventilscheibe die eine Öffnung der
beiden Stutzen für einen Durchfluss freigeben oder gesperrt
ist. Eine, die Ventilscheibe lagernde Welle steht mit einem Elektroantrieb
in Wirkverbindung, über welchen die Schaltstellung der
Ventilbaugruppe steuerbar ist. Die genannte Öffnung ist durch
einen axial federbelasteten Dichtring umgeben, durch den in der
Sperrstellung, in der ein Durchfluss in Richtung auf den Auslaufstutzen
hin zu sperren ist, die erforderliche Anpresskraft zwischen dem Dichtring
und der Ventilscheibe aufgebracht wird.
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Diese
bekannte Ventilbaugruppe ist zur Darstellung einer zuverlässigen
Sperrwirkung in einer Richtung, nämlich in Richtung auf
den Auslaufstutzen hin geeignet, wobei infolge einer über
den Einlaufstutzen ausgeübten Druckbeaufschlagung die Anpresskraft
noch verstärkt wird. Eine Druckbeaufschlagung in umgekehrter
Richtung und damit eine entgegengesetzte Durchströmungsrichtung
ist hingegen bei dieser Konzeption nicht vorgesehen, da mit zunehmender
Druckbeaufschlagung die Anpresskraft zwischen der Ventilscheibe
und dem genannten Dichtring geradezu vermindert werden würde.
Diese bekannte Ventilbaugruppe ist somit nur bedingt für wechselnde
Durchströmungsrichtungen geeignet.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Ventilbaugruppe der eingangs
bezeichneten Gattung mit Hinblick auf die hinsichtlich einer Dichtwirkung
verbesserte Darstellung einer Sperrfunktion in beiden Durchströmungsrichtungen
hin auszugestalten. Gelöst ist diese Aufgabe bei einer
solchen Ventilbaugruppe durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des
Anspruchs 1.
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Erfindungswesentlich
ist hiernach die Benutzung einer aus zwei, jeweils einer der beiden Öffnungen
des zur Aufnahme des Sperrmechanismus bestimmten Gehäuses gebildeten
Ventilscheiben bestehenden, einheitlich zwischen der Sperr- und
der Freigabestellung beweglichen Anordnung. Die genannten Öffnungen
bilden die Mündungen der beiden Anschlussstutzen, so dass
in Abkehr von dem eingangs vorgestellten Stand der Technik in der
Sperrstellung der Ventilbaugruppe eine Sperrfunktion in gleicher
Weise auf beide Anschlussstutzen ausgeübt wird. Eine Sperrfunktion
kann somit unabhängig von der Durchströmungsrichtung
in einer hinsichtlich der Darstellung einer Dichtungsfunktion gleich
bleibenden Qualität ausgeübt werden. Die Anordnung
ist stets einheitlich zwischen der Sperrstellung und der Freigabestellung
mittels eines Antriebs bewegbar.
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Die
Merkmale der Ansprüche 2 und 3 sind auf die weitere Ausgestaltung
des den Sperrmechanismus aufnehmenden Gehäuses gerichtet.
Die genannten Öffnungen sind hiernach fluchtend zueinander
angeordnet und jeweils von Dichtringen umgeben, die insbesondere
in der Sperrstellung dichtend an den zugekehrten Seiten der Ventilscheiben
der Anordnung anliegen.
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Insbesondere
dadurch, dass entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 4 die genannte
Anordnung im Einbauzustand – in einer Mittelebene zwischen
den Öffnungen und quer zu der Richtung der gemeinsamen
Achse der beiden Anschlusssutzen gesehen – symmetrisch
angeordnet und ausgestaltet ist, ist diese Ventilbaugruppe unter
wechselnden Durchströmungsrichtungen einsetzbar, ohne dass sich
nachteilige Folgen für das Dichtungsvermögen in
der Sperrstellung ergeben.
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Die
beiden Ventilscheiben einer Anordnung werden entsprechend den Merkmalen
des Anspruchs 5 mittels zumindest einer Druckfeder, welche beispielsweise
als Schraubendruckfeder ausgestaltet sein kann, unter mechanischer
Vorspannung gehalten, und zwar dahingehend, dass sie gegen die Berandung
der Öffnungen bzw. der diese umgebenden Dichtungsringe
gepresst werden. Diese Druckfeder generiert somit eine die Ventilscheiben
voneinander entfernende Kraft und ist vorzugsweise mit der Maßgabe
zwischen den Ventilscheiben positioniert, dass diese Federkraft
auf den jeweiligen Flächenschwerpunkt der betreffenden
Ventilscheibe gerichtet ist.
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Hieraus
folgt, dass für den Fall einer Druckbeaufschlagung der
einen Ventilscheibe eine die Anpressung der anderen Ventilscheibe
gegen die ihr zugeordnete Öffnung bzw. den diese umgebenden Dichtring
verstärkende Kraft entwickelt wird.
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Die
Merkmale des Anspruchs 6 sind auf eine konstruktive Konkretisierung
der Bewegungsform der Anordnung gerichtet, welche hiernach als Schwenkbewegung
um die Achse einer Welle eingerichtet ist, mit der die Anordnung
drehfest verbunden ist. Diese Welle kann in den Wandungen des den
Sperrmechanismus aufnehmenden Gehäuses gelagert sein, und zwar
schwenkbar zwischen zwei Grenzstellungen, welche jeweils der Sperrstellung
und der Freigabestellung der Anordnung entsprechen.
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Die
auf der genannten Welle getragenen Ventilscheiben können
entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 7 auf dieser in deren Achsrichtung
frei verschiebbar angeordnet sein. Auf diese Weise werden Bauteiltoleranzen
ausgeglichen, wobei sich ferner der Vorteil einer leichtgängigen
Schwenkbewegung ergibt.
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Die
Merkmale der Ansprüche 9 und 10 sind auf konstruktive Alternativen
oder auch Konkretisierungen zur Darstellung der zwischen den Ventilscheiben
vorgesehenen Druckfeder gerichtet. Diese Druckfeder – es
kann sich auch um mehrere Druckfedern handeln – kann als
einzelnes Bauelement vorliegen, welches im Einbauzustand eine Kraft
auf beide Ventilscheiben ausübt, hierbei diese voneinander entfernend.
Eine Druckfeder kann jedoch auch unmittelbar durch einstückig
mit der einen Ventilplatte oder mit beiden Ventilscheiben ausgebildete
Strukturelemente dargestellt werden. Alternativ hierzu oder auch
zusätzlich können Federelemente auf der die Ventilscheiben
tragenden Welle angeordnet sein, wiederum eine diese voneinander
entfernende Kraft generierend.
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Die
Merkmale der Ansprüche 11 und 12 sind auf die Anordnung
des Antriebs und eine mögliche konstruktive Verkörperung
desselben gerichtet. Die die Anordnung der Ventilscheiben tragende
Welle ist zu diesem Zweck über eine fluiddichte Durchführung in
der Wandung des den Sperrmechanismus aufnehmenden Gehäuses
in den Außenraum geführt und steht hier mit dem
Antrieb in Verbindung. Dieser kann beispielsweise als pneumatischer
Antrieb ausgebildet sein, wobei ein als Antriebselement fungierender Stellzylinder
mit dem Unterdruck der Ansaugleitung einer Verbrennungskraftmaschine
beaufschlagt ist. Andere Formen des Antriebs, z. B. ein Elektroantrieb kommen
jedoch gleichermaßen in Betracht.
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Der
Antrieb ist entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 13 dahingehend
eingerichtet, dass die Schaltstellung der Ventilbaugruppe zwischen
den Grenzpositionen der Sperrstellung und der Freigabestellung stetig
veränderbar ist, so dass auch beliebige Zwischenzustände
darstellbar sind.
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Man
erkennt anhand der vorstehenden Ausführungen, dass mit
der erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe ein Bauelement
zur Verfügung gestellt wird, welches insbesondere zur Ausübung
einer dichtend wirksamen Sperrfunktion in beiden Durchflussrichtungen
geeignet ist. Eine besondere Eignung besteht somit auch im Rahmen
des Kühlmittelversorgungssystems eines Fahrzeugs.
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Die
Erfindung wird m Folgenden unter Bezugnahme auf das in den Zeichnungen
schematisch wiedergegebene Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Ventilbaugruppe;
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2 eine
teilweise perspektivische Darstellung der Ventilbaugruppe entsprechend
einer Blickrichtung II der 1;
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3 eine
ebene Ansicht der Ventilbaugruppe entsprechend einer Blickrichtung
III der 2;
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4 eine
Darstellung der Ventilbaugruppe entsprechend einer Schnittebene
IV-IV der 1.
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1 zeigt
eine Ventilbaugruppe bestehend aus zwei im wesentlichen zueinander
fluchtenden Anschlussstutzen 1, 2, deren einander
zugekehrte Enden ein einen im Folgenden noch näher zu beschreibenden
Sperrmechanismus aufnehmendes Gehäuse 3 bilden.
Das Gehäuse 3 ist gleichzeitig Träger
eines Antriebs 4 für den Sperrmechanismus.
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Die
Ventilbaugruppe ist über ihre Anschlussstutzen 1, 2 zum
Einbau beispielsweise in die Kühlmittelleitung einer Verbrennungskraftmaschine
eines Fahrzeugs bestimmt und ist aufgrund des symmetrischen Aufbaus
des Sperrmechanismus unabhängig von der Durchflussrichtung
einsetzbar.
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Gleiche
Funktionselemente sind in allen Figuren in gleicher Weise bezeichnet,
so dass insoweit auf wiederholte Beschreibungen verzichtet werden kann.
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Wie 4 erkennen
lässt, besteht das Gehäuse 3 aus zwei,
jeweils an den zugekehrten Enden der Anschlussstutzen 1, 2 angeformten
flanschartigen Ansätzen 5, 6, welche
mittels eines an dem Ansatz 5 des Anschlussstutzens 1 angeformten
zylindrischen Abschnitts 7 mit Abstand zueinander positioniert
sind und einen Raum 8 definieren, innerhalb welchem der
Sperrmechanismus angeordnet ist. Die Ansätze 5, 6 sowie
der zylindrische Abschnitt 8 stehen untereinander mit der
Maßgabe in Verbindung, das der Raum 8 mediendicht
eingerichtet ist.
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An
dem Ansatz 5 ist gleichzeitig eine Konsole 9 angeformt,
an welcher eine sich parallel zu der gemeinsamen Längsachse
der beiden Anschlussstutzen 1, 2 erstreckende
Montageplatte 10 für den Antrieb 4 angeordnet
ist.
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Mit 11, 12 sind
zwei untereinander gleich beschaffene, auf einer Welle 13 relativ
zu dieser unverdrehbar, jedoch axial auf dieser frei verschiebbar
gelagerte Ventilscheiben bezeichnet, die zum Zusammenwirken mit
den in den Raum 8 einmündenden Öffnungen 14, 15 der
Anschlussstutzen 1, 2 bestimmt sind. Beide, sich
in zueinander parallelen Ebenen erstreckende Öffnungen 14, 15 sind
von Dichtringen 16, 17 umge ben, die im Schließzustand zur
Anlage an den zugekehrten Seiten der Ventilscheiben 11, 12 eingerichtet
sind.
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Die
Welle 13 erstreckt sich parallel und mit Abstand zu der
gemeinsamen Achse der beiden Anschlussstutzen 1, 2 und
ist durch den Ansatz 5 mediendicht hindurch aus dem Gehäuse 3 herausgeführt
und innerhalb des Ansatzes 5 in zeichnerisch nicht näher
dargestellter Weise gelagert. Der Raum 8 und die eben ausgebildeten
Ventilscheiben 11, 12 sind mit der Maßgabe
bemessen, dass diese durch Drehung der Welle 13 zwischen
einer Sperrstellung, in der die Öffnungen 14, 15 dichtend
abgedeckt sind, so dass ein Durchfluss zwischen den Anschlussstutzen 1, 2 unterbunden
ist und einer Freigabestellung, in der ein Durchfluss freigegeben
ist, schwenkbar sind.
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Die
beiden Ventilscheiben 11, 12 sind mittels einer
zwischen diesen angeordneten Druckfeder 18 auf Distanz
gehalten, wobei über diese Druckfeder gleichzeitig die
erforderliche Anpresskraft gegenüber den Dichtringen 16, 17 aufgebracht
wird.
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Die
beiden Ventilscheiben 11, 12 und die Druckfeder 18 bilden
zusammen die einheitlich steuerbare Anordnung, welche in der Sperrstellung
Dicht- und damit Sperrwirkungen stets an den Öffnungen 14, 15 beider
Anschlussstutzen 1, 2 entwickelt.
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Der
Antrieb 4 für den aus der genannten Anordnung
sowie der Welle 13 bestehenden Sperrmechanismus ist beispielhaft
durch einen pneumatisch durch den Unterdruck der Ansaugleitung der
Verbrennungskraftmaschine beaufschlagbaren, auf der Montageplatte 10 angeordneten
Stellzylinder 19 dargestellt, dessen gelenkig ausgebildete
Kolbenstange 20 über einen Schwenkhebel 21 mit
dem, aus dem Gehäuse 3 herausragenden Ende der
Welle 13 drehstarr verbunden ist. Der Stellzylinder 19 kann
beidseitig beaufschlagbar sein, so dass nach Maßgabe der Beaufschlagung
die Freigabe- oder die Sperrstellung der Ventilbaugruppe darstellbar
sind. Alternativ hierzu kann eine dieser beiden Stellungen durch
eine Federkraft darstellbar sein.
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Man
erkennt, dass aufgrund des in Richtung der gemeinsamen Achse der
beiden Anschlussstutzen 1, 2 symmetrischen Aufbaus
des Sperrmechanismus eine zuverlässige Sperrfunktion unabhängig von
einer Durchströmungsrichtung und einer hiermit einhergehenden
Druckbeaufschlagung darstellbar ist.
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Man
erkennt ferner, dass eine Druckbeaufschlagung der einen Ventilscheibe 11, 12 stets
eine Erhöhung der Anpresskraft der anderen Ventilscheibe
mit sich bringt.
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- 1
- Anschlussstutzen
- 2
- Anschlussstutzen
- 3
- Gehäuse
- 4
- Antrieb
- 5
- Ansatz
- 6
- Ansatz
- 7
- Abschnitt
- 8
- Raum
- 9
- Konsole
- 10
- Montageplatte
- 11
- Ventilscheibe
- 12
- Ventilscheibe
- 13
- Welle
- 14
- Öffnung
- 15
- Öffnung
- 16
- Dichtring
- 17
- Dichtring
- 18
- Druckfeder
- 19
- Stellzylinder
- 20
- Kolbenstange
- 21
- Schwenkhebel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006053311
A1 [0005]