DE102013008195A1 - rotary vane - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Drehschieber (1) aufweisend ein Drehschiebergehäuse (2) mit einem Einlasskanal (3) und einem Auslasskanal (4) für eine Durchströmung des Drehschiebergehäuses (2) sowie mit einem in dem Drehschiebergehäuse (2) um eine Drehachse (6) verdrehbar gelagerten Drehkörper (5), welcher eine Drehkörperöffnung (7, 8) aufweist, wobei zur Bildung eines Strömungspfades (9, 15) für ein Fluid durch den Drehschieber (1) die Drehkörperöffnung (7, 8) durch die Rotation (18) des Drehkörpers (5) in variabler Überschneidung mit einem Öffnungsquerschnitt (10) des Einlasskanales (3) und/oder des Auslasskanales (4) positionierbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in dem Drehkörper (5) ein Sperrschieber (11) angeordnet ist, der zur fluiddichten Überdeckung zumindest einer Drehkörperöffnung (8) und/oder zur fluiddichten Unterteilung des Drehkörpers (5) in zwei Kammern vorgesehen ist, wobei der Sperrschieber (11) beim Überschreiten oder Unterschreiten einer Schwelltemperatur des Fluides von einem temperaturabhängigen Element (12) entlang der Drehachse (6) in dem Drehkörper (5) translatorisch verschiebbar ist.The invention relates to a rotary slide valve (1) comprising a rotary slide valve housing (2) with an inlet channel (3) and an outlet channel (4) for a flow through the rotary slide valve housing (2) and with one in the rotary slide valve housing (2) rotatable about an axis of rotation (6) mounted rotating body (5), which has a rotating body opening (7, 8), wherein to form a flow path (9, 15) for a fluid through the rotary valve (1), the rotating body opening (7, 8) through the rotation (18) of the rotating body (5) can be positioned in a variable overlap with an opening cross section (10) of the inlet channel (3) and / or the outlet channel (4). According to the invention, a locking slide (11) is arranged in the rotating body (5), which is provided for fluid-tight covering of at least one rotating body opening (8) and / or for fluid-tight division of the rotating body (5) into two chambers, the locking slide ( 11) when a fluid temperature exceeds or falls below a threshold temperature, a temperature-dependent element (12) is translationally displaceable in the rotating body (5) along the axis of rotation (6).
Description
Die Erfindung betrifft einen Drehschieber aufweisend ein Drehschiebergehäuse mit einem Einlasskanal und einem Auslasskanal für eine Durchströmung des Drehschiebergehäuses sowie mit einem in dem Drehschiebergehäuse um eine Drehachse verdrehbar gelagerten Drehkörper, welcher eine Drehkörperöffnung aufweist, wobei zur Bildung eines Strömungspfades für ein Fluid durch den Drehschieber die Drehkörperöffnung durch das Verdrehen des Drehkörpers in variabler Überschneidung mit einem Öffnungsquerschnitt des Einlasskanales und/oder des Auslasskanales positionierbar ist.The invention relates to a rotary valve having a rotary valve housing with an inlet channel and an outlet channel for a flow through the rotary valve housing and with a rotatably mounted in the rotary valve housing about a rotational axis rotary body having a rotary body opening, wherein the rotary body opening to form a flow path for a fluid through the rotary valve can be positioned by the rotation of the rotary body in variable overlap with an opening cross-section of the inlet channel and / or the outlet channel.
Ein Drehschieber der genannten Art ist aus der Druckschrift
Weiterhin zeigt die Druckschrift
Aus der Druckschrift
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Drehschieber der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass die temperaturabhängige Änderung der Durchströmung des Drehschiebers im Regelbetrieb möglich ist.Against this background, the invention has the object, a rotary valve of the type mentioned in such a way that the temperature-dependent change in the flow of the rotary valve in normal operation is possible.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Drehschieber gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved with a rotary valve according to the features of
Erfindungsgemäß ist also ein Drehschieber vorgesehen, bei dem in dem Drehkörper ein Sperrschieber angeordnet ist, der zur fluiddichten Überdeckung zumindest einer Drehkörperöffnung und/oder zur fluiddichten Unterteilung des Drehkörpers in zwei Kammern vorgesehen ist, wobei der Sperrschieber beim Überschreiten oder Unterschreiten einer Schwelltemperatur des Fluides von einem temperaturabhängigen Element entlang der Drehachse in dem Drehkörper und relativ zu dem Drehkörper translatorisch verschiebbar ist. Hierdurch wird es möglich, den Strömungsquerschnitt des bestehenden Strömungspfades zu verändern oder einen weiteren Strömungspfad durch den Drehschieber hindurch zu bilden beziehungsweise zu unterbrechen. Durch die Bewegung des Sperrschiebers in dem Drehkörper werden einzelne Drehkörperöffnungen abgedeckt beziehungsweise freigelegt oder einer anderen der Kammern zugeordnet. Der Sperrschieber kann relativ zu dem Drehkörper drehbeweglich oder drehunbeweglich ausgeführt sein.According to the invention, therefore, a rotary valve is provided, in which a locking slide is arranged in the rotary body, which is provided for fluid-tight coverage of at least one rotary body opening and / or for fluid-tight subdivision of the rotary body in two chambers, wherein the gate valve when exceeding or falling below a threshold temperature of the fluid a temperature-dependent element along the axis of rotation in the rotary body and is translationally displaceable relative to the rotary body. This makes it possible to change the flow cross-section of the existing flow path or to form or interrupt another flow path through the rotary valve. By the movement of the locking slide in the rotary body individual rotary body openings are covered or exposed or assigned to another of the chambers. The locking slide can be made rotatable or drehunbeweglich relative to the rotary body.
Der erfindungsgemäße Drehschieber ist insbesondere zur Verwendung in einem Kühlfluidkreislauf einer Brennkraftmaschine vorgesehen. Bei einer Brennkraftmaschine ist die erforderliche Kühlleistung beziehungsweise der zu kühlende Ort von dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine abhängig. Der erfindungsgemäße Drehschieber ermöglicht es auch, während des Regelbetriebs in Abhängigkeit der Temperatur des Kühlfluides die Strömung des Fluides zu beeinflussen und so mit einfachen Mitteln den Kühlmittelstrom an die unterschiedlichen Anforderungen der Betriebszustände der Brennkraftmaschine anzupassen. Gleichzeitig ist auch ein Notbetrieb des Drehschiebers zur Sicherung vor einem Ausfall des Drehschiebers, insbesondere dessen Drehantriebs möglich.The rotary valve according to the invention is intended in particular for use in a cooling fluid circuit of an internal combustion engine. In an internal combustion engine, the required cooling capacity or the location to be cooled by the Operating state of the internal combustion engine dependent. The rotary valve according to the invention also makes it possible to influence the flow of the fluid during normal operation as a function of the temperature of the cooling fluid and thus to adapt the coolant flow to the different requirements of the operating states of the internal combustion engine with simple means. At the same time an emergency operation of the rotary valve for securing against a failure of the rotary valve, in particular its rotary drive is possible.
Es hat sich als dienlich erwiesen, dass in dem Drehschiebergehäuse zumindest ein weiterer Einlasskanal und/oder ein weiterer Auslasskanal ausgebildet ist und der Drehschieber wenigstens eine weitere Drehkörperöffnung aufweist, welche in dauerhafter Überschneidung oder durch das Verdrehen des Drehkörpers in variabler Überschneidung mit dem weiteren Einlasskanal und/oder dem weiteren Auslasskanal positioniert ist. Hierdurch ist, insbesondere im Regelbetrieb, eine Vergrößerung des Strömungsquerschnittes oder die Ausbildung beziehungsweise Sperrung eines zweiten, vorzugsweise unabhängigen Strömungspfades möglich.It has proved to be useful that at least one further inlet channel and / or a further outlet channel is formed in the rotary valve housing and the rotary valve has at least one further rotary body opening which in permanent overlap or by the rotation of the rotary body in variable overlap with the further inlet channel and / or the further outlet channel is positioned. As a result, an enlargement of the flow cross-section or the formation or blocking of a second, preferably independent, flow path is possible, in particular in regular operation.
Die Einlasskanäle und/oder Auslasskanäle können unterschiedlichen Kühlkreisläufen, beispielsweise einem Zylinderkopf und einem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine zugeordnet sein.The intake ports and / or exhaust ports may be associated with different cooling circuits, such as a cylinder head and a crankcase of an internal combustion engine.
Weiterhin ist es günstig, dass ein Öffnungsquerschnitt eines Einlasskanales und/oder eines Auslasskanales einer Stirnseite des zylindrischen Drehkörpers zugeordnet ist. Die Stirnseiten sind die ebenen, kreisrunden Flächen, die in der Geometrie auch Grundfläche genannt werden. Eine Drehkörperöffnung in wenigstens einer der Stirnseiten ermöglicht in zumindest teilweiser Überdeckung mit dem Öffnungsquerschnitt eine axialparallele Strömung des Fluides. Drehkörperöffnung und Öffnungsquerschnitt sind dabei vorzugsweise konzentrisch zur Drehachse angeordnet. Es ist jedoch auch eine exzentrische Anordnung eines oder mehrerer Drehkörperöffnungen beziehungsweise Öffnungsquerschnitte zu einer der Stirnseiten ausführbar, wodurch eine Beeinflussung der Fluidströmung durch den Drehschieber, insbesondere mittels der Drehung des Drehkörpers und/oder des Sperrschiebers möglich ist. Zumindest eine der Drehkörperöffnungen ist in der Mantelfläche des zylindrischen Drehkörpers angeordnet. Es sind auch Ausführungsformen der Erfindung möglich, bei denen alle, insbesondere mehr als zwei Drehkörperöffnungen in der Mantelfläche in einer oder in unterschiedlichen Querebenen angeordnet sind.Furthermore, it is favorable that an opening cross-section of an inlet channel and / or an outlet channel is assigned to an end face of the cylindrical rotary body. The end faces are the flat, circular surfaces, which are also called footprint in geometry. A rotary body opening in at least one of the end sides makes possible, in at least partial covering with the opening cross-section, an axially parallel flow of the fluid. Rotary body opening and opening cross-section are preferably arranged concentrically to the axis of rotation. However, it is also an eccentric arrangement of one or more rotary body openings or opening cross-sections executable to one of the end faces, whereby influencing the fluid flow through the rotary valve, in particular by means of the rotation of the rotary body and / or the gate valve is possible. At least one of the rotary body openings is arranged in the lateral surface of the cylindrical rotary body. There are also embodiments of the invention are possible in which all, in particular more than two rotary body openings are arranged in the lateral surface in one or in different transverse planes.
Die translatorische Bewegung des Sperrschiebers relativ zu dem Drehkörper erfolgt mittels eines temperaturabhängigen Elementes. Dieses Element ist idealerweise als ein Wachsdehnelement und/oder ein Bimetall ausgeführt. Derartige Elemente haben sich als äußerst robust erwiesen. Gemäß einer Weiterbildung sind an dem Sperrschieber eine Druckfeder und/oder eine Zugfeder angeordnet. Die Druckfeder beziehungsweise die Zugfeder dienen als Rückstellelement und haben eine zu dem temperaturabhängigen Element entgegengesetzte Wirkrichtung. Das Element ist entweder in dem Drehkörper oder außerhalb des Drehkörpers angeordnet. Bei einer Positionierung des Elementes in dem Drehkörper stützt sich dieses beispielsweise an einem fluiddurchlässigen Sternträger ab.The translational movement of the locking slide relative to the rotary body by means of a temperature-dependent element. This element is ideally designed as a wax expansion element and / or a bimetal. Such elements have proven to be extremely robust. According to one embodiment, a compression spring and / or a tension spring are arranged on the locking slide. The compression spring or the tension spring serve as a restoring element and have a direction of action opposite to the temperature-dependent element. The element is arranged either in the rotary body or outside the rotary body. In a positioning of the element in the rotary body, this is supported for example on a fluid-permeable star carrier.
Der Sperrschieber besteht aus einer zur Drehachse des Drehkörpers senkrechten Trennwand und ist vorzugsweise als ein gegenüber der Innenwand des Drehkörpers fluiddichter Kolben ausgeführt. Zum Abdecken zumindest eines Öffnungsquerschnittes eines Einlasskanales und/oder Auslasskanales weist der Sperrschieber gemäß einer Weiterbildung einen zumindest abschnittsweise axial erstreckten Zylinderansatz auf. Der Zylinderansatz liegt mit seiner Außenfläche an der Innenfläche des Drehkörpers an. Eine weitere Ausgestaltung des Drehschiebers umfasst einen Scheibenabschnitt, der von der Trennwand entfernt mit dem Zylinderansatz verbunden ist. Der Scheibenabschnitt ist zum Abdecken einer Drehkörperöffnung in einer Stirnseite geeignet.The blocking slide consists of a dividing wall which is perpendicular to the axis of rotation of the rotary body and is preferably designed as a piston which is fluid-tight with respect to the inner wall of the rotary body. In order to cover at least one opening cross-section of an inlet channel and / or outlet channel, the locking slide according to a development has an at least partially axially extending cylinder extension. The cylinder shoulder abuts with its outer surface on the inner surface of the rotating body. A further embodiment of the rotary valve comprises a disc section, which is connected away from the partition with the cylinder extension. The disk portion is suitable for covering a rotating body opening in an end face.
Eine bevorzugt gewählte Ausführungsform des Drehschiebers sieht vor, dass der Sperrschieber in seiner Trennwand eine axiale Durchbrechung aufweist, welche die Kammern beiderseits des Sperrschiebers verbindet. Hierdurch ist ein Fluidaustausch zwischen den Kammern möglich und die Einlasskanäle beziehungsweise Auslasskanäle eines Fluidkreislaufes können beiderseits der Trennwand angeordnet sein.A preferred embodiment of the rotary valve provides that the locking slide in its partition wall has an axial opening which connects the chambers on both sides of the locking slide. As a result, a fluid exchange between the chambers is possible and the inlet channels or outlet channels of a fluid circuit can be arranged on both sides of the partition wall.
Eine fluiddichte geschlossene Trennwand hingegen eröffnet die Möglichkeit, dass jede der durch die Trennwand voneinander separierten Kammern einem anderen Fluidkreislauf zugeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, die Strömung in mehreren, jedoch zumindest zwei unabhängigen Fluidkreisläufen mit einem einzigen erfindungsgemäßen Drehschieber im Regelbetrieb und im Notlaufbetrieb zu beeinflussen.On the other hand, a fluid-tight closed partition opens up the possibility that each of the chambers separated from one another by the dividing wall is assigned to a different fluid circuit. This makes it possible to influence the flow in several, but at least two independent fluid circuits with a single rotary valve according to the invention in normal operation and emergency operation.
Als ergänzende Ausführungsform ist es insbesondere für die Beeinflussung mehrerer unabhängiger Fluidkreisläufe mit einem Drehschieber möglich, dass in dem Drehkörper zumindest ein weiterer Sperrschieber angeordnet ist. Diese mehreren Sperrschieber in einem Drehkörper können beispielsweise entweder als Teilkolben mit einer Teilungsebene parallel zur Drehachse oder als eigenständige, zueinander einen Abstand aufweisende und jeweils den gesamten Querschnitt des Drehkörpers abdeckende Kolben ausgeführt sein. Dabei ist jeder der Sperrschieber mit einem eigenen temperaturabhängigen Element verbunden. Hierdurch sind die Sperrschieber relativ zueinander, insbesondere translatorisch beweglich. Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass mehrere Sperrschieber mit einem gemeinsamen temperaturabhängigen Element verbunden sind.As a supplemental embodiment, it is possible, in particular for influencing a plurality of independent fluid circuits with a rotary valve, that at least one further locking slide is arranged in the rotary body. These multiple locking slide in a rotary body, for example, either as a partial piston with a dividing plane parallel to the axis of rotation or as a separate, each having a distance and each having the entire cross-section of the rotating body be performed covering piston. Each of the gate valves is connected to its own temperature-dependent element. As a result, the locking slide are relative to each other, in particular translationally movable. An alternative embodiment provides that a plurality of gate valves are connected to a common temperature-dependent element.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind einige davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt inThe invention allows numerous embodiments. To further clarify its basic principle, some of them are shown in the drawing and will be described below. This shows in
Die
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Drehschieberrotary vane
- 22
- DrehschiebergehäuseRotary slide housing
- 33
- Einlasskanalinlet channel
- 44
- Auslasskanalexhaust port
- 55
- Drehkörperrotating body
- 66
- Drehachseaxis of rotation
- 77
- DrehkörperöffnungRotating body opening
- 88th
- DrehkörperöffnungRotating body opening
- 99
- Strömungspfadflow path
- 1010
- ÖffnungsquerschnittOpening cross-section
- 1111
- Sperrschieberblocking slide
- 1212
- Elementelement
- 1313
- Bewegung (Sperrschieber)Movement (gate valve)
- 1414
- Zylinderansatzcylindrical projection
- 1515
- Strömungspfadflow path
- 1616
- Bewegung (Sperrschieber)Movement (gate valve)
- 1717
- Wellewave
- 1818
- Rotationrotation
- 1919
- Sternträgerstar support
- 2020
- Druckfedercompression spring
- 2121
- Mantelflächelateral surface
- 2222
- Stirnseitefront
- 2323
- DrehkörperöffnungRotating body opening
- 2424
- Trennwandpartition wall
- 2525
- Kammerchamber
- 26 26
- Kammerchamber
- 2727
- Durchbrechungperforation
- 2828
- Außenfläche (Zylinderansatz)Outer surface (cylinder neck)
- 2929
- Innenfläche (Drehkörper)Inner surface (rotating body)
- 3030
- Scheibenabschnittdisk portion
- 3131
- Weiterer SperrschieberAnother gate valve
- 3232
- Weiteres ElementAnother element
- 3333
- Verstärkungreinforcement
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |