DE102013113356A1

DE102013113356A1 - Valve

Info

Publication number: DE102013113356A1
Application number: DE102013113356.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Geffert; Frank Blum
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2015-06-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil (1) mit einem Gehäuse (2) mit einer Ventilkammer (3) und mit einer Zulauföffnung (5) und mit einer Ablauföffnung (6), mit einem verstellbaren Ventilelement (4), welches in dem Gehäuse (2) axial verstellbar aufgenommen ist, wobei ein Dämpfungselement (12) vorgesehen ist, welches das Ventilelement (4) radial außen aufnimmt und eine Dämpfung der Verstellung des Ventilelements (4) bewirkt, wobei die Dämpfung des Dämpfungselements (12) einstellbar ist.The invention relates to a valve (1) having a housing (2) with a valve chamber (3) and having an inlet opening (5) and having a drain opening (6) with an adjustable valve element (4) which is located in the housing (2). is received axially adjustable, wherein a damping element (12) is provided, which receives the valve element (4) radially outward and causes a damping of the adjustment of the valve element (4), wherein the damping of the damping element (12) is adjustable.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere zum Schalten oder Steuern eines Fluidstroms. The invention relates to a valve, in particular for switching or controlling a fluid flow.

Fluidströme werden insbesondere bei Kraftfahrzeugen eingesetzt, um beispielsweise den Motor oder andere Aggregate zu kühlen oder beispielsweise eine Klimaanlage zu betreiben. Auch werden Fluidströme zum Erwärmen von Aggregaten oder der Fahrgastzelle eingesetzt. Da der Bedarf an Kühlung der Heizung vom Betriebspunkt des Fahrzeuges abhängt, sind Ventile zum Schalten oder zum Steuern der Fluidströme in einem Kraftfahrzeug im Stand der Technik bekannt geworden. Fluid flows are used in particular in motor vehicles, for example, to cool the engine or other units or to operate, for example, an air conditioner. Also, fluid streams are used to heat aggregates or the passenger compartment. Since the need for cooling the heater depends on the operating point of the vehicle, valves for switching or controlling the fluid flows in a motor vehicle have become known in the art.

Diese Ventile erlauben die Steuerung eines Fluidstroms, wobei oftmals eine betriebspunktabhängige Steuerung der Ventile wünschenswert wäre. These valves allow control of fluid flow, often requiring operating point dependent control of the valves.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Ventil zu schaffen, das betriebspunktabhängig steuerbare Eigenschaften aufweist, um eine individuelle Steuerbarkeit eines Fluidstroms zu erreichen. Therefore, it is the object of the present invention to provide a valve which has operating point-dependent controllable properties in order to achieve an individual controllability of a fluid flow.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. The object is achieved with the features of claim 1.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Ventil mit einem Gehäuse mit einer Ventilkammer und mit einer Zulauföffnung und mit einer Ablauföffnung, so dass ein Fluid von der Zulauföffnung durch die Ventilkammer zur Ablauföffnung strömen kann, weiterhin mit einem verstellbaren Ventilelement, welches in dem Gehäuse, insbesondere in der Ventilkammer, axial verstellbar aufgenommen ist, wobei ein Dämpfungselement vorgesehen ist, welches das Ventilelement radial außen aufnimmt und eine Dämpfung der Verstellung des Ventilelements bewirkt, wobei die Dämpfung des Dämpfungselements einstellbar ist. Dadurch wird eine einfache und dennoch effektive Bauweise erreicht. An embodiment of the invention relates to a valve having a housing with a valve chamber and with an inlet opening and with a drain opening, so that a fluid can flow from the inlet opening through the valve chamber to the drain opening, furthermore with an adjustable valve element, which in the housing, in particular in the valve chamber is received axially adjustable, wherein a damping element is provided which receives the valve element radially outward and causes a damping of the adjustment of the valve element, wherein the damping of the damping element is adjustable. This achieves a simple yet effective design.

Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, wenn das Ventilelement in dem Gehäuse axial verschieblich aufgenommen ist. Dadurch kann erreicht werden, dass das Ventilelement sich an einer Dichtfläche anlegt und in axialer Richtung davon abheben kann. So wird eine einfache Steuerbarkeit des Fluidstroms durch das Ventil erreicht. According to the invention it is advantageous if the valve element is received in the housing axially displaceable. It can thereby be achieved that the valve element rests against a sealing surface and can lift it off in the axial direction thereof. Thus, a simple controllability of the fluid flow through the valve is achieved.

Auch ist es vorteilhaft, wenn das Ventilelement ein Ringschieber ist, welcher sich im Gehäuse an einer Dichtfläche zum Verschließen des Ventils anlegt. It is also advantageous if the valve element is an annular slide, which rests in the housing on a sealing surface for closing the valve.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Antriebselement vorgesehen ist, welches der Verlagerung des Ventilelements dient. Das Antriebselement kann dabei ein pneumatischer, hydraulischer Aktuator oder ein elektromechanischer Aktuator sein. It is particularly advantageous if a drive element is provided which serves for the displacement of the valve element. The drive element may be a pneumatic, hydraulic actuator or an electromechanical actuator.

Auch ist es vorteilhaft, wenn das Antriebselement einen Druckraum aufweist, welcher beaufschlagbar ist, wobei in dem Druckraum oder benachbart zu diesem ein verlagerbares Element vorgesehen ist, welches abhängig von der Beaufschlagung verlagerbar ist und welches mit dem Ventilelement verbunden ist. Der Druckraum kann dabei mit Überdruck mit einem Druckmittel oder mit Unterdruck beaufschlagt werden. It is also advantageous if the drive element has a pressure chamber, which can be acted upon, wherein in the pressure chamber or adjacent to this a displaceable element is provided, which is displaced depending on the application and which is connected to the valve element. The pressure chamber can be subjected to overpressure with a pressure medium or negative pressure.

Auch ist es vorteilhaft, wenn das verlagerbare Element eine Membran oder ein Kolben ist oder aufweist. So kann aufgrund einer Unterdruck- oder Überdruckbeaufschlagung eine resultierende Steuerungsbewegung erreicht werden. It is also advantageous if the displaceable element is or has a membrane or a piston. Thus, due to a negative pressure or positive pressure, a resulting control movement can be achieved.

Auch ist es vorteilhaft, wenn das Dämpfungselement ein Gehäuse mit darin angeordneten zwei Kammern aufweist, wobei ein Kolben in dem Gehäuse vorgesehen ist, der gehäusefest angeordnet ist, wobei das Gehäuse mit dem verlagerbaren Element verbunden ist und durch Verlagerung des verlagerbaren Elements verlagert wird. It is also advantageous if the damping element has a housing with two chambers disposed therein, wherein a piston is provided in the housing which is fixed to the housing, wherein the housing is connected to the displaceable element and displaced by displacement of the displaceable element.

Vorteilhaft ist es auch, wenn das Ventilelement mittels des Gehäuses des Dämpfungselements mit dem verlagerbaren Element verbunden ist. So kann mit der Verlagerung des Gehäuses des Dämpfungselements das Ventilelement verlagert werden. It is also advantageous if the valve element is connected by means of the housing of the damping element with the displaceable element. Thus, with the displacement of the housing of the damping element, the valve element can be displaced.

Auch ist es vorteilhaft, wenn der Kolben relativ zu dem Gehäuse verlagerbar aufgenommen ist, wobei das Gehäuse mit dem Ventilelement verbunden ist. It is also advantageous if the piston is received displaceably relative to the housing, wherein the housing is connected to the valve element.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwischen den beiden Kammern eine Öffnung oder ein Spalt zur Überströmung eines Fluids zwischen der einen Kammer in die andere Kammer vorgesehen ist. It is particularly advantageous if an opening or a gap for the flow of fluid between one chamber and the other chamber is provided between the two chambers.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Fluid ein magnetorheologisches Fluid ist. Dadurch wird erreicht, dass die Viskosität des Fluid durch ein von außen anlegbares Magnetfeld steuerbar ist, so dass die Überströmung von einer Kammer zur anderen Kammer beeinflussbar ist. It is particularly advantageous if the fluid is a magnetorheological fluid. This ensures that the viscosity of the fluid can be controlled by an externally applied magnetic field, so that the flow from one chamber to the other chamber can be influenced.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Dämpfungselement einen Magneten aufweist, bei welchem das Magnetfeld einstellbar ist. It is particularly advantageous if the damping element has a magnet in which the magnetic field is adjustable.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigt: In the following the invention will be explained in detail by means of an embodiment with reference to the drawing. In the drawing shows:

1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ventils, 1 a perspective view of a first embodiment of a valve according to the invention,

2 eine Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Ventils im Schnitt, 2 a view of a second embodiment of the valve according to the invention in section,

3 eine Schnittansicht des Ventils nach 2 in einer ersten geöffneten Betriebsstellung, 3 a sectional view of the valve according to 2 in a first open operating position,

4 ein Ausschnitt der 3, 4 a section of the 3 .

5 eine Schnittansicht des Ventils nach 2 in einer zweiten geschlossenen Betriebsstellung, und 5 a sectional view of the valve according to 2 in a second closed operating position, and

6 ein Ausschnitt der 5. 6 a section of the 5 ,

Die 1 bis 6 zeigen zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Ventils 1 in verschiedenen Ansichten und in zwei verschiedenen Betriebsstellungen. So ist das Ventil insbesondere in den 3 und 4 in einer ersten geöffneten Betriebsstellung und in den 1, 2, 5 und 6 in einer zweiten geschlossenen Betriebsstellung dargestellt. The 1 to 6 show two embodiments of a valve according to the invention 1 in different views and in two different operating positions. So the valve is in particular in the 3 and 4 in a first open operating position and in the 1 . 2 . 5 and 6 shown in a second closed operating position.

Das Ventil 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist. In dem Gehäuse 2 ist eine vorteilhaft zylindrische Ventilkammer 3 ausgebildet, welche ein darin axial verschiebliches Ventilelement 4 aufnimmt. The valve 1 has a housing 2 which is essentially cylindrical. In the case 2 is an advantageous cylindrical valve chamber 3 formed, which is an axially displaceable valve element 4 receives.

Das Gehäuse 2 weist weiterhin eine Zulauföffnung 5 und eine Ablauföffnung 6 auf, wobei diese auch vertauscht sein können, so dass dann entsprechend die Zulauföffnung 6 und die Ablauföffnung 5 wäre. The housing 2 also has an inlet opening 5 and a drain hole 6 these can also be reversed, so that then corresponding to the inlet opening 6 and the drain hole 5 would.

Das Ventilelement 4 ist als Ringschieber hohlzylindrisch ausgebildet und kann in dem Gehäuse 2 axial verschieblich verlagert werden. Zur Steuerung des Durchflusses eines Fluids durch das Ventil 1 von der Zulauföffnung 5 zur Ablauföffnung dient das Ventilelement 4, welches sich in der geschlossenen Betriebsstellung des Ventils 1 an einer Dichtfläche 7 mit ihrem axialen Endbereich 8 anlegt. In der geöffneten Betriebsstellung des Ventils 1 ist das Ventilelement 4 in axialer Richtung von der Dichtfläche weg verschoben, so dass ein Spalt 9 entsteht, durch welchen ein Fluid von der Zulauföffnung zur Ablauföffnung strömen kann. The valve element 4 is designed as a ring slide hollow cylindrical and can in the housing 2 be displaced axially displaceable. To control the flow of fluid through the valve 1 from the inlet opening 5 to the drain opening, the valve element is used 4 , which is in the closed operating position of the valve 1 on a sealing surface 7 with its axial end region 8th invests. In the open operating position of the valve 1 is the valve element 4 moved in the axial direction away from the sealing surface, leaving a gap 9 arises, through which a fluid can flow from the inlet opening to the drain opening.

Das Ventilelement 4 ist als Ringschieber ausgebildet, welcher radial innen auf einer Hülse 10 sitzt und mit dieser befestigt ist. Die Hülse 10 ist verlagerbar und mit der Verlagerung der Hülse 10 in dem Gehäuse 2 in einer diesbezüglichen Aufnahme, wird auch das Ventilelement 4 verlagert. Dabei stellt die Hülse 10 das Gehäuse 11 eines Dämpfungselements 12 dar, das weiter unten beschrieben wird. The valve element 4 is designed as a ring slide, which radially inward on a sleeve 10 sits and is attached with this. The sleeve 10 is displaceable and with the displacement of the sleeve 10 in the case 2 in a related inclusion, also the valve element 4 relocated. This puts the sleeve 10 the housing 11 a damping element 12 which will be described later.

Zur Verlagerung der Hülse 10 und damit auch des Ventilelements ist ein Antriebselement 13 vorgesehen, welches die Hülse bei entsprechender Steuerung verlagert. In 1 ist das Antriebselement 13 eine Kolben-Zylindereinheit 14 mit einem Zylinder 15 und einem darin aufgenommenen Kolben 16, wobei der Zylinder 15 vorteilhaft in zwei Kammern 17, 18 unterteilt ist, wobei zumindest eine der Kammern druckmittelbeaufschlagbar ist zur Verlagerung des Kolbens. Mit dem Kolben 16 ist die Hülse verbunden, die bei Verlagerung des Kolbens ebenso axial verlagert wird. To shift the sleeve 10 and thus also the valve element is a drive element 13 provided which displaces the sleeve with appropriate control. In 1 is the driving element 13 a piston-cylinder unit 14 with a cylinder 15 and a piston received therein 16 , where the cylinder 15 advantageous in two chambers 17 . 18 is divided, wherein at least one of the chambers is druckmittelbeaufschlagbar for displacing the piston. With the piston 16 the sleeve is connected, which is also axially displaced upon displacement of the piston.

In der Hülse 10 ist ein weiterer Kolben 19 vorgesehen, welcher zusammen mit der Hülse als Gehäuse das Dämpfungselement 12 bildet. Der Kolben 19 ist mittels der Kolbenstange 22 mit dem Gehäuse 2 des Ventils starr verbunden. Der Kolben 19 unterteilt den Innenraum der Hülse in zwei Kammern 20, 21, wobei deren Volumen bei Verlagerung der Hülse 10 variieren. In den Kammern ist ein magnetorheologisches Fluid aufgenommen, welches hinsichtlich seiner Viskosität mittels des Magneten 23 steuerbar ist. Wird ein Magnetfeld angelegt, so reduziert sich die Viskosität des Fluids. Dadurch kann das Fluid mehr oder weniger Widerstand aufbringen, um über eine Überströmöffnung oder einen Überströmspalt zwischen den Kammern 20, 21 zu strömen. In the sleeve 10 is another piston 19 provided, which together with the sleeve as a housing, the damping element 12 forms. The piston 19 is by means of the piston rod 22 with the housing 2 rigidly connected to the valve. The piston 19 divides the interior of the sleeve into two chambers 20 . 21 , Wherein their volume when displacing the sleeve 10 vary. In the chambers, a magnetorheological fluid is added, which in terms of its viscosity by means of the magnet 23 is controllable. If a magnetic field is applied, the viscosity of the fluid is reduced. This allows the fluid to provide more or less resistance to pass over an overflow or overflow gap between the chambers 20 . 21 to stream.

In 1 verlagert sich die Hülse 10 entgegen der Rückstellkraft der Feder 24, die zwischen der Hülse und dem Gehäuse angeordnet ist. In 1 the sleeve shifts 10 against the restoring force of the spring 24 which is disposed between the sleeve and the housing.

Die 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung, bei welcher das Antriebselement keinen Kolben sondern eine Membran 25 aufweist. Wird der Druckraum 26 und/oder der Druckraum 27 druckbeaufschlagt, beispielsweise mit Unterdruck oder Überdruck, so kann sich die Membran verlagern und die damit verbundenen Hülse 10 verlagern. Die Feder 28 ist dabei zwischen dem Gehäuse 2 und der Membran 25 abgestützt. The 2 shows an alternative embodiment in which the drive element is not a piston but a membrane 25 having. Will the pressure chamber 26 and / or the pressure chamber 27 pressurized, for example, with negative pressure or overpressure, so the diaphragm can shift and the associated sleeve 10 relocate. The feather 28 is between the case 2 and the membrane 25 supported.

Die 3 und 5 zeigen die Anordnung gemäß 2. Dabei ist das Ventil in 3 in einer geöffneten Betriebsstellung. Das Ventilelement 4 liegt nicht an der Dichtfläche 7 an. Die 4 verdeutlicht dies in einem vergrößerten Ausschnitt. Das Ventil ist in 5 in einer geschlossenen Betriebsstellung. Das Ventilelement 4 liegt mit seinem axialen Endbereich 8 an der Dichtfläche 7 an. Die 6 verdeutlicht dies in einem vergrößerten Ausschnitt. The 3 and 5 show the arrangement according to 2 , The valve is in 3 in an open operating position. The valve element 4 is not on the sealing surface 7 at. The 4 clarifies this in an enlarged section. The valve is in 5 in a closed operating position. The valve element 4 lies with its axial end region 8th at the sealing surface 7 at. The 6 clarifies this in an enlarged section.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Ventil Valve
2 2: Gehäuse casing
3 3: Ventilkammer valve chamber
4 4: Ventilelement valve element
5 5: Zulauföffnung inlet opening
6 6: Ablauföffnung drain hole
7 7: Dichtfläche sealing surface
8 8th: Endbereich end
9 9: Spalt gap
1010: Hülse shell
1111: Gehäuse casing
1212: Dämpfungselement damping element
1313: Antriebselement driving element
1414: Kolben-Zylindereinheit Piston-cylinder unit
1515: Zylinder cylinder
1616: Kolben piston
1717: Kammer chamber
1818: Kammer chamber
1919: Kolben piston
2020: Kammer chamber
2121: Kammer chamber
2222: Kolbenstange piston rod
2323: Magnet magnet
2424: Feder feather
2525: Membran membrane
2626: Druckraum pressure chamber
2727: Druckraum pressure chamber
2828: Feder feather

Claims

Valve ( 1 ) with a housing ( 2 ) with a valve chamber ( 3 ) and with an inlet opening ( 5 ) and with a drain opening ( 6 ), with an adjustable valve element ( 4 ), which in the housing ( 2 ) is received axially adjustable, wherein a damping element ( 12 ) is provided, which the valve element ( 4 ) receives radially on the outside and a damping of the adjustment of the valve element ( 4 ), wherein the damping of the damping element ( 12 ) is adjustable.

Valve according to claim 1, characterized in that the valve element ( 4 ) in the housing ( 2 ) is received axially displaceable.

Valve according to claim 1 or 2, characterized in that the valve element ( 4 ) is an annular slide, which in the housing ( 2 ) on a sealing surface ( 7 ) for closing the valve applies.

Valve according to claim 1, 2 or 3, characterized in that a drive element ( 13 ) is provided, which of the displacement of the valve element ( 4 ) serves.

Valve according to claim 4, characterized in that the drive element ( 13 ) a pressure chamber ( 17 . 18 ), which can be acted upon, wherein in the pressure chamber ( 17 . 18 ) or adjacent to this a displaceable element ( 16 ) is provided, which is displaced depending on the application and which with the valve element ( 4 ) connected is.

Valve according to claim 5, characterized in that the displaceable element comprises a membrane ( 25 ) or a piston ( 16 ) is or has.

Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the damping element ( 12 ) a housing ( 11 ) with two chambers ( 20 . 21 ), wherein a piston ( 19 ) is provided in the housing, which is arranged fixed to the housing, wherein the housing ( 11 ) with the displaceable element ( 25 . 16 ) and is displaced by displacement of the displaceable element.

Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve element ( 4 ) by means of the housing ( 11 ) of the damping element ( 12 ) with the displaceable element ( 16 . 25 ) connected is.

Valve according to claim 7 or 8, characterized in that the piston ( 16 ) relative to the housing ( 11 ) is displaceable, wherein the housing ( 11 ) with the valve element ( 4 ) connected is.

Valve according to claim 7, 8 or 9, characterized in that between the two chambers ( 20 . 21 ) is provided an opening or a gap for the flow of a fluid between the one chamber into the other chamber.

Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid is a magnetorheological fluid.

Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the damping element ( 12 ) a magnet ( 23 ), in which the magnetic field is adjustable.