-
Die Erfindung betrifft ein Rotationsventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung Heiz- und Kühlsystem für ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Rotationsventil.
-
Es ist bekannt, dass Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge mit einer Klimaanlage ausgestattet werden, deren Kältemittelkreisläufe für einen kombinierten Einsatz als Kälteanlage und als Wärmepumpe genutzt werden, die also von einem Kälteanlagebetrieb in einen Wärmepumpenbetrieb und umgekehrt geschaltet werden können. Solche Systeme besitzen die Eigenschaft, dass diese prozessbedingt an Wärmeübertrager, bspw. einem Kondensator thermische Leistung abgeben und an einem Wärmeübertrager, bspw. einem Verdampfer thermische Leistung aufnehmen.
-
Um eine Heiz- und Kühlfunktion gleichzeitig realisieren zu können, müssen die Funktionen der Wärmeübertrager entweder auf der Kältemittelseite oder auf der Seite des Kühlmittels vertauscht werden. Hierzu werden mehrere Wegeventile eingesetzt, um die entsprechenden Strömungsflüsse in einem Kältemittelkreislauf zu steuern bzw. deren Fließrichtungen zu ändern. So erfordert bspw. die Steuerung von zwei Zuläufen und zwei Abläufen den Einsatz von vier 3/2-Wegeventilen, so dass insgesamt 12 Schlauchbefestigungen erforderlich werden. Ferner erfordern diese vier Umschaltventile jeweils eine eigene Aktuatorik und eine Steuerelektronik. Ferner würde der Ausfall eines einzelnen solchen Umschaltventils die Funktion des Gesamtsystems blockieren.
-
Ein gattungsbildendes Rotationsventil ist aus der
CN 101876331 A bekannt. Dieses bekannte Rotationsventil ist in einem in
1 dargestellten Heiz- und Kühlsystem
10 strukturell verschaltet. Dieses Rotationsventil
1 besteht aus einem in den
2 und
3 dargestellten zylinderförmigen Ventilkörper
2, der mittels einer Drehachse
2.1 in einem hohlzylindrisch ausgebildeten Ventilgehäuse
3 drehbar gelagert ist. Dieses Ventilgehäuse
3 weist zwei diametral gegenüberliegende Reihen von Anschlussöffnungen aufweisende Anschlussstutzen
3.1 bis
3.8 in dessen Umfangswand auf. So sind zum einen die Anschlussstutzen
3.1 bis
3.4 parallel zur Drehachse
2.1 in einer ersten Reihe R1 äquidistant in der Umfangswand des Ventilgehäuses
3 angeordnet, während die Anschlussstutzen
3.4 bis
3.8 diametral gegenüberliegend ebenso parallel zur Drehachse
2.1 in einer zweiten Reihe R2 äquidistant in der Umfangswand des Ventilgehäuses
3 angeordnet sind. In Bezug auf das dargestellte Koordinatensystem bilden diese jeweils Anschlussöffnungen aufweisende Anschlussstutzen
3.4 bis
3.8 eine parallel zur x-y-Ebene liegende Ebene.
-
Der Ventilkörper 2 ist gemäß den 2 und 3 mit vier Durchgangskanälen K1 bis K4 in jeweils einer Radialebene bezüglich des Ventilkörpers 2 ausgebildet, die äquidistant und senkrecht zur Drehachse 2.1 diametral durch den Ventilkörper 2 geführt sind. Jeder dieser Durchgangskanäle K1 bis K4 endet mit einer Kanalöffnung auf der Mantelfläche des Ventilkörpers 2: Durchgangskanal K1 mit Kanalöffnungen K11 und K12, Durchgangskanal K2 mit Kanalöffnungen K21 und K22, Durchgangskanal K3 mit Kanalöffnungen K31 und K32 und Durchgangskanal K4 mit Kanalöffnungen K41 und K42. Des Weiteren sind vier auf der Mantelfläche des Ventilkörpers 2 verlaufende Oberflächennuten N1 bis N4 vorgesehen, welche zusammen mit der Innenwandung 3.9 des Ventilgehäuses 3, wenn der Ventilkörper 2 drehbar in diesem Ventilgehäuse 3 gelagert ist, vier weitere Durchgangskanäle K5 bis K8 (vgl. 1) bilden. Diese vier Oberflächennuten N1 bis N4 enden auf der Mantelfläche des Ventilkörpers 2 jeweils in zwei Nutöffnungen: Oberflächennut N1 in Nutöffnungen N11 und N12, Oberflächennut N2 in Nutöffnungen N21 und N22, Oberflächennut N3 in Nutöffnungen N31 und N32 und Oberflächennut N4 in Nutöffnungen N41 und N42.
-
Der Verlauf der Durchgangskanäle K1 bis K4 mit den zugehörigen Kanalöffnungen K31 bis K42 sowie der Oberflächennuten N1 bis N4 mit den zugehörigen Nutöffnungen N11 bis N42 und deren Zuordnung zu den Anschlussstutzen 3.1 bis 3.8 des Ventilgehäuses 3 ist aus der in 4 dargestellten Abwicklung des Ventilkörpers 2 zusammen mit einer Draufsicht auf das Ventilgehäuse 3 ersichtlich.
-
Diese Abwicklung gemäß 4 zeigt, dass die Kanalöffnungen K11 bis K41 in einer Reihe RK1 sowie hierzu parallel die Kanalöffnungen K12 bis K42 ebenso in einer Reihe RK2 angeordnet und mit den Anschlussstutzen 3.1 bis 3.4 bzw. 3.5 bis 3.8 fluchten. Zwischen diesen beiden Reihen RK1 und RK2 liegt eine Reihe RN1 und eine Reihe RN2 der Nutöffnungen N11 bis N41 bzw. der Nutöffnungen N32, N42, N12 und N22. Insbesondere ist der diagonale Verlauf der beiden Oberflächennuten N1 und N2 durch die Reihe RK2 sowie der diagonale Verlauf der beiden Oberflächennuten N3 und N4 durch die Reihe RK1 ersichtlich. Dieser diagonale Verlauf der Oberflächennuten N1 bis N4 erfolgt in axialer und gleichzeitig sowohl in axialer als auch in umfänglicher Richtung.
-
Nach 2 befindet sich der Ventilkörper 2 in seiner ersten Drehposition I bezogen auf das dargestellte Koordinatensystem, so dass die Durchgangskanäle K1 bis K4 in einer Ebene parallel zur x-y-Ebene verlaufen. Befindet sich der Ventilkörper 2 in dieser ersten Drehposition I in dem in 1 dargestellten Ventilgehäuse 3, fluchten diese Durchgangskanäle K1 bis K4 jeweils mit gegenüberliegenden Anschlussstutzen der ersten und zweiten Reihen R1 und R2. Somit verbindet Durchgangskanal K1 die beiden gegenüberliegenden Anschlussstutzen 3.1 und 3.5, Durchgangskanal K2 die beiden gegenüberliegenden Anschlussstutzen 3.2 und 3.6, Durchgangskanal K3 die beiden gegenüberliegenden Anschlussstutzen 3.3 und 3.7 und Durchgangskanal K4 die beiden gegenüberliegenden Anschlussstutzen 3.4 und 3.8.
-
Wird aus dieser in 2 dargestellten Drehposition I der Ventilkörper 2 in Drehrichtung D um 90° in eine zweite Drehposition II gemäß 3 gedreht, so dass die Durchgangskanäle K1 bis K4 in einer zur x-z-Ebene parallelen Ebene verlaufen, fluchten die Nutöffnungen N11, N21, N31 und N41 der Oberflächennuten N1 bis N4 mit den Anschlussstutzen 3.5 bis 3.8 der zweiten Reihe R2 und die Nutöffnungen N12, N22, N32 und N42 der Oberflächennuten N1 bis N4 mit den Anschlussstutzen 3.1 bis 3.4. In 1 ist der Ventilkörper 2 in dieser Drehposition II in dem Ventilgehäuse 3 des Rotationsventils 1 dargestellt.
-
Ferner ist auch aus der
WO 2014/076087 A1 ein als 8/2-Wegeventil ausgeführtes Rotationsventil bekannt, mit welchem ein Verdampfer und ein Kondensator in ein Heizsystem eingebunden werden. Dieses Rotationsventil setzt sich aus einem Gehäuse mit Anschlussstutzen sowie einem zylindrischen Ventilkörper zusammen. Der Ventilkörper enthält Hohlräume auf der Manteloberfläche, welche die Anschlussstutzen in einer bestimmten Weise in Abhängigkeit der relativen Rotationsposition zum Ventilgehäuse miteinander verbinden.
-
Die
DE 34 30 860 A1 beschreibt ein als 4/2-Wegeventil ausgeführtes Rotationsventil, welches aus einem Gehäuse mit vier Rohrstutzen sowie einem in dem Gehäuse drehbar gelagerten Ventilkörper gebildet wird. Der Ventilkörper weist zwei geradlinige Strömungskanäle auf, die jeweils zwei gegenüberliegende Rohrstutzen auf dem kürzesten Weg verbinden, sowie umfangsseitig zwei windelförmige und sich überkreuzende Strömungskanäle. Ein solches Rotationsventil ist gemäß dieser
DE 34 30 860 A1 in einem Wärmetauscher zur Realisierung einer Umkehrung der Normalströmung durch einen solchen Wärmetauscher vorgesehen.
-
Aus der
EP 2 605 328 A2 ist ein Batteriestapel beschrieben, welcher von einem Fluid zum Kühlen oder zum Heizen durchflossen wird. Zum Ändern der Durchflussrichtung dient ein als 4/2-Wegeventil ausgeführtes Rotationsventil, welches aus einem Ventilgehäuse mit vier Anschlüssen und einem in dem Ventilgehäuse drehbaren und zylinderförmigen Ventilkörper mit zwei parallelen und entsprechend eines Durchmessers den Ventilkörper durchdringenden Bohrungen und zwei auf der Umfangsfläche spiralförmig verlaufende Kanälen besteht. In Abhängigkeit der Rotationstellung dieses Ventilkörpers werden unterschiedliche Anschlüsse des Ventilgehäuses verbunden.
-
Auch die
DE 37 27 467 A1 beschreibt ein als 4/2-Wegeventil ausgebildetes Rotationsventil zum Umkehren der Strömungsrichtung von in Rohrleitungs-Systemen geführten Medien, wie bspw. bei Wärmetauscher oder Kondensatoren. Dieses bekannte Rotationsventil besteht aus einem zylindrischen Gehäuse mit an dessen Mantel angebrachten Rohrstutzen und einer in diesem Gehäuse konzentrisch und drehbar angeordneten Trommel, wobei diese Trommel mit zwei parallel durch dieselbe geführten Rohre sowie mit zwei Kammern zur Verbindung der Rohrstutzen ausgebildet ist. In einer Normalstellung werden jeweils zwei gegenüberliegende Rohrstutzen mit den beiden Rohren verbunden, während in einer um 90° gedrehten Stellung der Trommel die Rohrstutzen über diese Kammern verbunden werden. Die beiden Kammern sind innerhalb der Trommel realisiert, wobei eine erste Kammer als diagonal die Trommel durchdringenden Kanal ausgeführt ist, während eine zweite Kammer zwischen dem Innenmantel der Trommel und den Rohren sowie dem die Trommel diagonal durchdringenden Kanal gebildet wird und daher aus zwei Kammerhälften besteht, die strömungsmäßig über die Stirnseiten der Trommel verbunden sind. Um die Trommel gegen das Gehäuse bzw. die Rohrstutzen abzudichten, sind zwischen diesen und der Trommel Dichtungen vorgesehen, die eine Rückvermischung der Medienströme ausschließen.
-
Schließlich ist aus der
DE 10 2008 060 698 A1 ein Rotationsventil bekannt, welches einen in einem hohlzylindrischen Ventilgehäuse drehbaren Ventilkörper mit einer Drehachse umfasst, wobei um die Drehachse angeordnete und in axialer Richtung verlaufende Durchgangskanäle in dem Ventilkörper vorgesehen sind, die stirnseitig dieses Ventilkörpers an einer drehfest mit dem Ventilgehäuse verbundenen Steuerscheibe mit Zuläufen enden. Diese Zuläufe der Steuerscheibe korrespondieren mit den Durchgangskanälen, so dass bei einer Drehung des Ventilkörpers die einzelnen Durchgangskanäle abwechselnd mit den verschiedenen axial ausgerichteten Zuläufen der Steuerscheibe fluchten. In dem Ventilgehäuse sind parallel zur Drehachse verlaufende Abläufe angeordnet, deren Anzahl mit den Durchgangskanälen korrespondiert. In axialer Richtung des Ventilkörpers weist dieser fluiddicht voneinander getrennte Ringkammern auf, die jeweils eine radial gerichtete Bohrung aufweisen und mit jeweils einem der axialen Durchgangskanäle verbunden sind. Ferner fluchtet jeder dieser radial gerichteten Bohrungen jeweils mit einem Ablauf in dem Ventilgehäuse.
-
Nachteilig an diesem bekannten Rotationsventil ist dessen aufwendige konstruktive Bauweise.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsgemäße Rotationsventil derart weiterzuentwickeln, dass die Steuerung von Fluidflüssen innerhalb eines Heiz- und Kühlsystems auf eine konstruktiv einfache und kostengünstige Weise ermöglicht wird.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Rotationsventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
-
Ein solches Rotationsventil zum Ändern der Fließrichtung von mehreren Strömen eines Fluids in einem Heiz- und Kühlsystem umfasst
- – mehrere Fluideingangsöffnungen zum Zuführen des Fluids,
- – mehrere Fluidausgangsöffnungen zum Abführen des Fluids,
- – einen um eine Drehachse drehbaren zylindrischen Ventilkörper,
- – ein den Ventilkörper aufnehmendes Ventilgehäuse, wobei das Ventilgehäuse die Fluidausgangsöffnungen für die Fluidströme aufweist,
- – mehrere durch den Ventilkörper sich erstreckende Durchgangskanäle, welche in einer ersten Drehposition des Ventilkörpers die Fluideingangsöffnungen mit den Fluidausgangsöffnungen in einer ersten Zuordnung verbinden, und
- – das Ventilgehäuse mit den Fluideingangsöffnungen ausgebildet ist.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass
- – der Ventilkörper mit Oberflächennuten ausgebildet ist, die zusammen mit der Innenwandung eines konzentrisch auf dem Ventilkörper drehfest angeordneten Hohlzylinders weitere Durchgangskanäle bilden, und
- – die Oberflächennuten auf dem Ventilkörper derart verlaufend angeordnet sind, dass in einer zweiten Drehposition des Ventilkörpers die Fluideingangsöffnungen mit den Fluidausgangsöffnungen in einer zweiten Zuordnung verbunden sind.
-
Mit einem solchen erfindungsgemäßen Rotationsventil werden die Funktionen mehrerer Mehrwegeventile in einem einzigen Bauteil integriert, wobei alle Verschaltungen als erste und zweite Zuordnung der Fluideingangsöffnungen zu den Fluidausgangsöffnungen durch einen in einem Ventilgehäuse axial rotierenden Ventilkörper realisiert werden. Der Ventilkörper als Rotationskörper weist zwei Drehpositionen auf, die einer ersten und einer zweiten Funktion in dem Heiz- und Kühlsystem, nämlich der Funktion „Kühlen” und der Funktion „Heizen” entsprechen. Erfindungsgemäß weist hierzu der Ventilkörper zum einen Durchgangskanäle auf, die durch den Ventilkörper hindurchführen, und zum anderen Oberflächennuten, die auf der Oberfläche des Ventilkörpers ausgespart sind.
-
Der Vorteil dieses erfindungsgemäßen Rotationsventils besteht nicht nur darin, dass nunmehr nur noch ein Bauteil als Aktuator für mehrere Mehrwegeventile erforderlich ist, sondern dass auch eine erhöhte Robustheit gegenüber einem Ausfall des Heiz- und Kältesystems erreicht wird. Weiterhin ist dieses erfindungsgemäße Rotationsventil aufgrund dessen einfachen konstruktiven Aufbaus kostengünstig zu fertigen. Außerdem führt die nunmehr kompakte Bauweise dieses erfindungsgemäßen Rotationsventils zur Einsparung von Bauraum, welches insbesondere bei einem Heiz- und Kühlsystem eines Fahrzeugs von großer Bedeutung ist.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Durchgangskanäle über Kanalöffnungen durch den Hohlzylinder geführt sind. Vorzugsweise fluchten die Oberflächennuten jeweils endseitig mit Nutöffnungen des Hohlzylinders, so dass die derart gebildeten weiteren Durchgangskanäle über diese Nutöffnungen des Hohlzylinders nach außen geführt werden.
-
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Durchgangskanäle jeweils in einer radialen Ebene in Bezug auf den Ventilkörper angeordnet. Dadurch wird die Fertigung des Ventilkörpers vereinfacht. Vorzugsweise sind die Durchgangskanäle diametral verlaufend in den Ventilkörper angeordnet.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Oberflächennuten auf der Oberfläche des Ventilkörpers in umfänglicher und axialer Richtung verlaufend ausgebildet sind. Diese Oberflächennuten sind auf der Oberfläche des Ventilkörpers so geführt, dass hierdurch eine von der ersten Zuordnung unterschiedliche zweite Zuordnung der Fluideingangsöffnungen zu den Fluidausgangsöffnungen realisiert wird. Aufgrund der einfachen Realisierungsmöglichkeit solcher Oberflächennuten können komplexere Zuordnungen realisiert werden.
-
So sind weiterbildungsgemäß die Fluideingangsöffnungen und die Fluidausgangsöffnungen in dem Ventilgehäuse derart angeordnet, dass in der ersten Drehposition jeweils ein Durchgangskanal eine Fluideingangsöffnung mit einer diametral gegenüberliegenden Fluidausgangsöffnung als erste Zuordnung verbindet. In einer gegenüber der ersten Drehposition um 90° verdrehten zweiten Drehposition werden die Fluideingangsöffnungen und die Fluidausgangsöffnungen in einer zweiten Anordnung miteinander verbunden. Vorzugsweise entspricht die Anzahl der Fluideingangsöffnungen der Anzahl der Fluidausgangsöffnungen.
-
Das erfindungsgemäße Rotationsventil kann mit Vorteil in Heiz- und Kühlsystemen von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen und E-Fahrzeugen eingesetzt werden.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten Rotationsventils in einer schematisch dargestellten Verschaltung mit einem Heiz- und Kühlsystem,
-
2 eine perspektivische Darstellung eines Ventilkörpers des aus dem Stand der Technik bekannten Rotationsventils nach 1 in einer ersten Drehposition,
-
3 eine perspektivische Darstellung des Ventilkörpers des aus dem Stand der Technik bekannten Rotationsventils nach 1 in einer zweiten Drehposition,
-
4 eine Darstellung der Abwicklung des Ventilkörpers nach 2 oder 3 sowie eine schematische Zuordnung der Durchlasskanäle des Ventilkörpers zu Anschlussstutzen des zugehörigen Ventilgehäuses,
-
5 eine Darstellung einer ersten Zuordnung der Durchgangskanäle des Ventilkörpers zu Anschlussstutzen des zugehörigen Ventilgehäuses des bekannten Ventils nach 1,
-
6 eine Darstellung einer zweiten Zuordnung der Durchgangskanäle des Ventilkörpers zu Anschlussstutzen des zugehörigen Ventilgehäuses des bekannten Ventils noch 1, und
-
7 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Rotationsventil als Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
Das Heiz- und Kühlsystem 10 gemäß 1 zeigt eine schematische Darstellung der Komponenten eines Kältemittelkreislaufes 20, bestehend aus einem Verdichter 21, einem Kondensator 22, einem Expansionsventil 23 und einem Verdampfer 24. Ferner umfasst dieses Heiz- und Kühlsystem 10 einen Kühlmittelkreislauf 30 mit einem Innenraumwärmetauscher 31, bspw. eines Fahrzeugs zum Kühlen und Heizen des Fahrzeuginnenraumes, sowie einen weiteren Kühlmittelkreislauf 40 mit einem Kühler 41 eines solchen Fahrzeugs. Im Kälteanlagebetrieb wird dieser Kühler 41 dazu benutzt, die Abwärme nicht nur einer Brennkraftmaschine, sondern auch von elektronischen Komponenten, wie E-Motoren, Leistungselektroniken oder Batterien usw. abzuführen. Im Heizbetrieb wird diese Kühler 41 dazu benutzt, die Wärme der Umgebung sowie die Abwärme einer Brennkraftmaschine und/oder gegebenenfalls von E-Motoren, Leistungselektroniken oder Batterien usw. zur Heizung des Fahrzeuginnenraumes über den Kühlmittelkreislauf 40 zu verwenden.
-
Ferner zeigt diese
1 ein aus der
CN 101876331 A bekanntes und in der Beschreibungseinleitung beschriebenes Rotationsventil
1, welches strukturell in dieses Heiz- und Kühlsystem
10 verschaltet ist.
-
An die Anschlussstutzen 3.1 bis 3.4 der ersten Reihe R1 des Ventilgehäuses 3 sind die beiden Kühlmittelkreisläufe 30 und 40 angeschlossen, an die Anschlussstutzen 3.5 bis 3.8 der zweiten Reihe R2 der Kältemittelkreislauf 20.
-
Die Anschlussstutzen 3.2 und 3.4 der ersten Reihe R1 sowie die Anschlussstutzen 3.5 und 3.7 der zweiten Reihe R2 sind Fluideingangsöffnungen E1 bis E4. Die Anschlussstutzen 3.1 und 3.3 der ersten Reihe R1 sowie die Anschlussstutzen 3.6 und 3.8 der zweiten Reihe R2 sind Fluidausgangsöffnungen A1 bis A4.
-
Der Kühlmittelkreislauf 40 ist an die beiden Anschlussstutzen 3.1 und 3.2 angeschlossen, wobei die Fluideingangsöffnung E1 den Rücklauf und die Fluidausgangsöffnung A1 den Vorlauf für den Kühlmittelkreislauf 40 darstellt.
-
Der Kühlmittelkreislauf 30 ist an die beiden Anschlussstutzen 3.3 und 3.4 angeschlossen, wobei die Fluideingangsöffnung E2 den Rücklauf und die Fluidausgangsöffnung A2 den Vorlauf für den Kühlmittelkreislauf 30 darstellt.
-
Der Kondensator 24 des Kältemittelkreislaufs 20 ist an die beiden Anschlussstutzen 3.5 und 3.6 angeschlossen, wobei die Fluideingangsöffnung E3 den Rücklauf und die Fluidausgangsöffnung A3 den Vorlauf für den Kondensator 24 darstellt.
-
Der Verdampfer 24 des Kältemittelkreislaufs 20 ist an die beiden Anschlussstutzen 3.7 und 3.8 angeschlossen, wobei die Fluideingangsöffnung E4 den Rücklauf und die Fluidausgangsöffnung A4 den Vorlauf für den Verdampfer 24 darstellt.
-
Um das Heiz- und Kühlsystem 10 sowohl im Heiz- und im Kühlbetrieb zu betreiben, müssen die Funktionen der beiden Kühlmittelkreisläufe 30 und 40 vertauscht werden können. Die entsprechende Verschaltung bzw. Verbindung erfolgt mittels des Rotationsventils 1, dessen Ventilkörper 2 für die Funktionen „Kühlen” und „Heizen” eine erste und zweite Drehposition I und II aufweist. In der ersten Drehposition 1 des Ventilkörpers 2 wird eine erste Zuordnung der Ventilstutzen 3.1 bis 3.4 der ersten Reihe R1 zu den Anschlussstutzen 3.5 bis 3.8 hergestellt, in der zweiten Drehposition 11 des Ventilkörpers 2 wird eine zweite Zuordnung der Anschlussstutzen zwischen den beiden Reihen R1 und R2 realisiert.
-
In der Drehposition I wird der Kühlmittelkreislauf 30 mit dem Verdampfer 24 des Kältemittelkreislaufs 20 verbunden und der Kühlmittelkreislauf 40 an den Kondensator 22 des Kältemittelkreislaufs 20 angeschlossen. In dieser Drehposition I des Ventilkörpers 2 wird damit eine erste Zuordnung zwischen den Fluideingangsöffnungen E1 bis E4 und den Fluidausgangsöffnungen A1 bis A4 realisiert, mit der ein Heizbetrieb des Heiz- und Kühlsystems 10 durchgeführt wird. Diese erste Zuordnung in der ersten Drehposition I des Ventilkörpers 2 in dem Ventilgehäuse 3 zeigt der Verschaltungsplan gemäß 5.
-
Wird aus dieser in 2 dargestellten Drehposition I der Ventilkörper 2 in Drehrichtung D um 90° in eine zweite Drehposition II gemäß 3 gedreht, so dass die Durchgangskanäle K1 bis K4 in einer zur x-z-Ebene parallelen Ebene verlaufen, fluchten die Nutöffnungen N11, N21, N31 und N41 der Oberflächennuten N1 bis N4 mit den Anschlussstutzen 3.5 bis 3.8 der zweiten Reihe R2 und die Nutöffnungen N12, N22, N32 und N42 der Oberflächennuten N1 bis N4 mit den Anschlussstutzen 3.1 bis 3.4. In 1 ist der Ventilkörper 2 in dieser Drehposition II in dem Ventilgehäuse 3 des Rotationsventils 1 dargestellt.
-
Gemäß 1 wird in dieser Drehposition II des Ventilkörpers 2 eine zweite Zuordnung zwischen den Ventilstutzen 3.1 bis 3.4 der ersten Reihe R1 und den Ventilstutzen 3.5 bis 3.8 der zweiten Reihe R2 hergestellt, die in dem Verschaltungsplan gemäß 6 dargestellt ist.
-
Nach dieser zweiten Zuordnung ist die Funktion der beiden Kühlmittelkreisläufe 30 und 40 des Heiz- und Kühlsystems 10 gegenüber der ersten Zuordnung vertauscht. Nunmehr ist der Kühlmittelkreislauf 30 mit dem Kondensator 22 des Kältemittelkreislaufes 20 und der Kühlmittelkreislauf 40 ist mit dem Verdampfer 24 des Kältemittelkreislaufs 20 verbunden.
-
Als Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt
7 ein Rotationsventil
1, welches anstelle des aus der
CN 101876331 A bekannten Rotationsventils
1 nach
1 in das Heiz-Kühlsystem
10 eingebunden werden kann.
-
Dieses Rotationsventil 1 nach 7 ist ebenso mit einem Ventilkörper 2, sowie einem Ventilgehäuse 3 aufgebaut, wobei der Ventilkörper 2 über seine Drehachse 2.1 drehbar in dem Gehäuse 3 gelagert ist. Dieses Gehäuse 3 ist topfförmig mit einer Stirnwand 3.10 ausgebildet, so dass der Ventilkörper 2 über die offene Stirnseite dieses Gehäuses 3 in dasselbe eingeschoben und mit einem Deckelelement 3.11 verschlossen werden kann.
-
Der Unterschied des Rotationsventils 1 nach 7 zu demjenigen nach 1 besteht in dem Aufbau des Ventilkörpers 2. Dieser Ventilkörper 2 wird zusätzlich von einem mit demselben drehfest verbundenen Hohlzylinder 2.2 konzentrisch umschlossen, der dazu dient, mit seiner Innenwandung 2.21 zusammen mit den Oberflächennuten N1 bis N4 die weiteren Durchgangskanäle K5 bis K8 zu bilden.
-
Um die Durchgangskanäle K1 bis K4 sowie die weiteren Durchgangskanäle K5 bis K8 mit den Anschlussstutzen 3.1 bis 3.8 jeweils in den Drehposition I und II verbinden zu können, sind in dem Mantel dieses Hohlzylinders 2.2 entsprechende Öffnungen vorgesehen.
-
So sind für die Durchgangskanäle K1 bis K4 die Kanalöffnungen K11 bis K41 und diametral gegenüberliegend die Kanalöffnungen K12 bis K42 in dem Mantel des Hohlzylinders 2.2 angeordnet. Dabei ist der Hohlzylinder 2.2 derart auf dem Ventilkörper 2 angeordnet, dass diese Kanalöffnungen K11 bis K42 mit den Durchgangskanälen K1 bis K4 fluchten.
-
Auch für die weiteren Durchgangskanäle K5 bis K8 sind sprechende Kanalöffnungen N11 bis N42 in dem Mantel des Hohlzylinders 2.2 angeordnet. So sind in einer Reihe die Kanalöffnungen N11, N21, N31 und N41 in axialer Richtung angeordnet, während diametral gegenüberliegend die Kanalöffnungen N32, N42, N12 und N22 ebenso in einer Reihe angeordnet sind. Im mit dem Ventilkörper 2 drehfest verbundenen Zustand des Hohlzylinders 2.2 fluchten jeweils die Endbereiche der Oberflächennuten N1 bis N4 mit diesen Kanalöffnungen N11 bis N42.
-
Diese Ausführungsform eines Rotationsventil 1 gemäß 7 weist gegenüber derjenigen Ausführungsform nach 1 den Vorteil auf, dass die Abdichtung der Oberflächennuten N1 bis N4 gegenüber dem Hohlzylinder 2.2 leichter realisiert werden kann, als gegenüber der Innenwandung 3.9 des Gehäuses 3.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Rotationsventil
- 2
- Ventilkörper
- 2.1
- Drehachse des Ventilkörpers 2
- 3
- Ventilgehäuse
- 3.1, ... 3.8
- Anschlussstutzen mit Anschlussöffnungen des Ventilgehäuses 3
- 3.9
- Innenwandung des Ventilgehäuses 3
- 3.10
- Stirnwand des Ventilgehäuses 3
- 3.11
- Deckelelementes Ventilgehäuses 3
- 10
- Heiz- und Kühlsystem
- 20
- Kältemittelkreislauf
- 21
- Verdichter des Kältemittelkreislaufs 20
- 22
- Kondensator des Kältemittelkreislaufs 20
- 23
- Expansionsventil des Kältemittelkreislaufs 20
- 24
- Verdampfer des Kältemittelkreislaufs 20
- 30
- Kältemittelkreislauf
- 31
- innerer Wärmetauscher des Kältemittelkreislaufs 30
- 40
- Kältemittelkreislauf
- 41
- Kühler des Kältemittelkreislaufs 40
- A1, ... A4
- Fluidausgangsöffnungen
- E1, ... E4
- Fluideingangsöffnungen
- K1, ... K4
- Durchgangskanäle
- K11, K12
- Kanalöffnungen des Durchgangskanals K1
- K21, K22
- Kanalöffnungen des Durchgangskanals K2
- K31, K32
- Kanalöffnungen des Durchgangskanals K3
- K41, K42
- Kanalöffnungen des Durchgangskanals K4
- K5, ... K8
- Durchgangskanäle
- N1, ..., N4
- Oberflächennuten
- N11, N12
- Nutöffnungen der Oberflächennut N1
- N21, N22
- Nutöffnungen der Oberflächennut N2
- N31, N32
- Nutöffnungen der Oberflächennut N3
- N41, N42
- Nutöffnungen der Oberflächennut N4
