-
Die Erfindung betrifft ein Kombinationsmehrwegeventil, welches insbesondere für den Einsatz in mobilen R744 Kältemittelkreisläufen in Kraftfahrzeugen einsetzbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Steuerung eines Kombinationsmehrwegeventils. Die Erfindung ist insbesondere dadurch charakterisiert, dass das Kombinationsmehrwegeventil sowohl die Funktionalität eines Expansionsventils als auch die Funktionalität eines Schnellschlussventils und darüber hinaus die Funktionalität eines Sicherheits-Ablassventils aufweist, wobei über die Sicherheits-Ablass-Funktion beispielsweise aus einem Kältemittelkreislauf unter bestimmten Umständen schnell und gezielt Kältemittel abgelassen werden kann.
-
Ventile für den Einsatz als Expansionsventile in Kältemittelkreisläufen müssen besonders präzise den Fluidstrom regeln können. Mit Drossel- oder Expansionsventilen sind geringe Volumenströme einstellbar, was über eine kontinuierliche Veränderung des Durchströmungsquerschnittes erreicht wird. Weiterhin ist es bei Verwendung von Fluiden mit einem Gefährdungspotential für den Menschen und die Umwelt erforderlich und teilweise auch vorgeschrieben, dass eine schnelle Schließfunktion (Englisch: shut off function) realisierbar ist, um bei Gefahrenzuständen ein Absperren von betroffenen Leitungsabschnitten unverzüglich und mit geringster Verzögerung zu ermöglichen. Darüber hinaus ist es sicherheitstechnisch beispielsweise beim Einsatz von brennbaren oder toxischen Kältemitteln erforderlich, dass im Kältemittelkreislauf Ventile für eine schnelle Entleerung beziehungsweise das Ablassen des Kältemittels aus dem Kreislauf, insbesondere bei Havarien, vorgesehen sind.
-
Im Stand der Technik werden herkömmliche Expansionsventile für Kohlendioxid R744 Hochdruckkältemittelkreisläufe in Reihenschaltung mit Ventilen mit geringsten Verschlusszeiten, sogenannten Schnellschlussventilen, realisiert. Ein Schnellschlussventil erlaubt die schlagartige Unterbrechung einer Durchströmung durch eine diskontinuierliche Veränderung des Durchströmungsquerschnittes. Weiterhin ist die Reihenschaltung von Expansionsventil und 3-Wege-Ventil für die sicherheitsrelevante Ablassfunktion bekannt.
-
Aus
EP 1 530 013 A2 und
EP 1 040 947 A2 sind Ventile für den Einsatz in Kältemittel enthaltenden Anlagen bekannt, wobei die Ventile mit einem Kanal für eine Fluidzufuhr und zwei als Fluiddurchgangskanal und Fluidablasskanal augebildeten schaltbaren Fluidausgängen gebildet sind, wobei die Fluidausgänge durch Verschlusselemente verschließbar ausgeführt sind. Die Ventile sind weiterhin durch auf die Verschlusselemente wirkende Stellantriebe gekennzeichnet, wobei ein erster Stellantrieb als kontinuierlicher Stellantrieb und ein zweiter Stellantrieb als diskontinuierlicher Stellantrieb ausgeführt sind. Eine weitere Kältemittel enthaltende Klimatisierungsanlage mit einer eine Ventilanordnung zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit aufweisenden Expansionsvorrichtung ist aus
EP 2 966 379 A1 bekannt. Die bekannten Lösungen haben den Nachteil, dass die Ventile im Havariefall eine nur unzureichende oder langsame Absperrung ermöglichen.
-
Durch den Einsatz von zwei oder mehreren getrennten in Reihe geschalteten Ventilen sind zwar die erforderlichen Funktionalitäten der präzisen Durchflussteuerung für die Expansion und des schnellen Absperrens von Leitungen im Havariefall sowie eine Ablassfunktion für das Kältemittel erreichbar, jedoch führt diese Realisierung mit zwei oder mehreren Ventilen zu einem hohen Bauteilaufwand, einem erhöhten Gewicht der Gesamtanlage, erhöhten Kosten und einem hohen Bauraumaufwand.
Gleichfalls bringt diese Strategie des Vorsehens mehrerer Ventile ein höheres Risiko im Hinblick auf die Dichtigkeit und einen erhöhten Montage- und Wartungsaufwand aufgrund der höheren Schnittstellenanzahl mit sich. Zudem ist nachteilig, dass jedes Ventil eine eigene Ansteuerung sowie eine eigene elektrische Zuleitung mit entsprechenden Anschlusssteckern und dergleichen benötigt.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ventil zur Verfügung zu stellen, welches die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere sollen jedoch die Expansionsfunktion, die Sicherheitsabsperrfunktion und die Sicherheitsablassfunktion realisierbar sein.
-
Die Aufgabe wird durch einen Gegenstand und ein Verfahren mit den Merkmalen der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
-
Insbesondere wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Kombinationsmehrwegeventil gelöst, welches konzeptionsgemäß sowohl die Funktionalität der präzisen Volumendurchflusssteuerung eines Expansionsventiles als auch die sicherheitstechnische Schnellschlussfunktion und die sicherheitstechnische Ablassfunktion für das Kältemtittel gewährleisten kann.
-
Dazu ist das Kombinationsmehrwegeventil als Mehrwegeventil mit einem Fluideingang und zwei Fluidausgängen ausgestaltet. Somit sind zwei Fluidpassagen im Ventil ausgeführt, die jeweils von einem Verschlusselement verschließbar sind. Der Fluideingang ist als Fluideingangskanal ausgebildet, der sich in zwei Fluidausgänge, den Fluiddurchgangskanal und den Fluidablasskanal verzweigt. Die Verschlusselemente werden von zwei unabhängig voneinander auf die Verschlusselemente wirkenden Stellantrieben bewegt.
-
Ein Stellantrieb ist als kontinuierlicher Stellantrieb ausgebildet, welcher den Durchströmungsquerschnitt des Fluiddurchgangskanals kontinuierlich verändern kann und erfüllt die Anforderungen eines Expansionsventils. Kontinuierlich bedeutet dabei im Sinne der Erfindung, dass das Verschlusselement den Durchströmungsquerschnitt in mehreren Stufen beziehungsweise stufenlos verändern kann. Damit ist umfasst, dass der kontinuierliche Stellantrieb das Verschlusselement des Kombinationsventils als Expansionsventil zur präzisen Einstellung des Durchflusses des Kältemittels durch den Fluiddurchgangskanal bewegt.
-
Der andere Stellantrieb ist als diskontinuierlicher Stellantrieb ausgebildet, welcher die Durchströmungsquerschnitte des Fluiddurchgangskanals und des Fluidablasskanals diskontinuierlich mit geringster Schließzeit verändern kann und erfüllt somit die Anforderungen eines Schnellschlussventils.
-
Unter einem diskontinuierlichen Stellantrieb im Sinne der Erfindung ist zu verstehen, dass dieser Stellantrieb mit geringster Schaltzeit beide Fluidpassagen des Mehrwegeventils auf oder zu schalten kann, wobei der Durchströmungsquerschnitt in geöffneter Stellung des Fluiddurchgangskanals nicht notwendigerweise eine voll geöffnete Stellung sein muss, sondern aus jeder Stellung des Verschlusselementes heraus dieses mit dem diskontinuierlichen Stellantrieb in eine vollständig absperrende Stellung verbracht.
-
Erfindungsgemäß sind der diskontinuierliche Stellantrieb für die Verschlusselemente gleichzeitig bewegbar und die Durchströmungsquerschnitte des Fluiddurchgangskanals und des Fluidablasskanals verschließbar ausgebildet. Damit wird die Absperrfunktion des Ventils realisiert und beide Fluidpassagen sind geschlossen.
-
Damit wird im Falle einer Havarie mit aus dem Kreislauf austretendem Fluid verhindert, dass gegebenenfalls größere Mengen von Kältemittel aus dem Kreislauf austreten können, sofern durch das Schnellschlussventil Bereiche des Kältemittelsystems von der havarierten Stelle abtrennbar ausgebildet sind.
-
Der kontinuierliche Stellantrieb ist bevorzugt als Schrittmotor ausgebildet, wobei der Schrittmotor einen mit den Verschlusselementen des Ventils in Verbindung stehenden Schaft rotierend bewegt. Über ein Getriebe, welches die rotierende Bewegung in eine translatorische Bewegung umsetzt, werden die Verschlusselemente translatorisch bewegt. Damit ist der Durchströmungsquerschnitt mindestens einer Fluidpassage, kontinuierlich veränderbar ausgebildet.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der diskontinuierliche Stellantrieb für die Verschlusselemente als separat schaltbare Elektromagnete entlang einer Verschiebestrecke ausgebildet wird. Die gerade aktiv geschalteten Elektromagnete halten die Verschlusselemente in einer bestimmten Position. Werden andere Elektromagnete entlang der Verschiebstrecke aktiv geschaltet, so bewegt sich der Schaft und mit ihm die Verschlusselemente translatorisch durch elektromagnetische Kräfte in axialer Richtung zum geschalteten Bereich hin. Dieses Prinzip wird auch als Solenoidprinzip bezeichnet.
-
Besonders vorteilhaft wird das Getriebe zur Wandlung einer Rotationsbewegung des Schrittmotors in eine kombinierte rotatorische und translatorische Bewegung der Verschlusselemente als Kombination einer inneren Gewindehülse und einer mit dieser korrespondierenden äußeren Gewindehülse ausgebildet, wobei die äußere Gewindehülse als Kupplungspermanentmagnet ausgeführt ist. Der Kupplungspermanentmagnet wiederum korrespondiert mit den Elektromagneten. Die Lage des Getriebes und mit diesem verbunden die Lage des Schaftes und damit die Lage der Verschlusselemente wird durch die Schaltung der Elektromagneten bestimmt. Werden die Elektromagnete in einer anderen Lage geschaltet, so wird durch den Kupplungspermanentmagnet das gesamte Getriebe in axialer Richtung des Schaftes bewegt und damit je nach Stellung ein Verschließen oder Öffnen der Verschlusselemente bewirkt.
-
Vorteilhaft ist das Kombinationsmehrwegeventil als Kolbenschieberventil mit Rückstellelement ausgebildet, wobei der Schaft mit den Verschlusselementen für den Fluiddurchgangskanal und den Fluidablasskanal als Kolbenschieber und das Rückstellelement für den Schaft als Feder ausgebildet ist.
-
Durch den Einsatz einer Feder zur Realisierung oder zur Unterstützung der Schließbewegung des Verschlusselements kann die Verschlusszeit des Kombinationsmehrwegeventils erheblich verkürzt werden.
-
Bevorzugt sind die Verschlusselemente als verschiedene Bereiche des Schaftes und somit gemeinsam mit dem Schaft bewegbar ausgebildet. Die Bereiche der Verschlusselemente und damit die Verschlusselemente selbst sind derart zueinander angeordnet, dass in einer ersten Schließposition der Fluiddurchgangskanal voll geöffnet und der Fluidablasskanal voll geschlossen ist. In einer zweiten Schließposition ist der Fluiddurchgangskanal mindestens teilweise verschlossen und der Fluidablasskanal voll geschlossen. In einer dritten Schließposition sind der Fluiddurchgangskanal und der Fluidablasskanal voll geschlossen und in einer vierten Schließposition ist schließlich der Fluiddurchgangskanal voll geschlossen und der Fluidablasskanal mindestens teilweise geöffnet.
-
Besonders bevorzugt ist eine Verriegelungseinrichtung für die Öffnung des Fluidablasskanals ausgebildet.
-
Die Verriegelungseinrichtung ist dabei bevorzugt unabhängig von den Stellantrieben für die Verschlusselemente ausgebildet, wobei die Verriegelungseinrichtung wiederum bevorzugt auf den Schaft und damit auf die Stellung der Verschlusselemente wirkt.
-
Die Verriegelungseinrichtung ist vorteilhaft als mechanische Verriegelung der Öffnung des Fluidablasskanals über eine Nut-Stift-Führung auf den Schaft ausgebildet.
-
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine BUS-Anbindung der Steuereinheit des Kombinationsmehrwegeventils an eine zentrale Fahrzeugsteuereinheit ausgebildet, um das Kombinationsmehrwegeventil in die Klimaanlagen und Fahrzeugsteuerung einzubeziehen.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Verfahren zur Steuerung eines Kombinationsmehrwegeventils gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass in einer ersten Schließposition der Fluiddurchgangskanal voll geöffnet und der Fluidablasskanal mit dem zugehörigen Verschlusselement voll geschlossen ist, wobei der Schaft und das Getriebe mittels des Kupplungsmagneten der äußeren Gewindehülse von dem Elektromagnet-Durchflussstufe gehalten wird.
-
In einer zweiten Schließposition wird der Fluiddurchgangskanal mindestens teilweise mit dem zugehörigen Verschlusselement verschlossen und der Fluidablasskanal ist mit dem zugehörigen Verschlusselement voll geschlossen, wobei der Schaft mit dem Verschlusselement mittels des Schrittmotors rotatorisch bewegt wird. Über das Getriebe wird das Verschlusselement rotatorisch und translatorisch bewegt und damit der Durchströmungsquerschnitt des Fluiddurchgangskanals je nach Bewegungsrichtung vergrößert oder verkleinert.
-
In einer dritten Schließposition sind der Fluiddurchgangskanal und der Fluidablasskanal voll geschlossen, wobei zum vollständigen Verschließen der Durchströmungsquerschnitte das gesamte Getriebe über die äußere Gewindehülse mit der inneren Gewindehülse, dem Schaft und den Verschlusselementen mittels Schaltung des Elektromagneten-Absperrstufe in die Schließposition der Verschlusselemente bewegt werden.
-
Schließlich wird in einer vierten Schließposition der Fluiddurchgangskanal voll geschlossen und der Fluidablasskanal mindestens teilweise geöffnet, wobei die Verriegelungseinrichtung entriegelt wird.
-
Bevorzugt erfolgt die Verwendung eines Kombinationsmehrwegeventils als Expansionsventil mit Schnellschlussfunktion und Kältemittelablassfunktion in Kältemittelkreisläufen.
-
Besonders bevorzugt ist die Verwendung des Kombinationsventils in Kältemittelkreisläufen mit Kohlendioxid, R744, als Kältemittel.
-
Konzeptionsgemäß vereint das Kombinationsmehrwegeventil alle geforderten Funktionen in einem Bauteil, einer integrierten Komponente. Durch die spezielle Ausbildung und Anordnung der innenliegenden Kanäle im Ventil und der integrierten Elektronik können neben der Hauptfunktion, der Expansionsfunktion der Komponente, auch die Sicherheitsfunktionen, wie die Absperrfunktion und die Ablassfunktion der Komponente, einfach umgesetzt werden.
-
Die Basis für das Kombinationsmehrwegeventil ist ein Kolbenschieberventil mit Rückstellfeder in Bezug auf die konstruktive Ausgestaltung des Ventils. Die Umschaltung zwischen dem Expansionsbetrieb und der Sicherheitsfunktion der Abschaltung erfolgt durch die Integration eines Getriebes, welches als kombiniertes Getriebe mit einem Getriebe nach dem Solenoidprinzip ausgeführt ist.
-
Als zusätzliche Besonderheiten sind die Integration eines Ablasskanals in den Ventilkörper, die Erweiterung der Kolbenschieberstellungen, die Integration der Elektronik mit einer BUS-Anbindung und die Verwendung einer Verriegelung zur Vermeidung eines ungewollten Ablassens des Kältemittels aufzuführen.
-
Die Vorteile der Erfindung bestehen in der Realisierung der geforderten Funktionen auf einem kleineren Bauraum als vergleichbare konstruktive Lösungen nach dem Stand der Technik dies ermöglichen.
-
Weiterhin vorteilhaft ist, dass die Integration der benannten Funktionen in eine Komponente zu einem leichteren Bauteil führt. Damit ist auch eine einfachere Montage verbunden. Besonders hervorzuheben ist das geringere Leckagerisiko durch die Zusammenführung der Funktionen in einem Bauteil.
-
Ein zusätzlicher vorteilhafter Effekt besteht in einem EMV-optimierten Betrieb durch die Integration der Ansteuerung direkt in das Ventil. Zusammengenommen können damit die Kosten für die Komponente selbst sowie für die Implementierung der Komponente in das Fahrzeug reduziert werden.
-
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
- 1: Kombinationsmehrwegeventil in Prinzipdarstellung im Längsschnitt,
- 2: Kombinationsmehrwegeventil bei Fluiddurchgang,
- 3: Kombinationsmehrwegeventil in Expansionsfunktion,
- 4: Kombinationsmehrwegeventil in Absperrfunktion und
- 5: Kombinationsmehrwegeventil in Ablassfunktion.
-
In 1 ist ein Kombinationsmehrwegeventil 1 in Prinzipdarstellung im Längsschnitt gezeigt. Das Kombinationsmehrwegeventil 1 weist konzeptionsgemäß einen Fluidzufuhrkanal 2 auf, welcher sich in einen Fluiddurchgangskanal 11 und einen Fluidablasskanal 12 verzweigt. Damit ist das Kombinationsmehrwegeventil 1 nach seiner Grundstruktur ein Mehrwegeventil, welches jedoch speziell ausgebildet ist, um verschiedene Funktionen bei einem Einsatz in einem Kältemittelkreislauf zu realisieren. Der Fluiddurchgangskanal 11 ist durch ein Verschlusselement 3.1 verschließbar. Analog ist der Fluidablasskanal 12 durch ein Verschlusselement 3.2 verschließbar ausgebildet. Beide Verschlusselemente 3.1 und 3.2 sind in verschiedenen Bereichen des Schaftes 4 ausgebildet, beziehungsweise auf diesen angeordnet. Der Schaft 4 ist nach der bevorzugten dargestellten Ausgestaltung als Kolbenschieber gestaltet. Der Schaft 4 mit den Verschlusselementen 3.1 und 3.2 ist ein Teil des Stellantriebes und wird durch einen Schrittmotor 5, welcher den Schaft 4 rotierend bewegt, angetrieben. Mittels eines Getriebes, welches aus den Elementen einer äußeren Gewindehülse 8 und einer inneren Gewindehülse 9 ausgebildet ist, wird die Drehbewegung des Schaftes 4 in eine axiale Bewegung des Schaftes 4 umgeformt. Die axiale Bewegung beziehungsweise die axiale Bewegungskomponente des Schaftes 4 führt wiederum dazu, dass die Verschlusselemente 3.1 und 3.2 funktionsgemäß in Verschlussstellung oder in geöffneter Stellung positionierbar sind. Das Getriebe wird über die als Kupplungspermanentmagnet ausgebildete äußere Gewindehülse 8 von Elektromagneten 6 und 7 im Kombinationsmehrwegeventil 1 in zwei verschiedenen Stellungen gehalten. Dabei sind die Magnete 6 und 7 paarweise in axialer Richtung entlang des Schaftes 4 versetzt angeordnet. Der Elektromagnet-Durchflussstufe 6 ist in der dargestellten Ausgestaltung zu den Verschlusselementen 3.1 und 3.2 hin angeordnet und distal, abgewandt dazu, sind die Elektromagnete-Absperrstufe 7 positioniert. Auf den Schaft 4 und damit auf die Verschlusselemente 3.1 und 3.2 wirkend ist ein Rückstellelement 10 im Kombinationsmehrwegeventil 1 ausgebildet, welches konstruktiv als Rückstellfeder ausgebildet ist. Schließlich sind im Kombinationsmehrwegeventil 1 eine Steuereinheit 13 und eine Verriegelungeinrichtung 14 ausgeführt. Die Steuereinheit 13 dient der Ansteuerung der Stellglieder, die in Form des Schrittmotors 5 und über die Elektromagnete 6, 7 auf das Getriebe und damit auf die Veschlusselemente 3.1 und 3.2 wirken.
-
Die Verriegelungseinrichtung 14 wird gleichfalls über die Steuereinheit 13 geregelt und verriegelt beziehungsweise begrenzt die Bewegung des Schaftes 4 in der Weise, dass der Fluidablasskanal 12 nur unter ganz bestimmten Umständen durch Öffnung des Verschlusselementes 3.2 entriegelt und damit das Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf über den Fluidablasskanal 12 aus dem Kreislauf abgelassen werden kann. Die Verriegelungseinrichtung 14 ist bevorzugt als Nut-Stift-System mit Federbelastung zur Führung des Schaftes 4 ausgeführt. In verriegelter Stellung gestattet die axiale Längserstreckung der Nut eine axiale Bewegung des Schaftes 4 entlang eines Weges der Länge der Nut, begrenzt durch das Eingreifen des Stiftes in die Nut.
-
In 2 ist ein Kombinationsmehrwegeventil 1 bei vollständig geöffnetem Durchgang des Fluiddurchgangskanals 11 dargestellt. Das Kältemittel strömt, durch einen Pfeil angedeutet, über den Fluidzufuhrkanal 2 in das Kombinationsmehrwegeventil 1 ein und gelangt in den Fluiddurchgangskanal 11 der nicht vom Verschlusselement 3.1 verschlossen ist und passiert ohne Drosselung das Ventil. Der Fluidablasskanal 12 ist durch das Verschlusselement 3.2 verschlossen, so dass kein Kältemittel über diese Fluidpassage das Kältemittelsystem verlassen kann. Das Getriebe aus äußerer Gewindehülse 8 und innerer Gewindehülse 9 wird von den Elektromagneten-Durchflussstufe 6 gehalten. Das Verschlusselement 3.1 ist mit dem Schaft 4 in der Ansicht nach unten aus dem Fluiddurchgangskanal 11 herausgefahren und wird in dieser Stellung gehalten, wobei das Rückstellelement 10 maximal in dieser Position komprimiert ist. Die Bewegung des Schaftes 4 wird in der Art eines Anschlages begrenzt durch die Verriegelungseinrichtung 14, deren Stift am oberen Ende der Nut positioniert ist und eine weitere Bewegung des Schaftes 4 nach unten dadurch formschlüssig verhindert ist.
-
In 3 ist ein Kombinationsmehrwegeventil 1 bei der Expansionsfunktion prinziphaft dargestellt. Das Kältemittel strömt wiederum über den Fluidzufuhrkanal 2 in das Ventil ein und gelangt in den Fluiddurchgangskanal 11. Dieser ist jedoch vom Verschlusselement 3.1 teilweise verschlossen, so dass eine Drosselung des Kältemittels an dieser Querschnittsverengung funktionsgemäß erfolgt. Das Verschlusselement 3.1 wird über das Getriebe kontinuierlich bewegt, wodurch zwischen voll geöffnet und voll geschlossen alle Strömungsquerschnitte wie gewünscht und erforderlich einstellbar sind. Bevorzugt ist eine stufenlose Einstellung, alternativ kann jedoch eine Einstellung in verschiedenen vorgegebenen diskreten Schritten zweckmäßig sein. Das Getriebe wird gebildet durch die äußere Gewindehülse 8 und die innere Scheckengewindehülse 9. Die innere Gewindehülse 9 ist mit dem Schaft 4 verbunden, wohingegen die äußere Gewindehülse 8 als Kupplungspermanentmagnet ausgebildet ist und von dem Elektromagnet-Durchflussstufe 6 durch das Magnetfeld in der entsprechenden Position gehalten wird. In dieser Funktion wird durch die Drehung des Schaftes 4 mittels des Schrittmotors 5 die rotierende Bewegung des Schaftes 4 in eine translatorische Bewegung zur Veränderung des Durchflussquerschnittes mittels des Verschlusselementes 3.1 mit Wirkung auf den Fluiddurchgangskanal 11 erzielt. Somit kann eine gezielt durch die Drehung des Schaftes 4 mittels des Schrittmotors 5 und die translatorische Bewegungskomponente mittels der Steigung des Getriebes eine exakte Expansion des Kältemittels eingestellt und geregelt werden.
-
In 4 ist ein Kombinationsmehrwegeventil 1 bei der Absperrfunktion gezeigt. Die Absperrfunktion ist eine sicherheitstechnisch gewünschte Funktion, bei welcher durch einen schnellstmöglichen Verschluss des Ventils, beispielsweise im Falle einer Haverie, Bereiche des Kältemittelkreislaufes von einer weiteren Kältemittelzufuhr abtrennbar ausgebildet sind. Das Kältemittel gelangt über den Fluidzufuhrkanal 2 in das Ventil und wird jedoch über die in Verschlussstellung befindlichen Verschlusselemente 3.1 und 3.2 in der weiteren Strömung gehindert. Dies ist angedeutet durch das Kreuz in den Bereichen der Verschlusselemente 3.1 und 3.2. Erreicht wird diese Absperrfunktion durch die Aktivierung der Elektromagnete-Absperrstufe 7, wodurch der Schaft 4 in axialer Richtung nach dem Solenoidprinzip mittels der als Kupplungsmagneten ausgebildeten äußeren Gewindehülse 8 in Pfeilrichtung nach oben, wie angedeutet, bewegt wird. Die Bewegung des Schaftes 4 wird endseitig begrenzt durch die Verriegelungseinrichtung 14. In dieser Stellung sind somit beide Fluidpassagen, der Fluiddurchgangskanal 11 und der Fluidablasskanal 12 abgesperrt. Die schnelle Bewegung des Schaftes 4 wird unterstützt durch das Rückstellelement 10, welches hier als Feder dargestellt ist und welches mechanisch auf den Schaft 4 in Richtung der Verschlussbewegung nach oben wie dargestellt wirkt.
-
In 5 ist ein Kombinationsmehrwegeventil 1 in der Realisierung der Ablassfunktion für das Kältemittel aus dem Kreislauf gezeigt. Das Verschlusselement 3.1 des Fluiddurchgangkanals 11 ist in Verschlussposition, so dass das Kältemittel, durch Pfeile angedeutet, über den Fluidzufuhrkanal 2 in den geöffneten Fluidablasskanal 12 geleitet wird. Um diese Stellung der Verschlusselemente 3.1 und 3.2 zu erreichen, wurde der Schaft 4 mittels Entriegelung der Verriegelungseinrichtung 14 unter Wirkung der Feder als Rückstellelement 10 in die entsprechende Stellung über die in 4 erreichbare Position hinaus verschoben, so dass das Verschlusselement 3.2 den Fluidablasskanal 12 nun freigibt. Funktionsgemäß kann das Kältemittel dann über den Fluidablasskanal 12 entweichen, was gezielt in besonderen Ausnahmefällen, wie bei Haverien beispielsweise, gewünscht und erforderlich sein kann, um ein Gefährdungspotenzial durch das Kältemittel zu vermindern.
-
Die dargestellte Ausgestaltung des Kombinationsmehrwegeventils 1 gestattet somit insgesamt in vorteilhafterweise die Kombination der geforderten drei Funktionen mittels eines Mehrwegeventils. Besonders vorteilhaft ist die konstruktive Implementierung der Funktionen der Expansion, der Absperrung und des Fluidablasses in einer Komponente.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kombinationsmehrwegeventil
- 2
- Fluidzufuhrkanal
- 3.1
- Verschlusselement Fluiddurchgangskanal
- 3.2
- Verschlusselement Fluidablasskanal
- 4
- Schaft, Kolbenschieber
- 5
- Schrittmotor
- 6
- Elektromagnet-Durchflussstufe
- 7
- Elektromagnet-Absperrstufe
- 8
- äußere Gewindehülse
- 9
- innere Gewindehülse
- 10
- Rückstellelement, Feder
- 11
- Fluiddurchgangskanal
- 12
- Fluidablasskanal
- 13
- Steuereinheit
- 14
- Verriegelungseinrichtung
