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Die Erfindung betrifft ein axial durchströmbares Fluidventil, insbesondere Kühlmittelabsperrventil, mit einem Elektromagneten, der eine Spule, einen Kern und eine durchströmbare Ankereinheit sowie magnetische Rückschlusselemente aufweist, einem Gehäuse, in dem der Elektromagnet angeordnet ist, einem Einlassstutzen, der an einem ersten axialen Ende des Gehäuses befestigt ist, einem Auslassstutzen, der an einem entgegengesetzten axialen Ende des Gehäuses befestigt ist und einer Auflagefläche an einem axialen Endabschnitt der Ankereinheit, welche mit einem Ventilsitz zusammenwirkt.
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Derartige Fluidventile werden auch als Koaxialventile, Hydraulikventile oder Kühlwasserabsperrventile bezeichnet. Diese Fluidventile dienen beispielswiese zur Abschaltung oder Freigabe eines Kühlmittelweges in einem Kraftfahrzeug, um einerseits eine möglichst schnelle Aufheizung der durchströmbaren Aggregate sicherzustellen und andererseits deren Überhitzung zu verhindern. Um eine solche Applikation möglichst kostengünstig ausführen zu können, muss einerseits eine möglichst druckverlustarme Durchströmung des Fluidventils sichergestellt werden, um die aufzubringende Pumpleistung möglichst gering zu halten und andererseits der Stromverbrauch des Fluidventils, welches üblicherweise elektromagnetisch betätigt wird, möglichst gering gehalten werden, um keine zusätzliche Energie zu verbrauchen. Aus diesen Gründen werden Koaxialventile verwendet, welche trotz eines kleinen benötigten Bauraums und geringer Herstellkosten aufgrund reduzierter Strömungsumlenkungen einen geringen Druckverlust erzeugen und gleichzeitig einen ausreichend großen Durchströmungsquerschnitt zur Verfügung stellen. Durch die geringen Baugrößen und daraus folgend kleinen und leichten beweglichen Teilen, ist auch der Stromverbrauch dieser Fluidventile relativ gering.
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Ein derartiges Koaxialventil ist beispielswiese aus der
EP 1 255 066 A2 bekannt. Dieses Ventil weist ein als Schließkörper dienendes Rohr auf, welches radial innerhalb eines Ankers des Elektromagneten befestigt ist und sich durch den Kern zum entgegengesetzten axialen Ende des Elektromagneten erstreckt. Ankerseitig ist am Gehäuse des Elektromagneten ein Auslassanschlussstutzen befestigt, in dem ein Umströmungskörper mit Ventilsitz ausgebildet ist, auf den das Rohr zum Verschluss des Strömungsquerschnitts aufsetzbar ist. Das Rohr umgebend ist eine Druckfeder angeordnet, welche in zueinander weisenden am Innenumfang ausgebildeten Ausnehmungen des Ankers und des Kerns angeordnet ist und das Rohr über den Anker in seine Schließstellung belastet. Der Anker wird bei seiner Bewegung in einer Hülse geführt. Dabei bewegt sich das Rohr im Innern des Kerns.
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Bei diesen bekannten Koaxialventilen besteht jedoch das Problem, dass bei einer Förderung von Kühlmittel, dieses häufig in geringen Mengen feste Schmutzstoffe mit sich trägt. Diese können sich beispielsweise im Bereich des Ventilsitzes absetzen, so dass das Ventil nicht mehr dicht schließt oder in den Spalten zwischen den zueinander gerichteten Gleitflächen von Führungshülse, Anker, Kern und Rohr absetzen, was dazu führt, dass höhere Schaltkräfte durch eine deutlich steigende Reibung erforderlich werden und ein erhöhter Verschleiß folgt. Um dies zu verhindern, wird häufig das Äußere des Rohres möglichst vollständig abgedichtet, so dass keine Flüssigkeit in den Bereich zwischen dem Anker und dem Kern dringen kann. Dies führt jedoch dazu, dass Dichtungen in Kontakt zu den beweglichen Teilen angeordnet sind, wodurch die Reibung erhöht wird und die Lebensdauer sinkt, da die Dichtungen einem Verschleiß unterliegen. Entsprechend sind größere Stellkräfte aufzubringen. Im durchströmten Bereich, der nicht vollständig durch die Dichtungen abgedichtet ist, sind Spalte zwischen dem Rohr und den umgebenden Teilen weiterhin vorhanden, so dass sich der Schmutz verstärkt im Bereich des Ventilsitzes oder dieser Spalten absetzt.
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Es stellt sich daher die Aufgabe, ein axial durchströmbares Fluidventil bereit zu stellen, welches mit reduzierter Magnet- und Federkraft zuverlässig schaltbar ist und möglichst unempfindlich gegen Schmutzstoffe im geförderten Fluid ist, so dass eine hohe Dichtigkeit und ein geringer Verschleiß über eine lange Lebensdauer vorliegen.
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Diese Aufgabe wird durch ein axial durchströmbares Fluidventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.
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Dadurch, dass am Auslassstutzen eine umlaufende Axialnut ausgebildet ist, die zum Gehäuse hin offen ausgebildet ist, wird eine Tasche am Auslassstutzen gebildet, in welcher sich die Schmutzstoffe aus dem Fluid sammeln können. Hier ist lediglich darauf zu achten, dass diese Schmutzstoffe in Richtung dieser Tasche gefördert werden.
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Vorzugsweise ist die Axialnut zwischen zwei ringförmigen Vorsprüngen des Auslassstutzens ausgebildet. Ein solcher Auslassstutzen ist einfach herstellbar, wobei keine zusätzlichen Fertigungsschritte benötigt werden, um diese als Schmutztasche dienende Axialnut herzustellen. Die Vorsprünge können des Weiteren zur Befestigung des Auslassstutzens an verschiedenen Gehäusen genutzt werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform umgibt der radial innere ringförmige Vorsprung den axialen Endabschnitt einer Ankereinheit radial, die in einer Hülse geführt ist. Die Axialnut befindet sich entsprechend unmittelbar hinter dem Spalt zwischen dem axialen Endabschnitt des Ankers und dem inneren Vorsprung, so dass es möglich ist, eine fluidische Verbindung vom Spalt zur Axialnut herzustellen, in der die Schmutzstoffe gesammelt werden können.
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Vorzugsweise umgibt die Hülse die Ankereinheit und den Kern, wobei innerhalb der Hülse zwischen dem Anker und dem Kern ein Raum angeordnet ist, der mit Fluid gefüllt ist und in dem eine Druckfeder angeordnet ist. Entsprechend können die Dichtungen vollständig zwischen sich nicht bewegenden Teilen angeordnet werden, um die Spule vor Fluideintritt zu schützen. Zusätzlich liegt beim Schalten immer ein Druckausgleich vor, durch den die benötigten Schaltkräfte verringert werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Axialnut axial gegenüberliegend zu einer Einschnürung der Hülse angeordnet und der radial äußere ringförmige Vorsprung liegt mit seinem Außenumfang gegen einen Vorsprung des Gehäuses an. Ein solches Fluidventil ist als stromlos offenes Ventil ausgeführt. Der Vorsprung zentriert den Auslassstutzen zum Gehäuse und zum innenliegenden Anker. Eine Abdichtung in Richtung der Spule kann so durch einfache feststehende O-Ringe durchgeführt werden.
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In einer hierzu weiterführenden Ausbildung der Erfindung ist ein radialer Spalt zwischen dem radial inneren ringförmigen Vorsprung des Auslassstutzens und der Einschnürung der Hülse größer als ein axialer Ringspalt zwischen der Einschnürung der Hülse und dem axialen Endabschnitt des Ankers. Dies hat zur Folge, dass der Strömungswiderstand zur Axialnut deutlich geringer ist als in einen Zwischenraum zwischen dem Anker und der Hülse. Entsprechend folgen gegebenenfalls im Fluid vorhandene Schmutzstoffe dem geringeren Widerstand und strömen in die Axialnut, in der sie gesammelt werden.
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In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform liegt der radial äußere ringförmige Vorsprung mit seinem Außenumfang gegen eine stufenförmige Erweiterung der Hülse an, in der die Ankereinheit geführt ist, und der radial innere Vorsprung ist axial gegenüberliegend zum Kern angeordnet. Ein solches Ventil ist als stromlos geschlossenes Ventil ausgeführt. Der Auslassstutzen wird auch hier auf einfache Weise zum Gehäuse beziehungsweise zur Hülse und somit zur Ankereinheit ausgerichtet. Eine Abdichtung der Spule gegenüber dem Fluid ist auch hier durch feststehende O-Ringe möglich.
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In einer hierzu weiterführenden bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist ein radialer Spalt zwischen dem Kern und dem ringförmigen Vorsprung des Auslassstutzens größer als ein Spalt zwischen dem Kern und dem axialen Endabschnitt eines Rohres, welches am Anker befestigt ist und mit dem Anker die Ankereinheit bildet, wodurch die mit dem Fluid geführten Schmutzstoffe in Richtung der Axialnut strömen und dort verbleiben, da der Strömungswiderstand entlang des Spaltes zwischen dem Rohr und dem Kern deutlich höher ist. Entsprechend werden auch hier die beweglichen Teile zuverlässig vor einem Eindringen von Schmutzstoffen geschützt.
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Des Weiteren ist es bei dieser erfindungsgemäßen Ausführung vorteilhaft, wenn eine freie kleinste Querschnittsfläche zwischen dem Anker und der Hülse kleiner ist als eine kleinste freie Querschnittsfläche zwischen dem Kern und dem Rohr. Sollten trotz der vorgenannten Maßnahmen Schmutzstoffe in den Raum zwischen Anker und Kern gelangen, so werden diese Schmutzstoffe zwischen dem Rohr und dem Kern in Richtung der Schmutztasche, also der Axialnut strömen, da in diesem Bereich aufgrund der gewählten freien Querschnittsflächen der Strömungswiderstand geringer ist als zwischen der Hülse und dem Anker. Eine Beschädigung oder ein Blockieren des Ankers wird so zuverlässig vermieden und die Schmutzstoffe in der Axialnut gesammelt.
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Die Druckfeder umgibt vorzugsweise das Rohr unmittelbar radial und ist im Raum zwischen dem Anker und dem Kern angeordnet. Da dieser Raum vor einem Eindringen von Schmutzstoffen geschützt wird und dennoch dorthin gelangende Schmutzstoffe aus diesem Raum abgeführt werden, bleibt auch die Feder im Raum frei beweglich.
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Es wird somit ein axial durchströmbares Fluidventil, insbesondere Kühlmittelabsperrventil für eine Verbrennungskraftmaschine, geschaffen, welches zuverlässig vor Schäden durch mit dem Fluid geförderte Schmutzstoffe geschützt ist. Hierzu werden am Auslassstutzen Schmutztaschen bereitgestellt, in denen die Schmutzstoffe sich absetzen. Auf diese Weise wird der Verschleiß reduziert, eine Blockade des Ventils zuverlässig verhindert und entsprechend die benötigten Stellkräfte klein gehalten. Zusätzlich weist ein solches Ventil eine hohe Lebensdauer auf.
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Zwei Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer axial durchströmbarer Fluidventile, sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden anhand Ihrer Verwendung als Kühlwasserabsperrventil beschrieben.
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1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fluidventils in stromlos offener Version in geschnittener Darstellung.
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2 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fluidventils in stromlos geschlossener Version in geschnittener Darstellung.
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3 zeigt einen Ausschnitt im Bereich des Auslassstutzens des in 1 dargestellten Fluidventils.
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4 zeigt einen Ausschnitt im Bereich des Auslassstutzens des in 2 dargestellten Fluidventils.
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Das erfindungsgemäße, axial durchströmbare Fluidventil, welches für Kühlkreisläufe von Verbrennungsmotoren, Hybrid- oder Elektrofahrzeugen verwendet werden kann, weist einen Elektromagneten 10 auf, der in einem Gehäuse 12 angeordnet ist. Der Elektromagnet 10 besteht aus einer Spule 14, die auf einen Spulenträger 16 gewickelt ist, sowie Rückschlusselementen 18, 20, 22, welche durch zwei an den axialen Enden des Spulenträgers 16 angeordnete Rückschlussbleche 18, 20 sowie ein die Spule 14 umgebendes Joch 22 gebildet werden. Im Innern des Spulenträgers 16 beziehungsweise des Gehäuses 12 ist eine Hülse 24 befestigt, in deren Innern ein Kern 26 des Elektromagneten 10 befestigt ist und in der ein Anker 28 des Elektromagneten 10 gleitbeweglich angeordnet ist. Zur Bestromung der Spule 14 ist am Gehäuse 12 ein Stecker 30 ausgebildet, dessen elektrische Kontaktfahnen 32 sich durch das Gehäuse 12 zur Spule 14 erstrecken.
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Der Kern 26 weist eine radial innere, zur Hülse 24 offene, umfängliche Ausnehmung 34 auf, welche sich vom Anker 28 aus betrachtet bis an eine Anlagefläche 36 erstreckt, gegen die eine Druckfeder 38 anliegt, welche unter Vorspannung an ihrem entgegengesetzten Ende gegen einen ringförmigen Vorsprung 40 des Ankers 28 anliegt und die Hülse 24 in diesem Bereich umgibt. Der radial innere ringförmige Vorsprung 40 am axialen Ende 41 des Ankers 28 ist korrespondierend zu einem sich von der Ausnehmung 34 des Kerns 26 im radial äußeren Bereich erstreckenden konischen Vorsprung 42 ausgebildet, wodurch der Anker 28 bei Bestromung der Spule 14 teilweise in den Kern 26 eintauchen kann. Um ein Anschlagen des Ankers 28 am Kern 26 und ein daraus folgendes Haften des Ankers 28 am Kern 26 zu verhindern, ist am Ende des Vorsprungs 40 des Ankers 28 eine umlaufende Radialnut 44 ausgebildet, in der ein nicht magnetisierbarer Anschlagring 46 angeordnet ist, gegen den der Kern 26 im bestromten Zustand anliegt.
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Im radial inneren Bereich des ringförmigen Vorsprungs 40 des Ankers 28 ist dieser mit einem Rohr 48 verbunden, welches sich durch den Kern 26 erstreckt und mit dem Anker 28 eine bewegbare und durchströmbare Ankereinheit 49 bildet. Ein axiales Ende des Rohres 48, welches zum Anker 28 weist, ragt zur Befestigung am Anker 28 in eine entsprechende ringförmige Aufnahme 47, die am Innenumfang des Ankers im Bereich des Vorsprungs 40 ausgebildet ist und in die das Ende des Rohres 48 beispielsweise eingepresst wird.
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Die Ankereinheit 49 erstreckt sich von einem Einlassstutzen 60 aus betrachtet zunächst zylindrisch, woraufhin eine kegelabschnittsförmige Einschnürung 50 folgt, an die sich ein zylindrischer Abschnitt 51 verringerten Durchmessers anschließt, in dem auch der Übergang zwischen dem Rohr 48 und dem Anker 28 ausgebildet ist. Im weiteren Verlauf ist an der Ankereinheit 49 eine kegelabschnittsförmige, umfängliche Erweiterung 52 ausgebildet, von deren Ende aus sich die Ankereinheit 49 wieder mit dem Durchmesser zylindrisch fortsetzt, der auch im Eingangsbereich ausgebildet ist. Bei der in 1 und in der 2 dargestellten Ausführungen ist die Bauform der Ankereinheit 49 identisch, jedoch ist aufgrund der vertauschten Fließrichtung bei der Ausführung in 1 die Einschnürung 50 im Rohr 48 und die Erweiterung 52 im Anker 28 ausgebildet, während bei der Ausführung gemäß der 2 die Einschnürung 50 im Anker 28 und die Erweiterung 52 im Rohr 48 ausgebildet ist. Die Druckfeder 38 umgibt jeweils den zylindrischen Abschnitt 51 verringerten Durchmesser, der am Rohr 48 ausgebildet ist, so dass dieser als Führung der Druckfeder 38 dient.
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Die voneinander weg weisenden Endabschnitte 54, 56 des Rohres 48 und des Ankers 28 weisen in den vorliegenden Ausführungsbeispielen gleiche Innendurchmesser auf, welche in einer ringförmigen dünnen Auflagefläche 57 enden, die als Schließfläche für einen korrespondierenden Ventilsitz 58 dienen kann, welcher in einem Einlassstutzen 60 angeordnet ist und entweder gegenüberliegend zum Endabschnitt 54 des Ankers 28 oder gegenüberliegend zum Endabschnitt 56 des Rohres 48 angeordnet wird.
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Das Gehäuse 12 des Fluidventils weist an seinen axialen Enden sich axial erstreckende ringförmige Vorsprünge 62, 64 auf, die jeweils von einem korrespondierenden ringförmigen Vorsprung 66, 68 des Einlassstutzens 60 sowie eines Auslassstutzens 70 unmittelbar unter Zwischenlage eines O-Rings 72 umgriffen werden. Auf diesen Vorsprüngen 62, 64 können entsprechend der Einlassstutzen 60 und der Auslassstutzen 70 beispielsweise durch Laserschweißen befestigt werden.
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Der Einlassstutzen 60 weist einen Absatz 76 auf, über den ein äußerer Umfangsring 77 eines Umströmungskörpers 78 sowie ein äußerer Umfang 79 eines Stützrings 80 bei der Befestigung des Einlassstutzens 60 gegen den ringförmigen Vorsprung 62 des Gehäuses 12 beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 und den Vorsprung 64 des Gehäuses 12 beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 geklemmt wird, so dass der Stützring 80 und der Umströmungskörper 78, der gleichzeitig den Ventilsitz 58 bildet oder an dem ein entsprechender Ventilsitz 58 ausgebildet werden kann, in ihrer Lage fixiert sind.
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Der Umströmungskörper 78 ist achssymmetrisch ausgebildet und weist eine mittlere konvexe Anströmfläche 82 auf, an die sich weiter radial außen liegend eine konkave Anströmfläche 84 anschließt. Diese geht über einen Radius in eine zunächst im radial äußeren Bereich konvexe Abströmfläche 86 über, von der aus sich nach radial außen vier Stege 88 erstrecken, über die der Umströmungsbereich des Umströmungskörpers 78 am Umfangsring 77 befestigt ist und zwischen denen der Fluidstrom von der Anströmseite zur Abströmseite und damit in das Innere der Ankereinheit 49 gelangen kann. An die konvexe Abströmfläche 86 schließt sich ein planer Bereich an, der den Ventilsitz 58 bildet und von dem aus sich eine konkave Abströmfläche 88 bis zur Mittelachse des Umströmungskörpers 78 erstreckt.
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Der Umströmungskörper 78 wirkt mit dem sich daran anschließenden Stützring 80 zusammen, welcher mit einer sich radial nach außen erstreckenden ringförmigen Erweiterung 79 zwischen dem Umfangsring 77 des Umströmungskörpers 78 und dem Vorsprung 62 des Gehäuses 12 eingeklemmt ist. Der Stützring 80 weist eine radial innere Strömungsleitfläche 90 auf, die als Anströmfläche des Fluids dient und sich konkav nach radial innen erstreckt und mit einem radial inneren Bereich 92, der sich radial erstreckt und gegenüberliegend zum Endabschnitt 54 des Ankers 28 bei der Version gemäß 2 beziehungsweise zum Endabschnitt 56 des Rohres 48 bei der Version gemäß 1 endet. Im Übergangsbereich zwischen dem konkaven Teil und dem sich radial erstreckenden Teil 92 der Strömungsleitfläche 90 erstreckt sich von der axial gegenüberliegenden Seite des Stützrings 80 ein ringförmiger Vorsprung 94 in axialer Richtung zum Elektromagneten 10.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 wird dieser ringförmige Vorsprung 94 von einer stufenförmigen Erweiterung 96 am Ende der Hülse 24 radial umgeben und liegt radial innen gegen ein Ende des Kerns 26 und einen axial gegen den Kern 26 anliegenden Dichtring 98, der als Lippendichtring ausgebildet ist, an. Im radial äußeren Bereich wird diese stufenförmige Erweiterung 96 der Hülse 24 von einer Dichtung 100 umgeben, die im radial äußeren Bereich gegen den Vorsprung 62 des Gehäuses 12 anliegt.
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Der Lippendichtring 98 liegt mit seinem sich radial erstreckenden Lippenträger 102 gegen das axiale Ende des Kerns 26 an. Vom Lippenträger 102 aus erstrecken sich an den radialen Enden zwei Dichtlippen 104, 106, wovon die radial innere Dichtlippe 104 von radial außen gegen das Rohr 48 anliegt und die radial äußere Dichtlippe 106 gegen den Vorsprung 94 des Stützrings 80 anliegt. Die Lippenenden 108 sind gegenüberliegend zum radial inneren Bereich 92 des Stützrings 80 orientiert.
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Bei der Ausführung gemäß 2 werden die gleichen Bauteile verwendet, jedoch werden der Einlassstutzen 60 mit dem Umströmungskörper 78 und dem Stützring 80 sowie dem Lippendichtring 98 am anderen Ende des Gehäuses 12 angeordnet. Entsprechend liegt der Lippendichtring 98 mit seinem Lippenträger 102 gegen eine ringförmige, sich radial erstreckende Einschnürung 110 der Hülse 24 an, welche den Verstellweg des Ankers 28 zum Einlassstutzen 60 begrenzt. Die radial innere Dichtlippe 104 liegt entsprechend radial gegen das dünne Ende 54 des Ankers 28 an.
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Dieser Aufbau führt bei beiden Ausführungsbeispielen dazu, dass ein Raum 112 zwischen dem axialen Ende 41 des Ankers 28 und dem Kern 26, in dem auch die Druckfeder 38 angeordnet ist, immer mit einem Fluid gefüllt ist, welches bei geschlossenem Ventil einen Druck aufweist, der dem Druck am Auslassstutzen 70 entspricht, da durch den Lippendichtring 98 ein Einströmen des Fluids vom Einlassstutzen 60 entlang des Endabschnitts 54 des Ankers 28 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 oder entlang des axialen Endabschnitts 56 des Rohres 48 beim Ausführungsbeispiel gemäß der 1 in diesen Raum 112 verhindert wird, da die Dichtlippen 104, 106 durch den an dieser Seite höheren Druck radial gegen die radial inneren und äußeren Bauteile gedrückt werden, gegen die sie anliegen. Das Fluid gelangt entsprechend lediglich vom Auslassstutzen 70 entlang des Spaltes zwischen dem Rohr 48 und dem Kern 26 in 2 beziehungsweise entlang des Spaltes zwischen der Hülse 24 und dem Anker 28 in den Raum 112, der entsprechend mit Fluid gefüllt ist, während durch die Dichtung 100 sowie eine Dichtung 114, welche sich ankerseitig zwischen der Hülse 24 und dem Vorsprung 64 des Gehäuses 12 befindet, ein Fluidstrom zum Elektromagneten 10 im Außenbereich der Hülse 26 zuverlässig verhindert wird. Da sich die beweglichen Elemente Anker 28 und Rohr 48 vollständig auf der Seite befinden, an der der Auslassdruck herrscht, kann dieses Fluidventil mit geringen elektromagnetischen Kräften geschaltet werden, da ein Druckausgleich an den beweglichen Teilen vorliegt, so dass lediglich die Rückstellkraft der Druckfeder 38 überwunden werden muss, um das Fluidventil zu schalten. Sobald das Ventil geöffnet wird, breitet sich der Druck über die Spalte auch in den Raum 112 in kürzester Zeit aus, wodurch ein Druckausgleich an den bewegten Teilen des Fluidventils entsteht, so dass zum Schalten lediglich die vorhandene Reibung sowie die Federkraft überwunden werden müssen.
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Durch diesen Aufbau kann der Einlassstutzen 60 inklusive des Umströmungskörpers 78 und des Stützringes 80 sowie des Lippendichtringes 98 mit dem Auslassstutzen 70 getauscht werden, was zur Folge hat, dass dieses Fluidventil, ohne andere Bauteile verwenden zu müssen sowohl stromlos geschlossen als auch stromlos offen ausgeführt werden kann. Beim Ausführungsbeispiel gemäß der 1 muss zum Verschluss des Fluidventils der Elektromagnet 10 bestromt werden, damit die Auflagefläche 57 des Rohres 48 auf dem Ventilsitz 58 des Umströmungskörpers 78 aufliegt, während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 2 der Elektromagnet 10 betätigt werden muss, um die Auflagefläche 57 des Ankers 28 vom Ventilsitz 58 abzuheben.
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Erfindungsgemäß wird die Reibung an den bewegbaren Teilen dadurch gering gehalten, dass am Auslassstutzen 70 eine als Schmutztasche dienende Axialnut 71 ausgebildet ist, die in Richtung des Gehäuses 12 offen ist. Diese befindet sich radial zwischen einem sich axial erstreckenden, ringförmigen, radial äußeren Vorsprung 74 und einem sich axial erstreckenden, ringförmigen, radial inneren Vorsprung 75.
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Beim in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der radial äußere Vorsprung 74 radial außen gegen den Vorsprung 64 des Gehäuses 12 an. Er erstreckt sich in Richtung des Dichtrings 114 zwischen der Hülse 24 und dem Vorsprung 64 des Gehäuses 12 und liegt mit seinem axialen Ende radial innen gegen die Hülse 24 an. Der radial innere Vorsprung 75 umgibt den Endabschnitt 54 des Ankers 28 und endet axial vor der Einschnürung 110 der Hülse 24. Bei der Auslegung der Montage- und Fertigungstoleranzen ist darauf zu achten, dass der Radialspalt zwischen dem axialen Ende des Vorsprungs 75 und der Einschnürung 110 der Hülse 24 größer ist als der axiale Ringspalt zwischen dem Ende der Einschnürung 110 und dem Endabschnitt 54 des Ankers 28. Durch diese Maßnahme werden Schmutzstoffe, die mit dem Kühlmittel durch das Ventil gefördert werden und entweder aus dem Raum 112 entlang der
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Außenfläche des Ankers 28 oder aus dem Spalt zwischen dem Endabschnitt 54 des Ankers 28 und dem Auslassstutzen 70 stammen, immer in Richtung der Axialnut 71 gefördert und verbleiben dort, da eine weitere Strömung durch den Ringspalt in Richtung des Ankers 28 aufgrund des höheren Strömungswiderstandes zuverlässig verhindert wird.
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Bei der Ausführungsform gemäß 2 wird der radial äußere Vorsprung 74 von der Erweiterung 96 der Hülse 24 umgeben. Radial innen liegt der Vorsprung 74 an seinem Ende gegen den Kern 26 an, so dass die Axialnut 71 ebenso wie der radial innere ringförmige Vorsprung 75 axial gegenüberliegend zum Kern 26 angeordnet ist. Der innere Vorsprung 75 umgibt dabei das axiale Ende 56 des Rohrs 48. Auch hier ist darauf zu achten, die Montage- und Herstelltoleranzen so zu wählen, dass der radial Spalt zwischen dem Auslassstutzen 70 und dem Kern 26 größer gewählt wird als der axiale Umfangsspalt zwischen dem Kern 26 und dem Rohr 48, wodurch Schmutzpartikel, die in den Umfangsspalt zwischen dem Auslassstutzen 70 und dem Rohr 48 strömen, aufgrund des deutlich geringeren Strömungswiderstandes in die Axialnut 71 strömen anstatt in den Raum 112. Zusätzlich erfolgt die Auslegung derart, dass die freie Querschnittsfläche zwischen dem Anker 28 und der Hülse 24 kleiner gewählt wird als die freie Querschnittsfläche zwischen dem Kern 26 und dem Rohr 48. Dies hat zur Folge, dass Schmutzstoffe, die in den Raum 112 zwischen dem Kern 26 und dem Anker 28 und radial außerhalb des Rohres 48 gelangen in Richtung der Axialnut 71 gefördert werden, da der Strömungswiderstand in Richtung des Auslassstutzens 70 geringer ist als in Richtung des Einlassstutzens 60. Ein Ansammeln von Schmutzpartikeln im Raum 112, die gegebenenfalls in den Gleitbereich zwischen Anker 28 und Hülse 24 gelangen könnten wird so verhindert.
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Aus alledem folgt, dass das Fluidventil in beiden beschriebenen Ausführungsformen eine hohe Unempfindlichkeit gegen mit dem Fluidstrom geförderte Schmutzpartikel aufweist, da diese zuverlässig durch entsprechend gewählte unterschiedliche Strömungswiderstände in hierfür vorgesehene Schmutztaschen in Form der Axialnut am Auslassstutzen gefördert werden. Dies führt zu einem deutlich verringerten Verschleiß und gleichbleibend kleinen notwendigen Stellkräften. Auch ein Blockieren des Ventils wird verhindert.
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Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich des vorliegenden Hauptanspruchs nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern verschiedene Modifikationen möglich sind. Beispielsweise müssen die beiden Auflageflächen nicht unbedingt gleich sein, sondern können sich gegebenenfalls zur Einstellung der Druckverlustkurven voneinander unterscheiden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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