DE102018121563A1 - Rotary vane unit for a thermal management module - Google Patents
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- F16K5/00—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
- F16K5/04—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having cylindrical surfaces; Packings therefor
- F16K5/0414—Plug channel at 90 degrees to the inlet
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Abstract
Um eine Drehschiebereinheit (100) für ein Thermo-Management-Modul (200) zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass der Dichtsitz (13) ein Schlauchelement (20) mit einer von einer radialen Erstreckung einer Wölbung (21) abhängigen axialen Länge (L) umfasst, und der Dichtring (14) axial zwischen dem Schlauchelement (20) und dem Drehschieber (12) angeordnet ist,wobei das Schlauchelement (20) zwischen dem Zuführkanal (10) und dem Abführkanal (11) und damit im Einsatz radial beidseitig in Druckkontakt mit der Kühlflüssigkeit angeordnet ist, sodass die radiale Erstreckung der Wölbung (21) von dem anliegenden Druckgefälle (Δ_p) abhängig ist, wobei mit zunehmenden Druckgefälle (Δ_p) die radiale Erstreckung der Wölbung (21) abnimmt und dadurch die axiale Länge (L) des Schlauchelements (20) zunimmt und/oder dadurch die Axialkraft (F) des Dichtrings (14) auf den Drehschieber (12) zunimmt.In order to create a rotary slide unit (100) for a thermal management module (200), it is proposed that the sealing seat (13) be a hose element (20) with an axial length (L) that is dependent on the radial extent of a curvature (21). comprises, and the sealing ring (14) is arranged axially between the hose element (20) and the rotary valve (12), the hose element (20) between the feed channel (10) and the discharge channel (11) and thus in use radially in pressure contact on both sides is arranged with the cooling liquid so that the radial extent of the curvature (21) is dependent on the pressure drop (Δ_p), the radial extent of the curvature (21) decreasing with increasing pressure drop (Δ_p) and thereby the axial length (L) of the Hose element (20) increases and / or as a result the axial force (F) of the sealing ring (14) on the rotary slide valve (12) increases.
Description
Die Erfindung betrifft eine Drehschiebereinheit für ein Thermo-Management-Modul gemäß Anspruch 1, sowie ein Thermo-Management-Modul für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 5.The invention relates to a rotary slide unit for a thermal management module according to claim 1, and a thermal management module for a motor vehicle according to claim 5.
Die Erfindung betrifft eine Drehschiebereinheit für ein Thermo-Management-Modul, umfassend die folgenden Elemente:
- - einen Zuführkanal für eine Kühlflüssigkeit;
- - einen Abführkanal für die Kühlflüssigkeit, wobei im Einsatz ein Druckgefälle (Δ_p) von dem Zuführkanal zu dem Abführkanal vorliegt;
- - einen Drehschieber zwischen dem Zuführkanal und dem Abführkanal zum Steuern eines Durchflusses der Kühlflüssigkeit; und
- - einen Dichtsitz für den Drehschieber mit einem bei einer Geschlossen-Stellung des Drehschiebers mit einer Axialkraft (
F ) gegen den Drehschieber gedrückten Dichtring zum dichtenden Abschließen einer Strömungsverbindung zwischen dem Zuführkanal und dem Abführkanal.
- - A supply channel for a cooling liquid;
- - A discharge channel for the cooling liquid, a pressure drop (Δ_p) from the feed channel to the discharge channel being present in use;
- - A rotary valve between the supply channel and the discharge channel for controlling a flow of the cooling liquid; and
- - A sealing seat for the rotary valve with an axial force when the rotary valve is in the closed position (
F ) sealing ring pressed against the rotary valve to seal a flow connection between the feed channel and the discharge channel.
Zur Regelung von Kühlmittelströmen (Verbrennungsmotor, Brennstoffzelle, Batterie) kommen zunehmend Thermo-Management-Module (aktiv geregelte Drehschieber-Verteilung) zum Einsatz. Um eine leckagefreie Anbindung der jeweiligen Kühlkreisläufe zum Regelelement, dem Drehschieber, zu gewährleisten, werden Dichtpakete verwendet, die mehrteilig aufgebaut sind. in der Regel umfassen diese eine metallische Führungshülse, eine metallische Druckfeder, einen Elastomer-O-Ring und einen Kunststoff-Dichtring (meist aus PVDF oder PTFE). Die Dichtpakete müssen flexibel ausgeführt sein, um einen Radialschlag (Taumeln) des Drehschiebers aufnehmen zu können.Thermal management modules (actively regulated rotary slide valve distribution) are increasingly being used to control coolant flows (internal combustion engine, fuel cell, battery). In order to ensure a leak-free connection of the respective cooling circuits to the control element, the rotary valve, sealing packets are used, which are constructed in several parts. as a rule, these include a metallic guide sleeve, a metallic compression spring, an elastomer O-ring and a plastic sealing ring (usually made of PVDF or PTFE). The sealing packs must be flexible in order to be able to absorb a radial runout (wobble) of the rotary valve.
Beispielsweise aus der
Beispielsweise aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegenüber den vorbekannten Drehschiebereinheiten für ein Thermo-Management-Modul eine Drehschiebereinheit aufzufinden, bei welcher auch bei einem hohen Druckgefälle (Δ_p) eine Dichtung zuverlässig geschlossen bleibt.The object of the invention is to find a rotary slide unit in comparison with the known rotary slide units for a thermal management module, in which a seal remains reliably closed even with a high pressure drop (Δ_p).
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the features specified in claim 1.
Gemäß Anspruch 1 umfasst der Dichtsitz ein Schlauchelement mit einer von einer radialen Erstreckung der Wölbung abhängigen axialen Länge (
wobei das Schlauchelement zwischen dem Zuführkanal und dem Abführkanal und damit im Einsatz radial beidseitig in Druckkontakt mit der Kühlflüssigkeit angeordnet ist, sodass die radiale Erstreckung der Wölbung von dem anliegenden Druckgefälle (Δ_p) abhängig ist.According to claim 1, the sealing seat comprises a hose element with an axial length depending on a radial extent of the curvature (
wherein the hose element is arranged between the supply channel and the discharge channel and thus in use radially on both sides in pressure contact with the cooling liquid, so that the radial extent of the curvature depends on the pressure drop (Δ_p).
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Drehschiebereinheit für ein Thermo-Management-Modul die folgenden Elemente:
- - einen Zuführkanal für eine Kühlflüssigkeit;
- - einen Abführkanal für die Kühlflüssigkeit, wobei im Einsatz ein Druckgefälle (Δ_p) von dem Zuführkanal zu dem Abführkanal vorliegt;
- - einen Drehschieber zwischen dem Zuführkanal und dem Abführkanal zum Steuern eines Durchflusses der Kühlflüssigkeit; und
- - einen Dichtsitz für den Drehschieber mit einem bei einer Geschlossen-Stellung des Drehschiebers mit einer Axialkraft (
F ) gegen den Drehschieber gedrückten Dichtring zum dichtenden Abschließen einer Strömungsverbindung zwischen dem Zuführkanal und dem Abführkanal.
- - a supply channel for a cooling liquid;
- - A discharge channel for the cooling liquid, a pressure drop (Δ_p) from the feed channel to the discharge channel being present in use;
- - A rotary valve between the supply channel and the discharge channel for controlling a flow of the cooling liquid; and
- - A sealing seat for the rotary valve with an axial force when the rotary valve is in the closed position (
F ) sealing ring pressed against the rotary valve to seal a flow connection between the feed channel and the discharge channel.
Die Drehschiebereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtsitz ein Schlauchelement mit einer von einer radialen Erstreckung der Wölbung abhängigen axialen Länge (
Gemäß einer Ausführungsform der Drehschiebereinheit ist die Wölbung konvex-seitig von einem Federmittel radial gestützt.According to one embodiment of the rotary slide unit, the convex side is supported radially on the convex side by a spring means.
Gemäß einer Ausführungsform der Drehschiebereinheit bildet das Schlauchelement eine Axialdichtung zu einem Kanalgehäuse und/oder zu dem Dichtring.According to one embodiment of the rotary slide unit, the hose element forms an axial seal to a duct housing and / or to the sealing ring.
Gemäß einer Ausführungsform der Drehschiebereinheit sind der Zuführkanal und der Abführkanal von einem Kanalgehäuse gebildet, und in dem Kanalgehäuse ist zuführseitig und/oder abführseitig eine Strömungsbucht hin zu dem Schlauchelement gebildet.According to one embodiment of the rotary slide unit, the supply channel and the discharge channel are formed by a channel housing, and a flow bay toward the hose element is formed in the channel housing on the supply side and / or on the discharge side.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Thermo-Management-Modul für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei das Thermo-Management-Modul einen Wärmetauscher und einen Kühler für eine Antriebsmaschine umfasst. Der Wärmetauscher und der Kühler sind mittels eines Kühlflüssigkeitskreislaufs über den Wärmetauscher wärmeabführend miteinander verbunden, wobei zum Steuern des Durchflusses von einer Kühlflüssigkeit eine Drehschiebereinheit nach der vorstehenden Beschreibung in dem Kühlflüssigkeitskreislauf vorgesehen ist.According to a further aspect of the invention, a thermal management module for a motor vehicle is proposed, the thermal management module comprising a heat exchanger and a cooler for a drive machine. The heat exchanger and the cooler are connected to one another in a heat-dissipating manner by means of a coolant circuit via the heat exchanger, a rotary valve unit as described above being provided in the coolant circuit for controlling the flow of coolant.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
-
1 in einer schematischen Schnittansicht eine Drehschiebereinheit, und -
2 in einer schematischen Darstellung ein Thermo-Management-Modul in einem Kraftfahrzeug.
-
1 in a schematic sectional view of a rotary valve unit, and -
2 a thermal management module in a motor vehicle in a schematic representation.
Die Drehschiebereinheit
- - einen Zuführkanal
10 (links unterhalb des Drehschiebers12 und rechts oberhalb des Drehschiebers12 ) für eine Kühlflüssigkeit, welcher beispielsweise mit einer Druckausgabeseite einer Pumpe mittelbar über eine Leitung oder unmittelbar verbunden ist, sodass in demZuführkanal 10 ein Zuführ-Druck (p_Z ) vorliegt; - - einen Abführkanal
11 (links oberhalb des Drehschiebers12 und rechts unterhalb des Drehschiebers12 ) für die Kühlflüssigkeit, welcher beispielsweise mit einer Eingangsseite eines Kühlers oder eines Wärmetauschers mittelbar über eine Leitung oder unmittelbar verbunden ist, wobei im Einsatz ein Druckgefälle (Δ_p = p_Z - - p_A) von dem
Zuführkanal 10 zu demAbführkanal 11 vorliegt, also der Zuführ-Druck (p_Z ) in demZuführkanal 10 höher ist als der Abführ-Druck (p_A ) in demAbführkanal 11 und somit beigeöffneter Drehschiebereinheit 100 eine Flussrichtung von demZuführkanal 10 zu demAbführkanal 11 vorliegt; - - einen Drehschieber
12 (hier nur ausschnittsweise gezeigt) zwischen demZuführkanal 10 und demAbführkanal 11 zum Steuern eines Durchflusses der Kühlflüssigkeit durch eine Durchlassöffnung15 (hier als Ebene senkrecht zu der axialen Richtung (R ) gekennzeichnet), wobei der Drehschieber12 um eine Schieberachse verdrehbar ist, beispielsweise mittels eines Servomotors, und von einer Durchlass-Stellung in eine Geschlossen-Stellung überführbar ist, wobei in der Durchlass-Stellung die Kühlflüssigkeit bei anliegendem Druckgefälle (Δ_p = p_Z - p_A) durch eineStrömungsverbindung 15 von demZuführkanal 10 in denAbführkanal 11 strömen kann und in der (gezeigten) Geschlossen-Stellung die Kühlflüssigkeit auch bei anliegendem Druckgefälle (Δ_p) nicht von demZuführkanal 10 in denAbführkanal 11 strömen kann; und - - einen
Dichtsitz 13 , welcher mittels eines Dichtrings14 mit dem Drehschieber12 in der Geschlossen-Stellung des Drehschiebers12 in dichtendem Kontakt steht, also dieStrömungsverbindung 15 abschließt, und dafür der Dichtring14 mit einer Axialkraft (F ) gegen den Drehschieber12 gedrückt ist, sodass dieStrömungsverbindung 15 zwischen demZuführkanal 10 und demAbführkanal 11 geschlossen ist und nicht mehr durchströmbar ist, sodass dann keine konvektive Kühlleistung von dem Thermo-Management-Modul 200 geleistet wird.
- - a feed channel
10 (on the left below the rotary valve12 and right above the rotary valve12 ) for a cooling liquid, which is connected, for example, indirectly to a pressure output side of a pump via a line or directly, so that in the supply channel10 a feed pressure (p_Z ) is present; - - a drainage channel
11 (left above the rotary valve12 and to the right below the rotary valve12 ) for the cooling liquid, which is connected, for example, directly to an input side of a cooler or a heat exchanger via a line or directly, with a pressure drop (Δ_p = p_Z - - p_A) from the
feed channel 10 to thedischarge channel 11 is present, i.e. the supply pressure (p_Z ) in thefeed channel 10 is higher than the discharge pressure (p_A ) in thedischarge channel 11 and thus with the rotary valve unit open100 a flow direction from thefeed channel 10 to thedischarge channel 11 is present; - - a rotary valve
12 (shown here only in part) between thefeed channel 10 and thedischarge channel 11 for controlling a flow of the coolant through a passage opening15 (here as a plane perpendicular to the axial direction (R ))), the rotary valve12 can be rotated about a slide axis, for example by means of a servo motor, and can be transferred from a passage position into a closed position, the coolant in the passage position when the pressure gradient is applied (Δ_p = p_Z - p_A) through aflow connection 15 from thefeed channel 10 in thedischarge channel 11 and in the closed position (shown) the coolant cannot flow from the supply channel even when there is a pressure drop (Δ_p)10 in thedischarge channel 11 can flow; and - - a
sealing seat 13 which by means of a sealing ring14 with the rotary valve12 in the closed position of the rotary valve12 is in sealing contact, i.e. theflow connection 15 locks, and therefore the sealing ring14 with an axial force (F ) against the rotary valve12 is pressed so that theflow connection 15 between thefeed channel 10 and thedischarge channel 11 is closed and can no longer be flowed through, so that then no convective cooling output from thethermal management module 200 is performed.
Die Drehschiebereinheit
Das Schlauchelement
Dies hat den Vorteil, dass der Dichtsitz
Das (optionale) Federmittel wirkt wie eine Bandage und bedingt zum einen eine Vorspannung der Balgdichtung (bei einem Druckgefälle von Null oder sogar negativem Druckgefälle, also höherem Abführ-Druck (
In der hier gezeigten Ausführungsform ist (optional) die radiale Erstreckung der Wölbung
In der hier gezeigten Ausführungsform der Drehschiebereinheit
In der hier gezeigten Ausführungsform der Drehschiebereinheit
Bei einem Aufbau gemäß einer vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Drehschiebereinheit
In
BezugszeichenlisteReference list
- 100100
- DrehschiebereinheitRotary valve unit
- 200200
- Thermo-Management-ModulThermal management module
- 300300
- Kraftfahrzeug Motor vehicle
- 1010
- ZuführkanalFeed channel
- 1111
- AbführkanalDischarge channel
- 1212th
- DrehschieberRotary valve
- 1313
- DichtsitzSealing seat
- 1414
- DichtringSealing ring
- 1515
- StrömungsverbindungFlow connection
- 1616
- KanalgehäuseDuct housing
- 1717
- StrömungsbuchtCurrent bay
- 1818th
- Radialanschlag Radial stop
- 2020th
- SchlauchelementHose element
- 2121
- WölbungBulge
- 2222
- FedermittelSpring means
- 2323
- erste Axialdichtungfirst axial seal
- 2424
- zweite Axialdichtung second axial seal
- 3030
- WärmetauscherHeat exchanger
- 31 31
- Kühlercooler
- 3232
- Kühlflüssigkeitskreislauf Coolant circuit
- 4040
- Antriebsmaschine Prime mover
- FF
- AxialkraftAxial force
- LL
- axiale Längeaxial length
- RR
- axiale Richtungaxial direction
- p_Zp_Z
- Zuführ-DruckFeed pressure
- p_Ap_A
- Abführ-DruckLaxative pressure
- Δ_pΔ_p
- DruckgefällePressure drop
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- DE 102009014047 A1 [0005]DE 102009014047 A1 [0005]
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WO2023170274A1 (en) * | 2022-03-11 | 2023-09-14 | ECO Holding 1 GmbH | Fluid valve, cooling system of a motor vehicle, and motor vehicle having such a fluid valve |
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Publication number | Publication date |
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WO2020048937A1 (en) | 2020-03-12 |
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