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Die Erfindung betrifft ein Ventil umfassend ein Ventilgehäuse mit einem Einlass und mindestens zwei Auslässen.
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Ventile sind allgemein bekannt und werden benutzt, um Fluidströme zu beeinflussen. Bekannt sind z.B. Absperrventile, Regelventile, Wegeventile, Druckreduzierventile und Rückschlagventile.
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Die Erfindung betrifft ein Wegeventil, das dafür genutzt wird, einen in das Ventil eintretenden Fluidstrom in vorbestimmte Auslässe zu leiten, vorzugsweise in genau einen von mindestens zwei Auslässen.
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Auch die Wegeventile sind allgemein bekannt. Sie weisen ein Ventilgehäuse mit mindestens drei Anschlüssen auf, in dem ein Ventilkörper als Schließorgan für mindestens einen der Anschlüsse drehbar gelagert ist. Zum Verstellen des Ventilkörpers ist nach dem Stand der Technik z.B. ein Hebel für die Bedienung von Hand oder ein motorischer Antrieb für eine automatisierte Bedienung vorgesehen.
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Im Automobilbau wird als Fluidstrom z. B. Waschwasser für eine Reinigung von Scheinwerfer- und/oder Sensorabdeckungen verwendet. Das Waschwasser ist in einem Vorratstank gespeichert und wird mittels einer Pumpe unter Überdruck zu mindestens einer Auslassdüse gefördert, die es auf die Abdeckung(en) spritzt und letztere so reinigt. Eine Leistung der Pumpe ist in den meisten Fällen nach oben begrenzt, so dass es bei einer hohen Anzahl von Abdeckungen nicht möglich ist, mit einer einzigen Pumpe alle Abdeckungen gleichzeitig zu reinigen.
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Daher ist es erforderlich, eine Vielzahl von Pumpen einzusetzen, wobei jede einer bestimmten Abdeckung oder einer Gruppe von Abdeckungen zugeordnet ist. Dies ist aufwändig und erfordert relativ viel Bauraum.
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Alternativ zum Einsatz mehrerer Pumpen kann einer einzigen Pumpe ein Wegeventil druckseitig nachgeordnet sein, das den Auslass zu der bestimmten Abdeckung oder der Gruppe von Abdeckungen freigibt, während die anderen Auslässe verschlossen sind. Die Einzelnen Auslässe werden dann zeitlich nacheinander freigegeben. Das bekannte Wegeventil benötigt einen Antrieb und eine zugeordnete Steuerung, was entsprechend aufwändig ist.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Ventil zu schaffen, das eine Zuordnung eines Einlassstroms zu einem einzigen Auslass des Ventils erlaubt, wobei die Auslässe zeitlich nacheinander zugeordnet werden und das Ventil einfach und ohne separaten Antrieb verstellbar ist.
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Die Aufgabe ist dadurch gelöst, dass in dem Ventilgehäuse ein Ventilkörper drehbar und axial verschiebbar gelagert ist, wobei der Ventilkörper mittels einer Kulisse geführt ist, und dass in dem Ventilgehäuse ein elastisches Element angeordnet ist, das auf den Ventilkörper eine in Richtung des Einlasses gerichtete Kraft ausübt.
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Der Ventilkörper ist zylindrisch mit kreisförmigem Querschnitt und weist eine axiale Einlassöffnung und mindestens eine radiale Auslassöffnung auf. Eine der Einlassöffnung gegenüberliegende Seite des Ventilkörpers ist geschlossen. Die Drehbarkeit bewirkt, dass die Auslassöffnung einem der Auslässe oder einer GeschlossenStellung zugeordnet werden kann.
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Die axiale Verschiebbarkeit bewirkt in Verbindung mit der Führung in der Kulisse, dass der Ventilkörper mit dem Verschieben gedreht wird, ohne dass ein separater Antrieb hierfür vorhanden ist. Die Kulisse ist entsprechend geformt.
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Eine für das Verschieben und Verdrehen erforderliche Kraft wird entweder durch das elastische Element oder durch einen Druck des Fluids bewirkt, wobei die aus dem Druck des Fluids resultierende Kraft der Kraft des elastischen Elements entgegenwirkt und größer als letztere sein muss. Die aus dem Fluid resultierende Kraft bewirkt, dass die Auslassöffnung einem der Auslässe zugeordnet wird; die Kraft des elastischen Elements bewirkt bei ausgeschalteter Pumpe, dass die Auslassöffnung gegen eine geschlossene Wand des Ventilgehäuses gerichtet ist und damit alle Auslässe geschlossen sind.
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Insgesamt können die Auslässe zeitlich unterschiedlich angesteuert werden, ohne dass hierfür ein separater Antrieb für das Ventil angeordnet ist. Damit können z.B. unterschiedliche Fluid- Verbraucher nacheinander bedient werden.
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Die Unteransprüche betreffen die Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
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In einer Ausgestaltung sind an dem Ventilkörper zwei Bolzen zum Führen in der Kulisse angeformt. Diese sind einfach z.B. im Spritzguss in einem Stück mit dem Ventilkörper herstellbar.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist das elastische Glied als Feder ausgebildet. Bei der Feder ist die elastische Kraft besonders einfach auswählbar.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die Kulisse in einer Hülse ausgebildet. Die Hülse befindet sich zwischen dem Gehäuse und dem Ventilkörper. Die Hülse in einteiliger Bauart kann einfach zusammen mit dem Ventilkörper in das Gehäuse eingeschoben werden.
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Alternativ ist die Kulisse an dem Ventilkörper ausgebildet. Die Bolzen sind dann an einer Innenseite der Hülse angeordnet.
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In einer Ausgestaltung der Hülse ist diese zweiteilig, wobei die Kulisse eine Trennung bildet. Dies vereinfacht die Herstellung der Kulisse und die Montage des Ventils.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der Ventilkörper oberhalb der Kulisse gegen das Ventilgehäuse abgedichtet. Dies verhindert sicher ein Eindringen des Fluids und somit einen Druckaufbau in einen Gehäuseraum oberhalb des Ventilkörpers, so dass die Funktion des Ventils dauerhaft gewährleistet ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist das Ventil mit Ausnahme der Feder aus Kunststoff gefertigt. Hierdurch ist es leichtgewichtig und einfach und preiswert zu fertigen.
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Anhand der beigefügten schematischen Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine Seitenansicht eines Ventils,
- 2 einen Längsschnitt des Ventils gemäß der Linie A-A der 1,
- 3 eine Seitenansicht einer Hülse des Ventils und
- 4 eine Abwicklung der Hülse.
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Wie aus den 1 und 2 ersichtlich umfasst ein Ventil 1 ein Ventilgehäuse 2 mit einem Einlass 3 und zwei Auslässen 4 für ein Fluid. Der Einlass 3 ist axial an einem nach den Figuren unteren Ende des Ventilgehäuses 2 angeordnet. Die Auslässe 4 erstrecken sich in Form von Rohrstutzen radial nach außen in einem oberen Bereich des Ventilgehäuses 2 und sind gegenüberliegend, also um 180° versetzt. An einem oberen geschlossenen Ende des Ventilgehäuses 2 ist eine Ausstülpung ausgebildet, in der innen ein elastisches Element geführt ist. An dem unteren Ende des Ventilgehäuses 2 ist ein Deckel 2A mit einer Einlassöffnung 3A befestigt, die mit einer Druckseite einer Pumpe für das Fluid verbindbar ist.
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In dem Ventilgehäuse 2 ist ein Ventilkörper 5 um seine Längsachse drehbar und axial verschiebbar gelagert. Der Ventilkörper 5 ist hohlzylindrisch mit einem geschlossenen oberen Ende ausgebildet. Im Bereich des oberen Endes ist radial eine Auslassöffnung 5A angeordnet, die in einer Offenstellung des Ventilkörpers 5, also bei ausreichend hohem Fluiddruck, mit einem der Auslässe 4 fluchtet.
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In einem Bereich eines äußeren unteren Endes des Ventilkörpers 5 sind zwei radial nach außen weisende Bolzen 6 angeformt. Diese sind gegenüberliegend, also um 180° versetzt, und wirken mit einer weiter unten beschriebenen Kulisse 7 zusammen, wobei einer der Bolzen 6 axial senkrecht unter der Auslassöffnung 5A ist. Die Bolzen 6 sind in der Kulisse 7 geführt, so dass der Ventilkörper 5 mittels der Kulisse 7 geführt ist.
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Jeweils eine O-Ring- Dichtung 11 ist radial um den Ventilkörper 5 in dessen oberem und unterem Endbereich gelegt, um diesen gegen das Ventilgehäuse 2 beziehungsweise eine Hülse 8 abzudichten.
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Radial zwischen dem Ventilgehäuse 2 und dem Ventilkörper 5 ist in Höhe der Auslässe 4 eine rohrringförmige Dichtung 10 mit kreisförmigen durchgängigen Aussparungen angeordnet, die den Auslässen 4 zugeordnet sind. Die Dichtung 10 ist an dem Ventilgehäuse 2 befestigt.
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Zwischen dem oberen Ende des Ventilgehäuses 2 und dem oberen Ende des Ventilkörpers 5 ist eine Feder 9 eingespannt, die innen in der Ausstülpung geführt ist. Die Feder 9 ist als Schraubenfeder ausgebildet und aus Stahl gefertigt.
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Radial zwischen dem Ventilgehäuse 2 und dem Ventilkörper 5 ist die hier zweiteilige Hülse 8 mit einem oberen Hülsenteil 8A und einem unteren Hülsenteil 8B angeordnet. Die Hülse 8 weist eine vorbestimmte Höhe auf, die kleiner ist als eine Höhe des Ventilkörpers 5. Die Hülse 8 dient einerseits einer axialen und radialen Führung des Ventilkörpers 5. Andererseits ist durch die Hülse 8 die Kulisse 7 gebildet, wie aus den 3 und 4 besonders deutlich wird. Die Kulisse 7 verläuft in einer Abwicklung, wie sie in der 4 dargestellt ist, in Längsrichtung in etwa zickzack- artig. Hierfür sind benachbarte Enden der Hülsenteile 8A, 8B ebenfalls in etwa zickzack- artig geformt. Die Hülsenteile 8A, 8B weisen einen vorbestimmten gegenseitigen Abstand auf, so dass zwischen ihnen die Kulisse 7 wie vorbestimmt gebildet ist. Die Kulisse 7 bildet also eine Trennung zwischen den Hülsenteilen 8A, 8B.
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Die Kulisse 7 weist hier zwei Stellen auf, in denen jeweils einer der Auslässe 4 geöffnet ist; diese Stellen sind diejenigen, in denen die Bolzen 6 innerhalb der Kulisse und somit der Ventilkörper 5 innerhalb des Ventilgehäuses 2 die höchste Position einnehmen; in der niedrigsten Position sind alle Auslässe 4 geschlossen. An jeder der Stellen ist eine Stufe 7A in der Kulisse 7 ausgebildet, die jeweils ein weiteres Verdrehen des Ventilkörpers 5 verhindert, solange dieser nicht axial bewegt wird.
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Bei einer einteiligen Hülse 8 ist die Kulisse 7 entsprechend nutartig in deren Innenumfang eingelassen.
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Zur Montage des Ventils 1 wird zuerst die Feder 9 in die Ausstülpung eingesetzt. Dann wird die Dichtung 10 so in dem Ventilgehäuse 2 befestigt, dass die Aussparungen mit den Auslässen 4 fluchten. Das obere Hülsenteil 8A wird in vorbestimmter Ausrichtung in dem Ventilgehäuse 2 befestigt. Der Ventilkörper 5 wird gegen eine Spannung der Feder 9 eingesetzt und dann das untere Hülsenteil 8B entsprechend dem oberen Hülsenteil 8A befestigt. Schließlich wird der Deckel 2A an dem unteren Ende des Ventilgehäuses 2 durch z.B. Kleben oder Schweißen befestigt.
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Die Funktion des Ventils 1 ist wie folgt:
- In einer Ruhestellung, die der in der 4 gezeigten Abwicklung einer Position der Bolzen 6 auf 0° und 180° entspricht, befindet sich der Ventilkörper 5 in einer Geschlossen-Stellung, wobei die Bolzen 6 an untersten Begrenzungen der Kulisse 7 anliegt und die Auslassöffnung 5A durch die Dichtung 10 verschlossen ist. Die Kraft der vorgespannten Feder 9 sichert diese Ruhestellung in Verbindung mit unteren der Stufen 7A.
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Sobald die Pumpe eingeschaltet ist, baut sich in dem Ventilkörper 5 ein Fluiddruck auf, der eine nach oben gerichtete Kraft bewirkt, die größer ist als die der Feder 9. Hierdurch wird der Ventilkörper 2 nach oben in eine Betriebsstellung verschoben, während die Bolzen 6 in der Kulisse 7 geführt werden und so der Ventilkörper 5 relativ zu dem Ventilgehäuse 2 mit der Verschiebung um 90° gedreht wird. Hierbei wird die Auslassöffnung 5A fluchtend vor einen ersten der Auslässe 4 gebracht. Der Fluiddruck sichert diese Betriebsstellung in Verbindung mit oberen der Stufen 7A.
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Sobald die Pumpe ausgeschaltet ist, verringert sich der Druck in dem Ventilkörper 5, so dass die Kraft der Feder 9 überwiegt. Hierdurch wird der Ventilkörper 2 nach unten in die jetzt um 180°verdrehte Ruhestellung verschoben, während die Bolzen 6 in der Kulisse 7 geführt werden und so der Ventilkörper 5 relativ zu dem Ventilgehäuse 2 mit der Verschiebung um weitere 90° gedreht wird.
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Sobald die Pumpe wieder eingeschaltet ist, wiederholt sich der oben zum Einschalten beschriebene Vorgang, wobei die Auslassöffnung 5A fluchtend vor einen zweiten der Auslässe 4 gebracht wird.
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Diese Vorgänge wiederholen sich mit jedem Ein- und Ausschalten der Pumpe.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventil
- 2
- Ventilgehäuse
- 2A
- Deckel
- 3
- Einlass
- 3A
- Einlassöffnung
- 4
- Auslass
- 5
- Ventilkörper
- 5A
- Auslassöffnung
- 6
- Bolzen
- 7
- Kulisse
- 7A
- Stufe
- 8
- Hülse
- 8A
- oberes Hülsenteil
- 8B
- unteres Hülsenteil
- 9
- Feder
- 10
- Dichtung
- 11
- O-Ring
