-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung, insbesondere ein Thermostatventil, zur Absperrung und/oder Steuerung eines Durchflusses eines Fluids
-
Bei Ventilen im engeren Sinne wird ein Verschlussteil (z. B. Teller, Kegel, Kugel oder Nadel) ungefähr parallel zur Strömungsrichtung des Fluids bewegt. Die Strömung wird unterbrochen, indem das Verschlussteil mit der Dichtfläche an eine passend geformte Öffnung, den Ventil- oder Dichtungssitz, gepresst wird.
-
Die Änderung der Durchflussmenge zeigt bei Ventilen in der Regel ein in etwa lineares Verhalten über den gesamten Stellbereich. Deshalb eignen sich Ventile neben dem Absperren von Stoffströmen gut für Regelaufgaben.
-
Ein Thermostatventil ist ein Temperaturregler, der den Durchfluss abhängig von der gemessenen Temperatur steuert, um die eingestellte Temperatur konstant zu halten.
-
Der Messfühler und die Ansteuerung des Ventils kann dabei von einem einzelnen Element (z. B. einem Expansionsgefäß) oder von verschiedenen Bauteilen ausgeführt werden oder auch baulich unmittelbar mit dem Ventil verbunden sein.
-
Ein Thermostatventil ist ein Temperaturregler, der den Durchfluss abhängig von der gemessenen Temperatur steuert, um die eingestellte Temperatur konstant zu halten.
-
Ein Thermostat bzw. ein Thermostatventil ist eine wichtige Komponente der Flüssigkeitskühlung. Es hat die Aufgabe sicherzustellen, dass ein Verbrennungsmotor möglichst schnell seine optimale Betriebstemperatur erreicht und diese anschließend unter allen Betriebsbedingungen hält. Dies ist eine wichtige Voraussetzung, damit der Verbrennungsmotor unter allen Lastzuständen optimal arbeiten kann und niedrige Schadstoffwerte erzeugt.
-
Abhängig von der Einsatzart und der Technologie des Verbrennungsmotors, müssen Thermostate über unterschiedliche Charakteristiken und Funktionen verfügen.
-
Einsatzthermostate (Wachsthermostate) sind einzelne Bauteile, die in einem Gehäuse untergebracht sind. Diese regeln die Kühlmitteltemperatur exakt, sind robust, wartungsfrei und bewähren sich seit Jahrzehnten. Gehäusethermostate (Wachsthermostate) bestehen aus dem Einsatz und dem Gehäuse. Diese Module werden voll in den Motor integriert.
-
Das Herzstück des Wachsthermostates ist das Arbeitselement. Dabei handelt es sich um ein druckfestes Gehäuse. Dieses ist mit einem speziellen Wachs gefüllt. Nach dem Starten des Motors erwärmt die Kühlflüssigkeit das Arbeitselement. Ab einer vorgegebenen Temperatur verflüssigt sich das Wachs im Arbeitselement. Dabei dehnt sich das Wachs aus und drückt in dem Gehäuse auf einen Stift, der als Arbeitskolben dient.
-
Der Arbeitskolben wird nun aus dem Gehäuse gepresst und öffnet den Kühlmitteldurchfluss zum Kühler über ein Tellerventil. So wird der Motor im optimalen Temperaturbereich gehalten. Unterschreitet das Kühlmittel die vorgegebene Öffnungstemperatur wieder, werden Teller und Stift von einer Feder zurück in die Ausgangsposition gedrückt. Dadurch wird der Kühlmitteldurchfluss zum Kühler unterbrochen.
-
Leistungsoptimierte, moderne Pkws benötigen für die Kühlleistung des Verbrennungsmotors Thermostate mit einem breiteren Arbeitsbereich als der herkömmliche Wachsthermostat. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wurden elektrisch beheizte Thermostate (Kennfeldthermostate)entwickelt. Durch die zusätzliche Steuerung über das Motormanagements kann die Motortemperatur dabei präziser und nach Bedarf angepasst werden. Die Vorteile: bessere Verbrauchswerte und niedrigere Schadstoffemissionen.
-
Das elektrisch beheizte Thermostat funktioniert folgendermaßen: Das Wachs wird im Arbeitselement durch das Kühlmittel und eine elektrische Heizung erwärmt. Durch diese Kombination kann die Motortemperatur abhängig von der Lastanforderung individuell geregelt werden. Die elektrische Beheizung des Arbeitselementes wird dabei anhand verschiedener Parameter vom elektronischen Motormanagement gesteuert. In Situationen mit stark erhöhten Leistungsanforderungen bewirkt die Beheizung außerdem die frühzeitige Öffnung des Kühlmittelkreislaufes.
-
Durch die permanente Regelung des Thermostates wird der Motor immer in einem optimalen Temperaturbereich gehalten. In diesem Bereich erfolgt eine bestmögliche Verbrennung des Kraftstoffluftgemisches. Dadurch wird der Kraftstoffverbrauch gesenkt und es entstehen niedrige Schadstoffemissionen, was letztendlich die Ressourcen und die Umwelt schont.
-
In der
EP 0 900 329 B1 ist eine einheitliche Solenoid betätigte Fluidfluss-Steuerventilvorrichtung beschrieben.
-
Weiterhin offenbart die
DE 40 39 351 A1 die Überwachung der Position einer Ventilvorrichtung unter Einsatz eines Positionssensors, der ein ohmscher (Potentiometer) oder induktiver (Magnetanker) oder magnetostriktiver (Magnetfeld) oder kapazitiver (Polarisierung) Sensortyp sein kann.
-
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Alternative den zu aus dem Stand der Technik bekannten Ventilvorrichtungen, insbesondere Thermostatventilen, bereitzustellen.
-
Zudem besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Ventilvorrichtung vorzusehen, die sicher und zuverlässig im Betrieb ist.
-
Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventilvorrichtung, insbesondere ein Thermostatventil, bereitzustellen, bei dem ein Öffnungszustand trotz vorhandener Toleranzen sicher und zuverlässig detektierbar ist.
-
Zudem soll mit der Ventilvorrichtung eine Alternative zu Wachsthermostaten und Kennfeldthermostaten vorgesehen werden.
-
Eine oder mehrere dieser Aufgaben werden durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den davon abhängigen Unteransprüchen angegeben.
-
Erfindungsgemäß ist eine Ventilvorrichtung, insbesondere ein Thermostatventil, zur Absperrung und/oder Steuerung eines Durchflusses eines Fluids vorgesehen. Diese umfasst eine Gehäuseeinrichtung mit einer Ventildurchgangsöffnung, die in einer Durchflussrichtung zumindest einen in etwa zylindrischen Durchgangsabschnitt und einen Durchgangsdichtabschnitt aufweist, wobei der Durchgangsdichtabschnitt einen größeren Durchmesser aufweist als der Durchgangsabschnitt und ein Verschlusselement zum Verschließen der Ventildurchgangsöffnung mit zumindest einem in etwa zylindrischen Verschlussabschnitt, der im Bereich des zylindrischen Durchgangsabschnitts anordbar ist, und einem Verschlussdichtabschnitt, der im Bereich des Durchgangsdichtabschnitts anordbar ist, wobei der Verschlussdichtabschnitt einen größeren Durchmesser aufweist als der der zylindrische Durchgangsabschnitt, und wobei zwischen dem Durchgangsabschnitt und dem Verschlussabschnitt ein Ringspalt mit einem in etwa konstantem Öffnungsquerschnitt vorgesehen ist, wobei der Ringspalt derart ausgebildet ist, dass der Öffnungsquerschnitt beim Öffnen der Ventilvorrichtung über einen vorbestimmten Ventilhub des Verschlusselementes konstant ist.
-
Bei Ventilvorrichtungen sind aufgrund des Aufbaus und der Fertigung gewisse Toleranzen vorhanden. Ein entsprechendes Verschlusselement samt Dichteinrichtung kann bspw. verkippen oder sich verdrehen. Entsprechende Sensorplatinen sind meist außerhalb des Ventils angeordnet und eine entsprechende Detektion der Ventilstellung muss durch eine Wandung des Bauteils hindurch erfolgen. Zudem können in einem Magneten der Ventilvorrichtung Fertigungstoleranzen auftreten, so dass sich die Feldstärke sich mit der Temperatur ändert.
-
Für ein sogenannte On Board-Diagnostik (OBD) ist es wichtig, ob eine Ventilvorrichtung, insbesondere ein Thermostatventil, richtig geschlossen ist. Hierfür ist zumeist ein Anschlag vorgesehen und sobald dieser Anschlag vom Verschlusselement erreicht ist, wird ein entsprechendes Schaltsignal an eine Steuerung bzw. eine Steuereinrichtung übermittelt, dass die Ventilvorrichtung geschlossen ist.
-
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine alternative Ventilvorrichtung bereitgestellt, mit der ein geschlossener Öffnungszustandes detektiert werden kann, wenn der Arbeitshub in etwa 0,4 mm bis 0,6 mm und vorzugsweise in etwa 0,5 mm beträgt, und mit der ein offener Öffnungszustandes detektiert werden kann, wenn der Arbeitshub mehr als 0,6 bis in etwa 0,8 mm und vorzugsweise in etwa mehr als 0,75 mm beträgt.
-
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine alternative Ventilvorrichtung bereitgestellt, mit der ein maximaler Öffnungsquerschnitt von vorzugsweise 3% sicher und zuverlässig detektierbar ist und insbesondere die vorstehend genannten Toleranzen ausgleichbar sind.
-
Dies wird erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, dass zwischen dem Durchgangsabschnitt und dem Verschlussabschnitt ein Ringspalt mit einem in etwa konstanten Öffnungsquerschnitt vorgesehen ist, wobei der Ringspalt derart ausgebildet ist, dass der Öffnungsquerschnitt beim Öffnen der Ventilvorrichtung über einen vorbestimmten Ventilhub des Verschlusselements konstant ist. Im Gegensatz dazu ist bei aus dem Stand der Technik bekannten Ventilvorrichtungen vorgesehen, dass sich ein Öffnungsquerschnitt beim Bewegen des Verschlusselements exponentiell oder in etwa linear immer weiter öffnet.
-
Im Gegensatz dazu ist bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass der Öffnungsquerschnitt über einen vorbestimmten Ventilhub des Verschlusselements konstant ist.
-
Bei einer derartigen Ventilvorrichtung ist es wichtig, dass beim Öffnen der Ventilvorrichtung eine sehr flache Kennlinie (sehr kleiner Volumenstrom) zu erreichen, wobei bei einer weiteren Öffnung der Ventilvorrichtung der Volumenstrom dann stärker ansteigen soll. Die ist insbesondere im Kaltstart (Beginn des Öffnens der Ventilvorrichtung) wichtig, da dann oftmals sehr kaltes Kühlmittel aus dem Kühle entnommen wird und schon kleine Volumenströme zur Temperatureinstellung, insbesondere eines Motors, ausreichend sind. In einem normalen Regelbetrieb ist das aus einem Kühler entnommene Kühlmittel deutlich heißer und es ist ein deutlich größerer Volumenstrom zur Temperatureinstellung des Motors notwendig.
-
Der vorbestimmte Ventilhub, über den der Öffnungsquerschnitt konstant ist, kann vorzugsweise in etwa 0,8 mm bis 2,5 mm bzw. bis 2 mm bzw. bis 1,5 mm und vorzugsweise in etwa 1 mm betragen.
-
Somit ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mit dem Ringspalt über einen Ventil- bzw. Arbeitshub von 1 mm nur ein konstanter Querschnitt der Ventildurchgangsöffnung geöffnet wird. Die vorliegenden Erfindung zeichnet sich daher dadurch aus, dass zusätzlich in der eigentlichen Ventilvorrichtung bzw. in einem Thermostatventil, ein Bereich mit nahezu konstanten Öffnungsquerschnitt vorgesehen ist.
-
Der Ringspalt kann in etwa 1% bis in etwa 5 % bzw. bis in etwa 4% bzw. bis in etwa 3% und vorzugsweise in etwa 2% des Öffnungsquerschnitts der Ventildurchgangsöffnung freigeben.
-
Auf diese Weise ist ein zylindrischer Bereich mit einer Höhe von ca. 1 mm vorgesehen, der über den Arbeitshub von ca. 1 mm einen Ringspalt mit ca. 2% Öffnungsquerschnitt freigibt und erst bei größeren Hüben den Querschnitt proportional zum Ventilhub vergrößert.
-
Eine proportionale Vergrößerung des Querschnitts zum Ventilhub kann erfindungsgemäß dann dadurch erreicht werden, dass der Durchgangsdichtabschnitt der Gehäuseeinrichtung und somit der Verschlussdichtabschnitt des Verschlusselements in Durchflussrichtung konisch aufweitend oder konkav ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Verschlussdichtabschnitt korrespondierend zum Durchgangsdichtabschnitt ausgebildet.
-
Zudem kann eine Sensoreinrichtung zur Detektion eines Öffnungszustandes der Ventilvorrichtung vorgesehen sein. Die Sensoreinrichtung kann einen mechanischen oder einen programmierbaren Hall-Sensor und einen Magneten aufweisen.
-
Der Magnet kann senkrecht auf einer entgegen der Durchflussrichtung weisenden Wandung des Verschlussabschnitts oder eines Verschlussabschnitts des Verschlusselements angeordnet sein, und wobei der Hall-Sensor etwa orthogonal zu den magnetischen Feldlinien des Magneten angeordnet ist.
-
Der Hall-Sensor kann derart ausgebildet sein, dass ein geschlossener Öffnungszustandes detektiert wird, wenn der Arbeitshub in etwa 0,4 mm bis 0,6 mm und vorzugsweise in etwa 0,5 mm beträgt.
-
Ein geschlossener Öffnungszustand kann bspw. detektiert werden, wenn weniger als 3% des Öffnungsquerschnitts durch das Verschlusselement freigegeben sind.
-
Der Hall-Sensor kann derart ausgebildet sein, dass ein offener Öffnungszustandes detektiert wird, wenn der Arbeitshub mehr als 0,6 bis in etwa 0,8 mm und vorzugsweise in etwa mehr als 0,75 mm beträgt.
-
Ein offener Öffnungszustand kann bspw. detektiert werden, wenn mehr als 3% des Öffnungsquerschnitts durch das Verschlusselement freigegeben sind.
-
Die Sensoreinrichtung ist somit zur Erkennung eines offenen oder eines geschlossenen Öffnungszustandes der Ventilvorrichtung, insbesondere eines Thermostatventils, vorgesehen.
-
Hieraus resultieren die folgenden Schaltpunkte. Ein Signal geschlossen erfolgt, der Arbeitshub in etwa 0,5 mm beträgt (Bspw. wenn ein freigegebener Ventilquerschnitt weniger als 3% einer Vollöffnung der Ventilvorrichtung beträgt). Ein Signal offen erfolgt, wenn der Arbeitshub in etwa mehr als 0,75 mm beträgt (Bspw. wenn der Ventilquerschnitt größer als 3% der Vollöffnung beträgt).
-
Aus den typischen Arbeitshüben von Dehnstoffelement-/Thermostatventilen ergibt sich aus den Querschnittsanforderungen eine Schaltpunkthysterese von in etwa 0,3 mm.
-
Um eine gute Reproduzierbarkeit des Schaltpunktes im gesamten Temperaturbereich zu erreichen, kann der Magnet senkrecht auf einer entgegen der Durchflussrichtung weisenden Wandung des Verschlussabschnitts, insbesondere eines Ventiltellers, des Verschlusselements angeordnet sein. Somit ist der Magnet rechtwinklig zu einer Hall-Sensorfläche des Hall-Sensors angeordnet.
-
Vorzugsweise kann der Magnet mit dem aktiven Pol, gemäß der vorliegenden Erfindung, der Südpol, in Durchflussrichtung weisen.
-
Auf diese Weise ist der Hall-Sensor im Bereich von nahezu vertikal verlaufenden Feldlinien des Magneten angeordnet.
-
Der Schaltpunkt der den geschlossenen Schaltzustand angibt, im vorliegenden Fall im Bereich der höheren Feldstärke vom aktiven Pol des Magneten, kann sehr genau durch einen mechanischen Anschlag des Ventils definiert bzw. gebildet werden.
-
Eine Bewegung der Ventileinrichtung in Durchflussrichtung führt dann zu einer starken Abnahme der aktiven Feldstärke. Diese liegt nahezu im vertikalen Bereich der Feldlinien des Magneten. Somit wird eine kleine Schalthysterese erreicht.
-
Über einen größeren Temperaturbereich verändert sich auch die Feldstärke des Magneten ein wenig.
-
Der Magnet ist vorzugsweise aus einem magnetischen Material wie beispielsweise SmCo ausgebildet. Dies ermöglicht eine relativ kleine Änderung der Feldstärke über einen größeren Temperaturbereich. Allerdings verschieben sich die Schaltpunkte dennoch mit der Temperatur, so dass die gewünschten Anforderungen nicht sicher eingehalten werden können.
-
Um diese Anforderungen einzuhalten und einen geschlossenen Schaltzustand sicher und zuverlässig zu detektieren, ist der erfindungsgemäße Bereich mit nahezu konstantem Öffnungsquerschnitt in der Ventilvorrichtung vorgesehen. Wie bereits vorstehend erläutert, handelt sich hierbei um einen zylindrischen Bereich mit einer Höhe von ca. 1 mm, der über den Arbeitshub von ca. 1 mm, einen Ringspalt mit ca. 2% Öffnungsquerschnitt freigibt und erst bei größeren Hüben den Querschnitt proportional zum Ventilhub vergrößert.
-
Die vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels und entsprechender Kennlinien näher erläutert. Diese zeigen in
- 1 eine schematische Teilansicht einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung,
- 2 eine schematische Darstellung der Anordnung einer Sensoreinrichtung der Ventilvorrichtung,
- 3 und 4 Diagramme zur Darstellung von Schaltpunkten der Ventilvorrichtung.
-
Im Folgenden wird eine erfindungsgemäße Ventilvorrichtung 1, insbesondere ein Thermostatventil, zur Absperrung oder Steuerung eines Durchflusses eines Fluids beschrieben ( 1 und 2).
-
Das Thermostatventil 1 ist Bestandteil eines Kühlkreislaufes eines Kraftfahrtzeugs. Es ist derart ausgebildet, dass ein Verbrennungsmotor möglichst schnell seine optimale Betriebstemperatur erreicht und diese anschließend unter allen Betriebsbedingungen hält.
-
Die Ventilvorrichtung 1 umfasst eine Gehäuseeinrichtung 2 und ein Verschlusselement 3.
-
Die Gehäuseeinrichtung 2 ist als ein rotationssymmetrischer Körper ausgebildet und begrenzt eine sich in einer Durchflussrichtung 4 erstreckende Ventildurchgangsöffnung 5.
-
In Durchflussrichtung 4 weist die Ventildurchgangsöffnung 5 einen in etwa zylindrischen Durchgangsabschnitt 6 und einen Durchgangsdichtabschnitt 7 auf.
-
Der Durchgangsdichtabschnitt 7 weist einen größeren Durchmesser als der Durchgangsabschnitt 6 auf und ist in Durchflussrichtung 4 konisch aufweitend ausgebildet, das heißt, der Durchgangsdichtabschnitt 7 ist im Querschnitt konusförmig ausgebildet.
-
Bei der Ventilvorrichtung 1 handelt es sich somit um ein Durchgangsventil, wobei ein Fluideinlass 8 und ein Fluidauslass 9 parallel zur Durchflussrichtung 4 bzw. zur Strömungsrichtung verla ufen.
-
Das Verschlusselement 3 zum Verschließen der Ventildurchgangsöffnung bildet einen Absperrkörper der Ventilvorrichtung aus. Das Verschlusselement 3 umfasst einen in etwa zylindrischen Verschlussabschnitt 10, der im Bereich des zylindrischen Durchgangsabschnitts 6 anordbar ist und ein Verschlussdichtabschnitt 11, der im Bereich des Durchgangsdichtabschnitts 7 anordbar ist.
-
Der Verschlussabschnitt 10 ist korrespondierend zum Durchgangsabschnitt 6 zylinderförmig ausgebildet. Der Verschlussabschnitt 10 weist in Durchflussrichtung 4 zumindest einen zylinderförmigen Abschnitt mit einer Länge von mindestens 1 mm auf.
-
Der Verschlussdichtabschnitt 11 ist in etwa korrespondierend zur Form des Durchgangsdichtabschnitts 7 ausgebildet. Er weist somit einen größeren Durchmesser als der Verschlussabschnitt 10 auf und ist in Durchflussrichtung 4 konisch aufweitend ausgebildet. Das bedeutet der Verschlussdichtabschnitt 11 ist im Querschnitt in etwa konusförmig ausgebildet. Alternativ kann hier auch eine konvexe Form im Querschnitt vorgesehen sein.
-
Zum Abdichten der Ventilvorrichtung 1 weist der Verschlussdichtabschnitt 11 des Verschlusselements 3 eine radial umlaufende Ausnehmung 12 zur Aufnahme eines Dichtelements 13 auf. Bei dem Dichtelement 13 kann es sich beispielsweise um eine O-Ring-Dichtung handeln.
-
Alternativ kann das Dichtelement auch entsprechend im Durchgangsdichtabschnitt 7 angeordnet sein.
-
Zwischen dem Durchgangsabschnitt 6 und dem Verschlussabschnitt 10 ist ein Ringspalt 14 mit einem in etwa konstanten Öffnungsquerschnitt 15 vorgesehen. Der Ringspalt 14 ist derart ausgebildet, dass der Öffnungsquerschnitt beim Öffnen der Ventilvorrichtung über einen vorbestimmten Ventilhub des Verschlusselements 3 konstant ist.
-
Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung eine Sensoreinrichtung 16 ( 2). Die Sensoreinrichtung 16 weist einen mechanischen oder einen programmierbaren Hall-Sensor 17 und einen Magneten 18 auf.
-
Der Magnet 18 ist auf einer quer zur Durchflussrichtung 4 verlaufenden und entgegen der Durchflussrichtung 4 weisenden Wandung 19 des Verschlussabschnitts 10 des Verschlusselements 3 angeordnet. Diese Wandung 19 bildet einen Ventilteller aus. Demgemäß kann die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung als Tellerventil angesehen werden.
-
Der Hall-Sensor 17 ist in etwa orthogonal zum Magneten 18 auf einer die Ventildurchgangsöffnung 5 begrenzenden Gehäusewandung 20 der Gehäuseeinrichtung 2 angeordnet.
-
Ein Abstand zwischen dem Hall-Sensor 17 und dem Magneten 18 beträgt in etwa 4 mm +/-0,4 mm (2).
-
Bei einem Zustand Ventil geschlossen ist eine Ist-Spannung von in etwa 0,5 V vorgesehen (2). Bei einem Zustand Ventil offen ist eine Ist-Spannung von in etwa 4,5 V vorgesehen.
-
Weiterhin ist in 2 der Magnet 18 dargestellt, wobei der Nordpol oben und der Südpol unten angeordnet ist und wobei der Nordpol und der Südpol die beiden verschiedenen Pole eines Permanentmagneten darstellen. Dabei geht das magnetische Feld vom Nordpol aus und verläuft, wie über die Feldlinien dargestellt, zum Südpol. Im Inneren des Magneten schließen sich die Feldlinien dann wieder.
-
Die Diagramme in den 3 und 4 zeigen die Schaltpunkte einer geschlossenen Öffnungsstellung (Schaltpunkt zu) und einer offenen Öffnungsstellung (Schaltpunkt auf).
-
Im Diagramm in 3 ist auf der Abszisse der Ventilhub des Verschlusselements 3 angegeben. Auf der entsprechenden Ordinate ist der Öffnungsquerschnitt in Prozent angegeben.
-
Bei einem Ventilhub von -0,3 mm ist ein mechanischer Anschlag vorgesehen (dargestellt durch die vertikale Linie bei -0,3 mm). Die vertikale gestrichelte Linien bei 0,5 mm Arbeitshub beschreibt einen nominellen Schaltpunkt ZU. Die vertikale gestrichelte Linien bei 0,75 mm Arbeitshub beschreibt einen nominellen Schaltpunkt AUF.
-
Der horizontale Abschnitt des Graphen in 3 stellt den konstanten Öffnungsquerschnitt dar.
-
Die Rechtecke in 4 stellen eine Toleranz von +/- o,2 mm dar.
-
Der Hall-Sensor 17 ist derart ausgebildet ist, dass ein geschlossener Öffnungszustandes detektiert wird, wenn der Arbeitshub in etwa 1 mm bzw. 0,9 mm bzw. 0,8 mm bzw. 0,7 mm bzw. 0,6 mm bis 0,4 mm bzw. bis 0,3 mm bzw. bis 0,2 mm bzw. bis 0,1 mm bzw. bis 0 mm und vorzugsweise in etwa 0,5 mm beträgt. Weiterhin ist der Hall-Sensor 17 derart ausgebildet ist, dass ein offener Öffnungszustandes detektiert wird, wenn der Arbeitshub in etwa bzw. mehr als 0,5 mm bzw. 0,6 mm bzw. 0,7 mm bis in etwa 0,8 mm bzw. 0,9 mm bzw. 1 mm bzw. 1,1 mm bzw. 1,2 mm bzw. 1,3 mm bzw. 1,4 mm bzw. 1,5 mm und vorzugswiese in etwa mehr als 0,75 mm beträgt.
-
Der Öffnungsquerschnitt definiert im Rahmen der Offenbarung der vorliegenden Erfindung eine maximalen Volumenstrom (Öffnungsquerschnitt 100%) der in Durchflussrichtung 4 durch die Durchgangsöffnung 5 hindurchtreten kann. Das bedeutet, bei einem Öffnungsquerschnitt von 100% gelangt ein maximaler Volumenstrom in Durchflussrichtung 4 durch die Durchgangsöffnung 5 der Ventilvorrichtung 1.
-
Bei einem Hub von -0,3 mm ist ein mechanischer Anschlag der Ventilvorrichtung 1 vorgesehen, der erreicht ist, wenn das Dichtelement 13 durch den Verschlussdichtabschnitt 11 des Verschlusselements 3 vollständig zusammengedrückt am Durchgangsdichtabschnitt 7 der Gehäuseeinrichtung 2 anliegt.
-
Bei einem Ventilhub von 0 mm kontaktiert das Dichtelement 13 den Verschlussdichtabschnitt 11 druckfrei.
-
Im Diagramm in 4 bezeichnet die Abszisse erneut den Ventilhub. Auf der Ordinate ist die Schaltspannung Us zum Erfassen der entsprechenden Schaltpunkte des Hall-Sensors angegeben.
-
Entsprechend den in den 3 und 4 gezeigten Kennlinien gilt eine erfindungsgemäße Ventilvorrichtung beim Öffnen bis zu einem Ventilhub von 0,75 mm als geschlossen.
-
Beim Schließen ist der Schaltpunkt der geschlossenen Öffnungsstellung bei einem Ventilhub von 0,5 mm erreicht.
-
Im Bereich von einem Ventilhub von 0 mm bzw. in einer Ausgangsstellung, in der der Ventildichtabschnitt 11, das Dichtelement 13 oder mit dem Dichtelement 13 den Durchgangsdichtabschnitt gerade so kontaktiert, bis zu einem Ventilhub von 1 mm ist der zylindrische Bereich mit einer Höhe von ca. 1 mm zwischen dem Durchgangsabschnitt 6 der Ventildurchgangsöffnung 5 und dem Verschlussabschnitt 10 des Verschlusselements vorgesehen. Dabei ist dann ein Ringspalt mit ca. 2% Öffnungsquerschnitt freigegeben.
-
Erst bei größeren Hüben vergrößert sich der Querschnitt der Ventildurchgangsöffnung bzw. der Öffnungsquerschnitt proportional zum Ventilhub. Dies ist in 3 bei einem Hub von 1 mm zu erkennen, da dort der auf der Ordinate angezeichnete Querschnitt über den Ventilhub proportional ansteigt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Ventilvorrichtung
- 2
- Gehäuseeinrichtung
- 3
- Verschlusselement
- 4
- Durchflussrichtung
- 5
- Ventildurchgangsöffnung
- 6
- Durchgangsabschnitt
- 7
- Durchgangsdichtabschnitt
- 8
- Fluideinlass
- 9
- Fluidauslass
- 10
- Verschlussabschnitt
- 11
- Verschlussdichtabschnitt
- 12
- Ausnehmung
- 13
- Dichtelement
- 14
- Ringspalt
- 15
- Öffnungsquerschnitt
- 16
- Sensoreinrichtung
- 17
- Hall-Sensor
- 18
- Magnet
- 19
- Wandung
- 20
- Gehäusewandung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 0900329 B1 [0015]
- DE 4039351 A1 [0016]
