DE102020131480A1

DE102020131480A1 - Rotary valve with non-circular fluid ports

Info

Publication number: DE102020131480A1
Application number: DE102020131480.9A
Authority: DE
Inventors: Jakob Duwald; Ralf Lueders
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-11-27
Filing date: 2020-11-27
Publication date: 2022-06-02

Abstract

Drehschieberventil mit einem Gehäuse (1), das mindestens eine Gehäuseöffnung (4) aufweist, die in eine Innenseite (3) des Gehäuses (1) mündet und dort eine Gehäusemündungsöffnungsfläche (4a) aufweist, und mit einem Drehschieber (8), der mindestens eine Schieberöffnung (11) aufweist, die in eine Außenseite (9) des Drehschiebers (8) mündet und dort eine Schiebermündungsöffnungsfläche (11a) aufweist, und der derart innerhalb des Gehäuses (1) drehbar um eine Rotationsachse (12) gelagert ist, dass die Schiebermündungsöffnungsfläche (11a) in Überdeckung und außer Überdeckung mit der Gehäusemündungsöffnungsfläche (4a) bringbar ist, wobei die Gehäusemündungsöffnungsfläche (4a) und/oder die Schiebermündungsöffnungsfläche (11a), bezüglich der Rotationsachse (12), in Umfangsrichtung kleiner als in Längsrichtung ist.Rotary slide valve with a housing (1) which has at least one housing opening (4) which opens into an inner side (3) of the housing (1) and has a housing opening opening surface (4a) there, and with a rotary slide (8) which has at least one has a slide opening (11), which opens into an outer side (9) of the rotary slide (8) and has a slide opening opening surface (11a) there, and which is mounted inside the housing (1) so that it can rotate about an axis of rotation (12) in such a way that the slide opening opening surface (11a) can be brought into and out of overlap with the housing opening surface (4a), the housing opening surface (4a) and/or the slide opening surface (11a) being smaller in the circumferential direction than in the longitudinal direction with respect to the axis of rotation (12).

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehschieberventil, mittels dessen eine Fluidströmung steuerbar ist, indem eine Fluidöffnung in einem Gehäuse des Drehschieberventils (Gehäuseöffnung) bedarfsweise durch eine Rotation eines Drehschiebers in eine teilweise oder vollständige Überdeckung oder außer Überdeckung mit einer Fluidöffnung des Drehschiebers (Schieberöffnung) bringbar ist.The invention relates to a rotary slide valve, by means of which a fluid flow can be controlled in that a fluid opening in a housing of the rotary slide valve (housing opening) can be brought into partial or complete overlap or out of overlap with a fluid opening of the rotary slide (slide opening) as required by rotating a rotary slide.

Drehschieberventile werden beispielsweise in Kühlsystemen von Kraftfahrzeugen verwendet, um eine bedarfsgerechte Verteilung von Kühlmittel in den Kühlsystemen zu realisieren. Dabei können die Drehschieberventile zur Realisierung einer komplexen Verteilung des Kühlmittels eine hohe Anzahl an Schaltstellungen sowie eine hohe Anzahl an Fluidöffnungen aufweisen.Rotary slide valves are used, for example, in cooling systems in motor vehicles in order to distribute coolant in the cooling systems as required. The rotary slide valves can have a large number of switching positions and a large number of fluid openings in order to implement a complex distribution of the coolant.

Derartige Drehschieberventile und deren Verwendung in Kühlsystemen von Kraftfahrzeugen sind in folgenden Druckschriften offenbart: DE 10 2016 116 549 A1 , DE 10 2013 209 582 A1 , DE 10 2016 210 477 A1 , DE 10 2016 213 746 A1 , DE 10 2016 218 924 A1 , DE 20 2017 000 564 U1 und EP 3 306 154 A1 .Such rotary slide valves and their use in cooling systems of motor vehicles are disclosed in the following publications: DE 10 2016 116 549 A1 , DE 10 2013 209 582 A1 , DE 10 2016 210 477 A1 , DE 10 2016 213 746 A1 , DE 10 2016 218 924 A1 , DE 20 2017 000 564 U1 and EP 3 306 154 A1 .

Die darin offenbarten Drehschieberventile weisen Schieberöffnungen auf, die kreisförmig oder länglich geformt sind, wobei bei einer länglichen Form die Längserstreckung in Umfangsrichtung ausgerichtet ist. Die Gehäuseöffnungen sind dagegen stets kreisförmig ausgestaltet.The rotary slide valves disclosed therein have slide openings that are circular or oblong in shape, with an oblong shape having its length oriented in the circumferential direction. The housing openings, on the other hand, are always circular.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Drehschieberventil anzugeben, das sich durch eine kompakte Bauform auszeichnet.The invention was based on the object of specifying a rotary slide valve which is characterized by a compact design.

Diese Aufgabe ist bei einem Drehschieberventil gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen dieses Drehschieberventils sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.This problem is solved with a rotary slide valve according to patent claim 1 . Advantageous embodiments of this rotary slide valve are the subject matter of the further patent claims and/or result from the following description of the invention.

Erfindungsgemäß ist ein Drehschieberventil vorgesehen, dass zumindest ein Gehäuse und einen Drehschieber umfasst, wobei das Gehäuse mindestens eine Gehäuseöffnung, die in eine Innenseite des Gehäuses mündet und dort eine Gehäusemündungsöffnungsfläche aufweist, und der Drehschieber mindestens eine Schieberöffnung, die in eine Außenseite des Drehschiebers mündet und dort eine Schiebermündungsöffnungsfläche aufweist, umfasst. Der Drehschieber ist derart innerhalb des Gehäuses drehbar um eine Rotationsachse gelagert, dass die Schiebermündungsöffnungsfläche sowohl (teilweise und/oder vollständig) in Überdeckung mit der Gehäusemündungsöffnungsfläche als auch außer Überdeckung mit der Gehäusemündungsöffnungsfläche (d.h. die Schiebermündungsöffnungsfläche überdeckt die Gehäuseöffnung nicht) bringbar ist. Erfindungsgemäß gekennzeichnet ist ein solches Drehschieberventil dadurch, dass zumindest die Gehäusemündungsöffnungsfläche und/oder die Schiebermündungsöffnungsfläche (ggf. alle Öffnungsflächen der Gehäuseöffnung und/oder der Schieberöffnung), bezüglich der Rotationsachse, in Umfangsrichtung kleiner als in Längsrichtung ist/sind. Dabei kann die Gehäusemündungsöffnungsfläche und/oder die Schiebermündungsöffnungsfläche vorzugsweise oval und besonders bevorzugt elliptisch ausgestaltet sein.According to the invention, a rotary slide valve is provided which comprises at least one housing and a rotary slide, the housing having at least one housing opening which opens into an inner side of the housing and has a housing opening opening surface there, and the rotary slide has at least one slide opening which opens into an outer side of the rotary slide and there having a slide orifice opening surface. The rotary slide is rotatably mounted within the housing about an axis of rotation in such a way that the slide opening area can be brought both (partially and/or completely) into overlap with the housing opening area and also out of overlap with the housing opening area (i.e. the slide opening area does not cover the housing opening). According to the invention, such a rotary slide valve is characterized in that at least the housing opening area and/or the slide opening area (possibly all opening areas of the housing opening and/or the slide opening) is/are smaller in the circumferential direction than in the longitudinal direction with respect to the axis of rotation. The housing opening area and/or the slide opening area can preferably be designed to be oval and particularly preferably elliptical.

Durch eine solche Form der mindestens einen Gehäuseöffnung und/oder der mindestens einen Schieberöffnung wird ermöglicht, die Abmessungen des Drehschieberventils bezüglich der Umfangsrichtung bzw. bezüglich des Durchmessers relativ klein zu dimensionieren, ohne dass sich dies negativ auf eine zu erreichende Flächengröße der Gehäuseöffnung und/oder der Schieberöffnung auswirkt, was in der relativ großen Erstreckung in Längsrichtung der Gehäusemündungsöffnungsfläche und/oder der Schiebermündungsöffnungsfläche begründet ist. Dieser Vorteil kann sich insbesondere dann auswirken, wenn eine Mehrzahl an Gehäuseöffnungen, die in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind, und/oder eine Mehrzahl an Schieberöffnungen, die in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind, vorgesehen sind.Such a shape of the at least one housing opening and/or the at least one slide opening makes it possible to dimension the dimensions of the rotary slide valve relatively small with regard to the circumferential direction or with regard to the diameter, without this having a negative effect on the area size of the housing opening and/or of the spool opening, which is due to the relatively large extension in the longitudinal direction of the housing orifice opening surface and/or the spool orifice opening surface. This advantage can have an effect in particular when a plurality of housing openings, which are arranged next to one another in the circumferential direction, and/or a plurality of slide openings, which are arranged next to one another in the circumferential direction, are provided.

Ein vorteilhaftes Strömungsverhalten eines Fluids, das ein erfindungsgemäßes Drehschieberventil durchströmt, kann dadurch realisiert werden, dass die zumindest eine in Überdeckung bringbare Kombination aus Gehäusemündungsöffnungsfläche und Schiebermündungsöffnungsfläche, vorzugsweise sämtliche durch ein Drehen des Drehschiebers in dem vorgesehenen Drehbereich realisierbare Kombinationen, identische Flächenformen und/oder identische Flächengrößen aufweist/aufweisen.An advantageous flow behavior of a fluid that flows through a rotary slide valve according to the invention can be realized in that the at least one overlapping combination of housing opening opening surface and slide opening opening surface, preferably all combinations that can be realized by turning the rotary slide in the intended range of rotation, have identical surface shapes and/or identical Area sizes has / have.

Für ein vorteilhaftes Abdichten eines erfindungsgemäßen Drehschieberventils kann dieses vorzugsweise mindestens eine ringförmige Dichtvorrichtung mit einer Durchgangsöffnung aufweisen, wobei die Dichtvorrichtung entweder die Gehäusemündungsöffnungsfläche oder eine der Gehäusemündungsöffnungsflächen (dauerhaft) umgrenzt und zudem abdichtend an dem Drehschieber anliegt oder die Schiebermündungsöffnungsfläche oder eine der Schiebermündungsöffnungsflächen (dauerhaft) umgrenzt und zudem abdichtend an dem Gehäuse anliegt.For advantageous sealing of a rotary slide valve according to the invention, this can preferably have at least one annular sealing device with a through opening, the sealing device delimiting either the housing orifice opening surface or one of the housing orifice opening surfaces (permanently) and also sealingly abuts the rotary slide or the slide orifice opening surface or one of the slide orifice opening surfaces (permanently) bounded and also sealingly applied to the housing.

Ein vorteilhaftes Strömungsverhalten eines Fluids, das ein solches erfindungsgemäßes Drehschieberventil durchströmt, kann dann zudem dadurch realisiert werden, dass die Kombination aus einer Öffnungsfläche (insbesondere allen Öffnungsflächen) der Durchgangsöffnung der Dichtvorrichtung einerseits und zugeordneter Gehäusemündungsöffnungsfläche und/oder Schiebermündungsöffnungsfläche andererseits identische Flächenformen und/oder identische Flächengrößen aufweist.An advantageous flow behavior of a fluid that such an inventive rotation slide valve, can then also be realized in that the combination of an opening area (in particular all opening areas) of the passage opening of the sealing device on the one hand and associated housing opening area and/or slide opening area on the other hand has identical surface shapes and/or identical surface sizes.

Ein vorteilhaftes Dichtverhalten und/oder eine relativ lange Lebensdauer einer solchen Dichtvorrichtung kann erreicht werden, wenn diese zumindest einen Halter und ein Dichtelement umfasst, wobei entweder der Halter mit dem Gehäuse verbunden ist und das Dichtelement an dem Drehschieber anliegt (und damit relativbeweglich zu dem Drehschieber ist) oder der Halter mit dem Drehschieber verbunden ist und das Dichtelement an dem Gehäuse anliegt (und damit relativbeweglich zu dem Gehäuse ist).An advantageous sealing behavior and/or a relatively long service life of such a sealing device can be achieved if it comprises at least one holder and one sealing element, with either the holder being connected to the housing and the sealing element being in contact with the rotary slide (and thus being movable relative to the rotary slide or the holder is connected to the rotary valve and the sealing element abuts against the housing (and is therefore movable relative to the housing).

Weiterhin bevorzugt kann eine solche Dichtvorrichtung zudem mindestens ein Vorspannelement umfassen, das elastisch deformiert zwischen dem Halter und dem Dichtelement angeordnet ist. Ein solches Vorspannelement kann eine ausreichende Vorspannung des Dichtelements und damit eine ausreichende Dichtwirkung gewährleisten, ohne dass eine entsprechende Vorspannung mittels des Dichtelements selbst realisiert werden muss (was jedoch ebenfalls umsetzbar ist).Furthermore, such a sealing device can preferably also comprise at least one pretensioning element which is arranged in an elastically deformed manner between the holder and the sealing element. Such a prestressing element can ensure sufficient prestressing of the sealing element and thus a sufficient sealing effect, without a corresponding prestressing having to be implemented by means of the sealing element itself (which, however, can also be implemented).

Das Vorspannelement kann vorzugsweise aus Metall ausgestaltet sein, weil bei einem solchen metallischen Vorspannelement vermieden sein kann, dass sich die Vorspannungswirkung durch Alterung, insbesondere auch aufgrund eines Kontakts mit dem das Drehschieberventil durchströmenden Fluid, verschlechtert.The prestressing element can preferably be made of metal, because with such a metallic prestressing element it can be avoided that the prestressing effect deteriorates due to aging, in particular also due to contact with the fluid flowing through the rotary slide valve.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Vorspannelement eine Wellenform aufweist, wobei als „Wellenform“ ein Verlauf gemeint ist, der abwechselnd von einer Grundverlaufsrichtung ausgehend zu beiden Seiten abweicht. Dabei umfasst eine Wellenform beispielsweise auch einen zickzackförmigen Verlauf. Die Wellenform kann sich dabei sowohl auf die Querschnittsflächenform (einem Federbalg entsprechend) als auch auf den Verlauf des Vorspannelements in Umfangsrichtung (einer Wellfeder entsprechend) beziehen.Provision can furthermore be made for the prestressing element to have a wave shape, with “wave shape” meaning a course which alternately deviates from a basic course direction on both sides. In this case, a waveform also includes a zigzag course, for example. The wave shape can relate both to the cross-sectional area shape (corresponding to a spring bellows) and to the course of the prestressing element in the circumferential direction (corresponding to a corrugated spring).

Das Vorspannelement kann weiterhin bevorzugt als Elastomerring ausgestaltet sein, was insbesondere den Vorteil relativ geringer Herstellungskosten bringt. Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass der Elastomerring als Elastomerkreisring ausgestaltet ist, wie er beispielsweise als handelsüblicher O-Ring erhältlich ist.The prestressing element can also preferably be designed as an elastomer ring, which in particular has the advantage of relatively low production costs. In particular, it can also be provided that the elastomer ring is designed as an elastomer circular ring, such as is available, for example, as a commercially available O-ring.

Sofern, wie dies vorzugsweise vorgesehen ist, die Dichtvorrichtung eine von der Kreisringform abweichende Ringform aufweist, ermöglicht die Elastizität eines an sich kreisringförmigen Vorspannelements, insbesondere eines als Elastomerring ausgestalteten Vorspannelements, diesen bei der Montage der Dichtvorrichtung oder des Drehschieberventils in die von der Kreisringform abweichende Ringform zu deformieren.If, as is preferably provided, the sealing device has a ring shape that deviates from the circular ring shape, the elasticity of a circular ring-shaped prestressing element, in particular a prestressing element designed as an elastomer ring, enables this to be converted into the ring shape that deviates from the circular ring shape during assembly of the sealing device or the rotary slide valve to deform.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Drehschieberventils kann vorgesehen sein, dass mehrere Vorspannelemente elastisch deformiert zwischen dem Halter und dem Dichtelement angeordnet sind, wodurch auch mit relativ einfach ausgestalteten Vorspannelementen eine relativ starke Vorspannwirkung realisiert werden kann. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass zwischen (jeweils) zwei Vorspannelementen ein Trennelement angeordnet ist, wodurch insbesondere eine Form- und Lagersicherung der einzelnen Vorspannelemente gewährleistet werden kann.According to a preferred embodiment of a rotary slide valve according to the invention, provision can be made for several prestressing elements to be arranged in an elastically deformed manner between the holder and the sealing element, as a result of which a relatively strong prestressing effect can be achieved even with relatively simply designed prestressing elements. Provision can also be made for a separating element to be arranged between (each) two prestressing elements, as a result of which it is possible in particular to ensure that the individual prestressing elements are secured in terms of shape and position.

Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Halter und das Dichtelement direkt oder indirekt (beispielsweise über ein Vorspannelement oder mehrere Vorspannelemente) derart miteinander verbunden sind, dass diese gegen ein Lösen voneinander gesichert sind. Dadurch kann sich eine Montage eines entsprechenden erfindungsgemäßen Drehschieberventils vereinfachen, weil die Vorspannvorrichtung als zusammenhängende Einheit gehandhabt werden kann.Provision can furthermore preferably be made for the holder and the sealing element to be connected to one another directly or indirectly (for example via a prestressing element or a plurality of prestressing elements) in such a way that they are secured against becoming detached from one another. This can simplify assembly of a corresponding rotary slide valve according to the invention, because the prestressing device can be handled as a coherent unit.

Die erfindungsgemäße Form der Gehäusemündungsöffnungsfläche und/oder der Schiebermündungsöffnungsfläche kann sich insbesondere dann vorteilhaft auswirken, wenn der Drehschieber eine zylindrische Außenform und/oder das Gehäuse eine zylindrische Innenform aufweist.The shape according to the invention of the housing opening surface and/or the slide opening surface can have an advantageous effect in particular when the rotary slide has a cylindrical outer shape and/or the housing has a cylindrical inner shape.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Drehschieberventils als Kühlmittelverteilvorrichtung in einem Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug einen Verbrennungsmotor und/oder einen elektrischen Traktionsmotor (d.h. einen Elektromotor, dessen Abtriebsleistung für den Antrieb des Kraftfahrzeugs direkt genutzt wird) umfassen kann. Die Erfindung betrifft zudem ein entsprechendes Kraftfahrzeug, insbesondere ein radbasiertes und nicht schienengebundenes Kraftfahrzeug (vorzugsweise ein PKW oder ein LKW).The invention also relates to the use of a rotary slide valve according to the invention as a coolant distribution device in a cooling system of a motor vehicle, in which case the motor vehicle can comprise an internal combustion engine and/or an electric traction motor (i.e. an electric motor whose output power is used directly to drive the motor vehicle). The invention also relates to a corresponding motor vehicle, in particular a wheel-based and non-rail-bound motor vehicle (preferably a car or a truck).

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt, teilweise in vereinfachter Darstellung:

1: ein erfindungsgemäßes Drehschieberventil gemäß einer ersten Ausgestaltungsform in einer Schnittdarstellung;
2: den Drehschieber, den Stellantrieb und eine Dichtvorrichtung des Drehschieberventils in einer perspektivischen Ansicht;
3: den in der 1 mit III gekennzeichneten Abschnitt des Drehschieberventils in vergrößerter Darstellung;
4: einen Querschnitt durch eine Dichtvorrichtung des Drehschieberventils; und
5: einen Querschnitt durch einen Abschnitt eines Drehschieberventils gemäß einer zweiten Ausgestaltungsform.

The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawings. The drawings show, partly in a simplified representation:

1 : a rotary slide valve according to the invention according to a first embodiment in a sectional view;
2 : the rotary slide, the actuator and a sealing device of the rotary slide valve in a perspective view;
3 : the one in the 1 section of the rotary slide valve marked III in an enlarged view;
4 : a cross section through a sealing device of the rotary slide valve; and
5 : a cross section through a portion of a rotary slide valve according to a second embodiment.

Die 1 bis 4 zeigen eine erste Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Drehschieberventils.the 1 until 4 show a first embodiment of a rotary slide valve according to the invention.

Dieses umfasst ein Gehäuse 1, das in einem Aufnahmeabschnitt 2 eine zylindrische Innenseite 3 aufweist und das in diesem Aufnahmeabschnitt 2 eine Mehrzahl von als Durchgangsöffnungen ausgebildete Gehäuseöffnungen 4 aufweist, wobei jeweils zwei Gehäuseöffnungen 4 zueinander diagonal gegenüberliegen. Dabei sind insgesamt vier Gruppen von jeweils zwei sich diagonal gegenüberliegenden Gehäuseöffnungen 4 vorgesehen, die in längsaxialer Richtung (bezüglich der Längsachse 5 der zylindrischen Innenseite des Aufnahmeabschnitts 2) nebeneinander angeordnet sind. Diese Gehäuseöffnungen 4 gehen in jeweils einen Anschlusskanal 7 eines Anschlussstutzens 6 über, wobei die Anschlussstutzen 6 für den Anschluss an Fluidleitungen (nicht dargestellt), beispielsweise Fluidleitungen eines Kühlsystems eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen sind. Zwei zusätzliche Anschlussstutzen 6, die ebenfalls für den Anschluss an Fluidleitungen vorgesehen sind, gehen in Gehäuseöffnungen 7 über, die stirnseitig in den hohlzylindrischen Aufnahmeabschnitt 2 münden.This comprises a housing 1 which has a cylindrical inner side 3 in a receiving section 2 and which has a plurality of housing openings 4 designed as through openings in this receiving section 2, with two housing openings 4 being diagonally opposite one another. A total of four groups of two diagonally opposite housing openings 4 are provided, which are arranged next to one another in the longitudinal axial direction (relative to the longitudinal axis 5 of the cylindrical inside of the receiving section 2). These housing openings 4 each transition into a connection channel 7 of a connection piece 6, the connection pieces 6 being provided for connection to fluid lines (not shown), for example fluid lines of a cooling system of a motor vehicle. Two additional connecting pieces 6, which are also provided for connection to fluid lines, merge into housing openings 7, which open into the hollow-cylindrical receiving section 2 at the front.

Das Drehschieberventil umfasst weiterhin einen Drehschieber 8, der eine im Wesentlichen zylindrische Außenseite 9 aufweist und der drehbar innerhalb des hohlzylindrischen Aufnahmeabschnitts 2 des Gehäuses 1 gelagert ist. Innenseitig weist der Drehschieber 8 eine Mehrzahl von Freiräumen auf, die Strömungskanäle 10 darstellen, wobei die Strömungskanäle 10 in eine Mehrzahl von Schieberöffnungen 11 münden, die als Durchgangsöffnungen in der Wandung des Drehschiebers 8 ausgebildet sind. Die Schieberöffnungen 11 sind in mehreren längsaxial (bezüglich der Rotationsachse 12 des Drehschiebers 8) beabstandeten Drehschieberspuren angeordnet. Einige der Drehschieberspuren umfassen dabei jeweils mehrere Schieberöffnungen 11, die beabstandet voneinander in einer in Umfangsrichtung verlaufenden Reihe angeordnet sind, wobei die mehreren Schieberöffnungen 11 dieser einzelnen Drehschieberspuren jeweils auf gleicher längsaxialer Höhe angeordnet sind.The rotary slide valve also includes a rotary slide 8 which has an essentially cylindrical outer side 9 and which is rotatably mounted within the hollow-cylindrical receiving section 2 of the housing 1 . On the inside, the rotary slide 8 has a plurality of free spaces, which represent flow channels 10, the flow channels 10 opening into a plurality of slide openings 11, which are designed as through-openings in the wall of the rotary slide 8. The slide openings 11 are arranged in a plurality of rotary slide tracks which are spaced apart along the longitudinal axis (with respect to the axis of rotation 12 of the rotary slide 8). Some of the rotary slide tracks each comprise a plurality of slide openings 11 which are spaced apart from one another in a row running in the circumferential direction, with the plurality of slide openings 11 of these individual rotary slide tracks being arranged at the same longitudinal axial height.

Die drehbare Lagerung des Drehschiebers 8 innerhalb des Gehäuses 1 erfolgt über eine Welle 14 des Drehschiebers 8, die mit einem elektrischen Stellantrieb 13 zusammenwirkt, mittels dessen der Drehschieber 8 bedarfsweise innerhalb des Gehäuses 1 gedreht werden kann. Durch ein solches Drehen können definierte Kombinationen aus jeweils einer oder mehreren Gehäuseöffnungen 4 und einer oder mehreren Schieberöffnungen 11 bedarfsweise in eine teilweise oder vollständige Überdeckung gebracht werden. Dadurch werden ein oder mehrere Strömungswege für ein Fluid freigegeben, die einen oder mehrere der Strömungskanäle 10 des Drehschiebers 8 mit einem oder mehreren Anschlussstutzen 6 des Gehäuses 1 fluidleitend verbinden. Wird eine solche Kombination dagegen außer Überdeckung gebracht, ist der entsprechende Strömungsweg unterbrochen. Mittels des Drehschieberventils kann in Abhängigkeit von der eingestellten Drehstellung des Drehschiebers 8 folglich eine gesteuerte Verteilung von Fluid, das über eine oder mehrere Fluidleitungen dem Drehschieberventil zugeführt wird, auf definierte andere Fluidleitungen realisiert werden, über die das Fluid dann von dem Drehschieberventil wieder abgeführt wird.The rotary slide 8 is rotatably mounted within the housing 1 via a shaft 14 of the rotary slide 8 which interacts with an electric actuator 13 by means of which the rotary slide 8 can be rotated within the housing 1 as required. By turning in this way, defined combinations of one or more housing openings 4 and one or more slide openings 11 can be partially or completely overlapped as required. As a result, one or more flow paths for a fluid are released, which connect one or more of the flow channels 10 of the rotary slide 8 to one or more connection pieces 6 of the housing 1 in a fluid-conducting manner. On the other hand, if such a combination is brought out of overlap, the corresponding flow path is interrupted. Depending on the set rotary position of the rotary slide 8, the rotary slide valve can consequently be used to implement a controlled distribution of fluid, which is supplied to the rotary slide valve via one or more fluid lines, to other defined fluid lines, via which the fluid is then discharged again from the rotary slide valve.

Das Drehschieberventil umfasst weiterhin eine Mehrzahl von ringförmigen Dichtvorrichtungen 15, wobei den meisten der Gehäuseöffnungen 4, die umfangseitig des Aufnahmeabschnitts 2 angeordnet sind, eine solche Dichtvorrichtung 15 zugeordnet ist.The rotary slide valve also includes a plurality of ring-shaped sealing devices 15, such a sealing device 15 being associated with most of the housing openings 4, which are arranged on the peripheral side of the receiving section 2.

Die Dichtvorrichtungen 15 sind jeweils in einer Aufnahmevertiefung des Gehäuses 1 angeordnet und umfassen einen ringförmigen Halter 16, der außenseitig eine umlaufende Abstufung ausbildet, wobei derjenige Bereich dieser Abstufung, in dem der Halter relativ große Außenabmessungen aufweist, zu dem Grund der jeweiligen Aufnahmevertiefung direkt benachbart angeordnet ist und zudem außenseitig an der Begrenzungswand der Aufnahmevertiefung anliegt. Dadurch sind die Halter 16 und damit die gesamten Dichtvorrichtungen 15 im Wesentlichen, d.h. mit Ausnahme einer Bewegung in Richtung auf den Drehschieber 8 zu, die durch den Drehschieber 8 selbst eingeschränkt wird, unbeweglich (auch rotatorisch) innerhalb der jeweiligen Aufnahmevertiefung angeordnet.The sealing devices 15 are each arranged in a receiving recess of the housing 1 and comprise an annular holder 16, which forms a circumferential step on the outside, with the area of this step in which the holder has relatively large external dimensions being arranged directly adjacent to the bottom of the respective receiving recess is and also rests on the outside of the boundary wall of the receiving recess. As a result, the holders 16 and thus the entire sealing devices 15 are essentially, i.e. with the exception of a movement in the direction of the rotary slide 8, which is restricted by the rotary slide 8 itself, immovably (also rotatory) within the respective receiving recess.

Die Dichtvorrichtungen 15 umfassen weiterhin eine Mehrzahl von Vorspannelementen 17, die den Halter 16 in demjenigen Bereich der Abstufung, in dem dieser relativ kleine Außenabmessungen aufweist, außenseitig umgeben. Die mehreren Vorspannelemente 17 sind dabei in einem Stapel angeordnet. Zwischen jeweils zwei benachbarten Vorspannelementen 17 ist ein ringförmiges Trennelement 18 in Form einer flachen Ringscheibe angeordnet. Diese Trennelemente 18 dienen einer Form- und Lagesicherung der Vorspannelemente 17, die in Form von handelsüblichen Elastomerringen (O-Ringen) ausgestaltet sind, und verhindern konkret ein Verschieben der Vorspannelemente 17 ineinander.The sealing devices 15 also include a plurality of prestressing elements 17, which surround the holder 16 on the outside in that region of the gradation in which the latter has relatively small external dimensions. The multiple prefixes nelements 17 are arranged in a stack. An annular separating element 18 in the form of a flat annular disk is arranged between each two adjacent prestressing elements 17 . These separating elements 18 serve to secure the shape and position of the prestressing elements 17, which are designed in the form of commercially available elastomer rings (O-rings), and specifically prevent the prestressing elements 17 from shifting into one another.

Die Dichtvorrichtungen 15 umfassen weiterhin jeweils ein Dichtelement 19, das sich an die Vorspann- 17 und Trennelemente 18 anschließt. Diese Dichtelemente 19 können jeweils zumindest ein Elastomer und/oder eine Thermoplaste (beispielsweise PPS mit PTFE gefüllt und/oder PVDF) umfassen oder daraus ausgestaltet sein. Insbesondere bei einer Verwendung eines Elastomers können die Dichtelemente 19 auch reibungsoptimiert beschichtet sein.The sealing devices 15 also each comprise a sealing element 19 which adjoins the prestressing 17 and separating elements 18 . These sealing elements 19 can each comprise at least one elastomer and/or a thermoplastic (for example PPS filled with PTFE and/or PVDF) or be made of it. In particular when using an elastomer, the sealing elements 19 can also be coated to optimize friction.

Die Dichtvorrichtungen 15 sind derart in der jeweiligen Aufnahmevertiefung des Gehäuses 1 angeordnet, dass der Halter 16 sowie die Vorspann- 17 und Trennelemente 18 vollständig innerhalb der jeweiligen Aufnahmevertiefung angeordnet sind, während die Dichtelemente 19 so weit in den Innenraum des Gehäuses 1 ragen, dass der Spalt zwischen der zylindrischen Innenseite 3 des Gehäuses 1 und der zylindrischen Außenseite 9 des Drehschiebers 8 überbrückt ist. Die Dichtelemente 19 liegen dadurch abdichtend an der Außenseite 9 des Drehschiebers 8 an. Ein ausreichend sicheres Anliegen der Dichtelemente 19 an dem Drehschieber 8 wird dabei durch elastische Deformationen der Vorspannelemente 17 gewährleistet, wobei diese Deformationen aus einem definierten Übermaß in der Dimensionierung der Dichtvorrichtungen 15 im Vergleich zu dem für die Aufnahme der Dichtvorrichtungen 15 im montierten Zustand des Drehschieberventils vorgesehenen Bauraum resultieren.The sealing devices 15 are arranged in the respective receiving recess of the housing 1 in such a way that the holder 16 and the prestressing 17 and separating elements 18 are arranged completely within the respective receiving recess, while the sealing elements 19 protrude so far into the interior of the housing 1 that the Gap between the cylindrical inside 3 of the housing 1 and the cylindrical outside 9 of the rotary valve 8 is bridged. As a result, the sealing elements 19 are in sealing contact with the outside 9 of the rotary slide valve 8 . A sufficiently secure fit of the sealing elements 19 on the rotary slide 8 is ensured by elastic deformations of the prestressing elements 17, with these deformations resulting from a defined excess in the dimensioning of the sealing devices 15 compared to that provided for accommodating the sealing devices 15 in the assembled state of the rotary slide valve space result.

Um die Handhabung der Dichtvorrichtungen 15 während der Montage des Drehschieberventils zu vereinfachen, sind die Dichtelemente 19 formschlüssig mit dem jeweils zugehörigen Halter 16 verbunden. Hierfür sind gemäß der 4 je Dichtelement 19 mehrere Rastvorsprünge 20 vorgesehen, die im montierten Zustand der Dichtvorrichtungen 15 in zugehörige Rastvertiefungen 21 auf den Außenseiten der Halter 16 eingreifen und dadurch die Dichtelemente 19 gegen ein Lösen von dem jeweils zugeordneten Halter 16 sichern. Durch dreieckige Querschnittsflächen dieser Rastvorsprünge 20 mit jeweiliger Verjüngung in Richtung der Vorspannelemente 17 ist gewährleistet, dass die Rastvorsprünge 21 eine einfache Montage der Dichtvorrichtungen 15 nicht behindern. Vielmehr können die Dichtelemente 19 einfach auf die zugehörigen Halter 16 aufgeschoben werden, wobei temporär eine elastische Aufweitung der Dichtelemente 19 im Bereich der Rastvorsprünge 20 erfolgt.In order to simplify the handling of the sealing devices 15 during assembly of the rotary slide valve, the sealing elements 19 are positively connected to the respectively associated holder 16 . For this purpose, according to 4 a plurality of locking projections 20 are provided for each sealing element 19, which engage in the associated locking depressions 21 on the outer sides of the holder 16 when the sealing devices 15 are in the assembled state and thereby secure the sealing elements 19 against detachment from the respective associated holder 16. The triangular cross-sectional areas of these latching projections 20 , each tapering in the direction of the prestressing elements 17 , ensure that the latching projections 21 do not impede simple assembly of the sealing devices 15 . Rather, the sealing elements 19 can simply be slid onto the associated holders 16, with a temporary elastic widening of the sealing elements 19 taking place in the region of the latching projections 20.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest die im Bereich der Innenseite 3 des Gehäuses 1 liegenden (Gehäusemündungs-)Öffnungsflächen 4a zumindest derjenigen Gehäuseöffnungen 4, denen jeweils eine Dichtvorrichtung 15 zugeordnet ist, nicht-kreisförmig sondern elliptisch ausgestaltet sind, wobei die maximale Erstreckung dieser Gehäusemündungsöffnungsflächen 4a in Umfangsrichtung kleiner als in Längsrichtung ist. Dabei verläuft jeweils die große Halbachse der elliptischen Gehäusemündungsöffnungsflächen 4a parallel zu der Rotationsachse 12 des Drehschiebers 8 und die kleine Halbachse exakt in Umfangsrichtung beziehungsweise in einer Ebene, die senkrecht zu der Rotationsachse 12 liegt. Einige der Schieberöffnungen 11 sind ebenfalls elliptisch ausgestaltet. Dies gilt dann für die gesamte Öffnungstiefe dieser Schieberöffnungen 11 und damit auch für die jeweilige außenseitig gelegene Schiebermündungsöffnungsfläche 11a. Dasselbe gilt für die von den ringförmigen Dichtvorrichtungen 15 ausgebildeten Durchgangsöffnungen 22, wobei die Dichtvorrichtungen 15 eine elliptische Ringform aufweisen, so dass nicht nur jeweils die die Durchgangsöffnung 22 begrenzende Innenseite sondern auch die Außenseite der Dichtvorrichtungen 15 elliptisch geformt sind.According to the invention, it is provided that at least the (housing mouth) opening surfaces 4a located in the area of the inside 3 of the housing 1 of at least those housing openings 4 to which a sealing device 15 is assigned are not circular but elliptical, with the maximum extension of these housing mouth opening surfaces 4a in the circumferential direction is smaller than in the longitudinal direction. The major semi-axis of the elliptical housing mouth opening surfaces 4a runs parallel to the axis of rotation 12 of the rotary slide 8 and the minor semi-axis runs exactly in the circumferential direction or in a plane that is perpendicular to the axis of rotation 12 . Some of the slide openings 11 are also designed elliptically. This then applies to the entire opening depth of these slide openings 11 and thus also to the respective slide mouth opening surface 11a located on the outside. The same applies to the through-openings 22 formed by the ring-shaped sealing devices 15, the sealing devices 15 having an elliptical ring shape, so that not only the inner side delimiting the through-opening 22 but also the outer side of the sealing devices 15 are elliptically shaped.

Durch die relativ kleine Erstreckung in Umfangsrichtung aufgrund der elliptischen Ausgestaltung der entsprechenden Schieberöffnungen 11 können in einer Drehschieberspur relativ viele und gleichzeitig relativ große Schieberöffnungen 11 kombiniert werden. Dadurch wird ermöglicht, den Durchmesser des Drehschiebers 8 relativ klein zu dimensionieren, ohne dass dies zu Einschränkungen hinsichtlich der Anzahl und Größe der Schieberöffnungen 11 der einzelnen Drehschieberspuren führen würde. Der relativ kleine Durchmesser des Drehschiebers 8 wirkt sich vorteilhaft hinsichtlich des Bauraumbedarfs, der für die Integration des Drehschieberventils besteht, sowie hinsichtlich des erforderlichen Drehmoments, mit dem der Stellantrieb 13 den Drehschieber 8 drehen können muss, aus. Dieses Drehmoment ist aufgrund des relativ kleinen Durchmessers des Drehschiebers 8 relativ gering, was eine entsprechend schwache Dimensionierung des Stellantriebs 13 möglich macht. Dies wirkt sich wiederum vorteilhaft auf den Bauraumbedarf sowie auf die Kosten für die Herstellung des Drehschieberventils aus.Due to the relatively small extent in the circumferential direction due to the elliptical configuration of the corresponding slide openings 11, a relatively large number of slide openings 11, which are also relatively large, can be combined in one rotary slide track. This makes it possible to dimension the diameter of the rotary slide 8 relatively small, without this leading to restrictions in terms of the number and size of the slide openings 11 of the individual rotary slide tracks. The relatively small diameter of the rotary slide 8 has an advantageous effect with regard to the space required for the integration of the rotary slide valve and with regard to the required torque with which the actuator 13 must be able to rotate the rotary slide 8 . Due to the relatively small diameter of the rotary slide 8, this torque is relatively small, which makes it possible for the actuator 13 to be correspondingly weakly dimensioned. This in turn has an advantageous effect on the space requirement and on the costs for the production of the rotary slide valve.

Das in der 5 in einem Abschnitt dargestellte Drehschieberventil unterscheidet sich von demjenigen gemäß den 1 bis 4 ausschließlich in der Ausgestaltung der Dichtvorrichtungen 15 und dabei insbesondere in der Ausgestaltung der Vorspannelemente 17, die bei dem Drehschieberventil gemäß der 5 aus Metall, beispielsweise aus Federstahl, ausgestaltet sind und eine Wellenform (bezüglich der Querschnittsflächenform) aufweisen. Konkret ist jeweils lediglich ein einzelnes Vorspannelement 17 vorgesehen, das durch die konkrete Wellenform einer Art Federbalg entspricht. Ein Vorteil eines solchen Vorspannelements 17 liegt in einem relativ großen Deformationsweg, was wiederum ermöglicht, lediglich ein einzelnes Vorspannelement 17 je Dichtvorrichtung 15 zu verwenden. Dies vereinfacht die Montage der einzelnen Dichtvorrichtungen 15. Andererseits wird durch die Verwendung von Metall für die Ausbildung dieser Vorspannelemente 17 ein über der gesamten Nutzungsdauer des Drehschieberventils im Wesentlichen gleichbleibendes Deformationsverhalten gewährleistet. Eine verringerte Elastizität aufgrund von Alterung, wie dies bei den als Elastomerringen ausgestalteten Vorspannelementen 17 des Drehschieberventils gemäß den 1 bis 4 vorkommen kann, ist bei dem metallischen Vorspannelement 17 gemäß der 5 nicht zu erwarten.That in the 5 Rotary valve shown in a section differs from that according to the 1 until 4 exclusively in the design of the sealing devices 15 and in particular in the design of the biasing elements 17, which in the rotary valve valve according to the 5 are made of metal, for example made of spring steel, and have a wavy shape (in terms of the cross-sectional shape). Specifically, only a single prestressing element 17 is provided in each case, which corresponds to a type of spring bellows due to the specific waveform. An advantage of such a prestressing element 17 lies in a relatively large deformation path, which in turn makes it possible to use only a single prestressing element 17 per sealing device 15 . This simplifies the assembly of the individual sealing devices 15. On the other hand, the use of metal for the formation of these pretensioning elements 17 ensures that the deformation behavior remains essentially the same over the entire service life of the rotary slide valve. Reduced elasticity due to aging, as is the case with the prestressing elements 17 of the rotary slide valve designed as elastomer rings according to FIGS 1 until 4 can occur is in the metallic biasing element 17 according to 5 not to be expected.

Anders als die Elastomerringe bei dem Drehschieberventil gemäß den 1 bis 4 dichten die metallische Vorspannelemente 17 gemäß der 5 den Spalt, der jeweils zwischen einer der Dichtvorrichtungen 15 und der die dazugehörige Aufnahmevertiefung begrenzenden Gehäusewand ausgebildet ist, nicht in einem ausreichenden Maße ab. Um eine entsprechende Abdichtung zu gewährleisten, ist daher umfangsseitig des Dichtelements 19 jeweils ein zusätzlicher Dichtring 23 in Form eines Elastomerrings in einer entsprechenden Aufnahmenut angeordnet.Unlike the elastomer rings in the rotary valve according to the 1 until 4 seal the metallic biasing elements 17 according to 5 the gap formed between one of the sealing devices 15 and the housing wall delimiting the associated receiving recess to a sufficient extent. In order to ensure appropriate sealing, an additional sealing ring 23 in the form of an elastomer ring is therefore arranged in a corresponding receiving groove on the peripheral side of the sealing element 19 .

BezugszeichenlisteReference List

11: GehäuseHousing
22: Aufnahmeabschnitt des Gehäusesreceiving section of the housing
33: Innenseite des AufnahmeabschnittsInside of the receiving section
44: Gehäuseöffnungcase opening
4a4a: Gehäusemündungsöffnungsflächehousing mouth opening area
55: Längsachse der zylindrischen InnenseiteLongitudinal axis of the inside of the cylinder
66: Anschlussstutzenconnecting piece
77: Anschlusskanal des AnschlussstutzensConnection channel of the connection piece
88th: Drehschieberrotary vane
99: Außenseite des Drehschiebersoutside of the rotary valve
1010: Strömungskanal des DrehschiebersFlow channel of the rotary valve
1111: Schieberöffnungslider opening
11a11a: Schiebermündungsöffnungsflächeslider mouth opening area
1212: Rotationsachse des DrehschiebersAxis of rotation of the rotary valve
1313: Stellantriebactuator
1414: Welle des Drehschiebersrotary valve shaft
1515: Dichtvorrichtungsealing device
1616: Halter der DichtvorrichtungSealing device holder
1717: Vorspannelement der DichtvorrichtungPrestressing element of the sealing device
1818: Trennelement der DichtvorrichtungSeparating element of the sealing device
1919: Dichtelement der DichtvorrichtungSealing element of the sealing device
2020: Rastvorsprung des Dichtelementslocking projection of the sealing element
2121: Rastvertiefung des Haltersdetent recess of the holder
2222: Durchgangsöffnung der DichtvorrichtungThrough hole of the sealing device
2323: Dichtringsealing ring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102016116549 A1 [0003]
DE 102013209582 A1 [0003]
DE 102016210477 A1 [0003]
DE 102016213746 A1 [0003]
DE 102016218924 A1 [0003]
DE 202017000564 U1 [0003]
EP 3306154 A1 [0003]

Claims

Rotary slide valve with a housing (1) which has at least one housing opening (4) which opens into an inner side (3) of the housing (1) and has a housing opening opening surface (4a) there, and with a rotary slide (8) which has at least one has a slide opening (11), which opens into an outer side (9) of the rotary slide (8) and has a slide opening opening surface (11a) there, and which is mounted within the housing (1) so that it can rotate about an axis of rotation (12) in such a way that the slide opening opening surface (11a) can be brought into and out of overlap with the housing mouth opening area (4a), characterized in that the housing mouth opening area (4a) and/or the slide mouth opening area (11a) is smaller in the circumferential direction than in the longitudinal direction with respect to the axis of rotation (12).

Rotary valve according to claim 1 , characterized by a plurality of housing openings (4) arranged side by side in the circumferential direction, and/or a plurality of slide openings (11) arranged side by side in the circumferential direction.

Rotary valve according to claim 1 or 2 , characterized in that the housing opening surface (4a) and/or the slide opening surface (11) is/are oval and in particular elliptical.

Rotary valve according to claim 1 or 2 , characterized in that the or at least one overlapping combination of housing opening opening surface (4a) and slide opening opening surface (11a) has identical surface shapes and/or identical surface sizes.

Rotary slide valve according to one of the preceding claims, characterized by at least one annular sealing device (15) with a through opening (22), the sealing device (15) - delimiting the housing opening opening area (4a) or one of the housing opening opening areas (4a) and also sealingly on the rotary slide ( 8) abuts or - delimits the slide orifice opening surface (11a) or one of the slide orifice opening surfaces (11a) and also rests against the housing (1) in a sealing manner.

Rotary valve according to claim 5 , characterized in that the combination of an opening surface of the through opening (22) of the sealing device (15) on the one hand and housing opening opening surface (4a) and/or slide opening opening surface (11a) on the other hand has identical opening shapes and/or identical opening sizes.

Rotary valve according to claim 5 or 6 , characterized in that the sealing device (15) comprises a holder (16) and a sealing element (19), wherein - the holder (16) is connected to the housing (1) and the sealing element (19) on the rotary slide (8) displaceably rests or - the holder (16) is connected to the rotary slide (8) and the sealing element (19) displaceably rests on the housing (1).

Rotary valve according to claim 7 , characterized in that the sealing device (15) comprises at least one pretensioning element (17) which is arranged in an elastically deformed manner between the holder (16) and the sealing element (19).

Rotary valve according to claim 8 , characterized in that the biasing element (17) is made of metal and/or has a corrugated shape.

Rotary valve according to claim 8 , characterized in that the prestressing element (17) is designed as an elastomer ring.

Rotary slide valve according to one of Claims 8 until 10 , characterized in that a plurality of prestressing elements (17) are arranged in an elastically deformed manner between the holder (16) and the sealing element (19), a separating element (18) being arranged between two prestressing elements (17).

Rotary slide valve according to one of Claims 8 until 11 , characterized in that the holder (15) and the sealing element (19) are connected directly or indirectly to one another in such a way that they are secured against detachment from one another.

Rotary slide valve according to one of the preceding claims, characterized in that the rotary slide (8) has a cylindrical outside (9).