DE102020133705A1 - Multi-part sealing device for a rotary slide valve - Google Patents
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Abstract
Dichtvorrichtung (10) für ein Drehschieberventil mit einem rohrförmigen Dichtelement (13), das einen Fluidkanal (15) ausbildet, wobei die endseitigen Stirnflächen (17) des Dichtelements (13) für eine abdichtende Anlage an jeweils einer Kontaktfläche (11, 12) eingerichtet sind, und mit einem Federelement (14), das derart an dem Dichtelement (13) abgestützt ist, dass auf die Stirnflächen (17) ausgeübte Druckkräfte zu einer elastischen Deformation des Federelements (14) führen.Sealing device (10) for a rotary slide valve with a tubular sealing element (13) which forms a fluid channel (15), the end faces (17) of the sealing element (13) being set up for sealing contact with a respective contact surface (11, 12). , and with a spring element (14) which is supported on the sealing element (13) in such a way that compressive forces exerted on the end faces (17) lead to an elastic deformation of the spring element (14).
Description
Die Erfindung betrifft eine Dichtvorrichtung für 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 sealing device for 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) is partially or completely overlapped or not overlapped with a fluid opening of the rotary slide (slide opening) by rotating a rotary slide. is bringable.
Drehschieberventile werden beispielsweise in Kühlsystemen von Kraftfahrzeugen verwendet, um eine bedarfsgerechte Verteilung von Kühlmittel in den Kühlsystemen zu realisieren. Dabei macht die Anforderung einer geringen Leckage eine Abdichtung des Spalts, der zwischen dem Gehäuse und dem Drehschieber ausgebildet ist, erforderlich. Dabei müssen Form- und Lagetoleranzen des Gehäuses und des Drehschiebers über eine relativ lange Betriebslebensdauer der Drehschieberventile durch die für die Abdichtung genutzten Dichtelementen ausgeglichen werden.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 requirement for a low level of leakage makes it necessary to seal the gap formed between the housing and the rotary slide. Shape and position tolerances of the housing and the rotary slide must be compensated for by the sealing elements used for sealing over a relatively long service life of the rotary slide valves.
Bekannt ist, Dichtelemente für Drehschieberventile als einteilige Elastomerformdichtungen auszugestalten. Derartige Dichtelemente kombinieren die Funktion der Abdichtung sowie einer Federwirkung, mit der ein ausreichender Anpressdruck gewährleisten werden kann, in einem einzelnen und einteiligen Bauteil. Dadurch sind solche Dichtelemente kostengünstig herstellbar. Nachteilig ist jedoch, dass diese ihre Federwirkung über der Lebensdauer zunehmend verlieren. Diesen Nachteil weisen ebenfalls bekannte mehrteilige Dichtvorrichtungen für Drehschieberventile (vgl.
Die
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Dichtvorrichtung für ein Drehschieberventil anzugeben, die sowohl relativ kostengünstig herstellbar ist als auch einen ausreichenden Anpressdruck während der gesamten vorgesehenen Lebensdauer gewährleistet.The invention was based on the object of specifying a sealing device for a rotary slide valve which can be produced relatively inexpensively and also ensures sufficient contact pressure throughout the intended service life.
Diese Aufgabe ist bei einer Dichtvorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Ein Drehschieberventil mit einer solchen Dichtvorrichtung ist Gegenstand des Patentanspruchs 14.This object is achieved with a sealing device according to
Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Dichtvorrichtung und damit auch des Drehschieberventils sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.Advantageous embodiments of the sealing device and thus also of the rotary slide valve are the subject matter of the further patent claims and/or result from the following description of the invention.
Erfindungsgemäß ist eine Dichtvorrichtung für ein Drehschieberventil vorgesehen, die zumindest ein rohrförmiges Dichtelement sowie ein Federelement umfasst. Vorzugsweise besteht die Dichtvorrichtung ausschließlich aus dem Dichtelement und dem Federelement. Das Dichtelement bildet durch die Rohrform einen Fluidkanal, vorzugsweise einen geradlinig verlaufenden und/oder eine kreisförmige Öffnungsquerschnitte aufweisenden Fluidkanal, aus. Die endseitigen Stirnflächen des Dichtelements sind für eine abdichtende Anlage an jeweils einer Kontaktfläche vorgesehen und ausgelegt. Das Federelement ist derart an dem Dichtelement abgestützt, dass auf die Stirnflächen des Dichtelements ausgeübte Druckkräfte zu einer elastischen Deformation des Federelements führen.According to the invention, a sealing device for a rotary slide valve is provided, which comprises at least one tubular sealing element and a spring element. The sealing device preferably consists exclusively of the sealing element and the spring element. Due to the tubular shape, the sealing element forms a fluid channel, preferably a fluid channel running in a straight line and/or having a circular opening cross-section. The end faces of the sealing element are provided and designed for sealing contact with a respective contact surface. The spring element is supported on the sealing element in such a way that pressure forces exerted on the end faces of the sealing element lead to an elastic deformation of the spring element.
Ein erfindungsgemäßes Drehschieberventil umfasst ein Gehäuse, das mindestens eine Gehäuseöffnung aufweist, die in eine Innenseite des Gehäuses mündet. Weiterhin umfasst dieses einen Drehschieber, der mindestens eine Schieberöffnung aufweist, die in eine Außenseite des Drehschiebers mündet, und der derart innerhalb des Gehäuses drehbar um eine Rotationsachse gelagert ist, dass die Gehäuseöffnung sowohl (teilweise und/oder vollständig) in Überdeckung mit der Schieberöffnung als auch außer Überdeckung mit der Schieberöffnung (d.h. die Schiebermündungsöffnungsfläche überdeckt die Gehäuseöffnung nicht) bringbar ist. Zudem ist eine erfindungsgemäße Dichtvorrichtung vorgesehen, die bei einer teilweisen oder vollständigen Überdeckung die Gehäuseöffnung mit der Schieberöffnung fluidleitend verbindet.A rotary slide valve according to the invention comprises a housing which has at least one housing opening which opens into an inside of the housing. It also includes a rotary slide which has at least one slide opening which opens into an outer side of the rotary slide and which is mounted within the housing so that it can rotate about an axis of rotation in such a way that the housing opening both (partially and/or completely) overlaps with the slide opening and can also be brought out of register with the slide opening (i.e. the slide opening opening area does not overlap the housing opening). In addition, a sealing device according to the invention is provided, which connects the housing opening to the slide opening in a fluid-conducting manner in the event of a partial or complete overlap.
Die Belastung des Federelements einer erfindungsgemäßen Dichtvorrichtung, die zu einer elastischen Deformation führt, wird indirekt, d.h. über das Dichtelement, auf das Federelement übertragen. Dadurch kann auf relativ einfache Weise eine abgedichtete Separierung des Federelements von dem Fluid, das den Innenraum des rohrförmigen Dichtelements durchströmt, realisiert werden. Dies gilt insbesondere, wenn, wie dies vorzugsweise vorgesehen ist, das Federelement als separates Bauteil zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig außenseitig des Dichtelements angeordnet ist. Alternativ dazu besteht aber auch die Möglichkeit, das Federelement teilweise oder vollständig in das Dichtelement zu integrieren, d.h. in den Werkstoff des Dichtelements einzubetten. Insbesondere bei einer Ausgestaltung des Federelements, die gegenüber dem Fluid beständig ist, kann grundsätzlich jedoch auch eine Anordnung des Federelements innenseitig, d.h. in dem Innenraum des Dichtelements vorgesehen sein.The loading of the spring element of a sealing device according to the invention, which leads to an elastic deformation, is transmitted indirectly, ie via the sealing element, to the spring element wear. As a result, a sealed separation of the spring element from the fluid that flows through the interior of the tubular sealing element can be implemented in a relatively simple manner. This applies in particular if, as is preferably provided, the spring element is arranged as a separate component at least partially, preferably completely, on the outside of the sealing element. As an alternative to this, however, there is also the possibility of partially or completely integrating the spring element into the sealing element, ie embedding it in the material of the sealing element. However, in particular in the case of a configuration of the spring element which is resistant to the fluid, the spring element can in principle also be arranged on the inside, ie in the interior of the sealing element.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Dichtvorrichtung kann vorgesehen sein, dass das Dichtelement endseitig jeweils einen Radialvorsprung aufweist, wobei das Federelement an den Radialvorsprüngen abgestützt ist. Die Radialvorsprünge können dabei insbesondere umlaufend, vorzugsweise geschlossen beziehungsweise unterbrechungsfrei umlaufend ausgestaltet sein. Weiterhin bevorzugt kann das Federelement ebenfalls endseitig Radialvorsprünge, vorzugsweise geschlossen umlaufende Radialvorsprünge aufweisen, die an den Radialvorsprüngen des Dichtelements anliegen. Dadurch kann auf relativ einfache Weise eine Abstützung des Federelements an der Dichtvorrichtung realisiert werden, wobei gleichzeitig durch die elastische Rückstellwirkung des Federelements ein abdichtendes Anliegen der Stirnflächen des Dichtelements an den Kontaktflächen des Gehäuses und des Drehschiebers erreicht wird.According to an advantageous embodiment of the sealing device according to the invention, it can be provided that the sealing element has a radial projection at each end, with the spring element being supported on the radial projections. The radial projections can in particular be designed to be circumferential, preferably closed or circumferential without interruption. Furthermore, the spring element can preferably also have radial projections at the end, preferably closed circumferential radial projections, which bear against the radial projections of the sealing element. This allows the spring element to be supported on the sealing device in a relatively simple manner, with the elastic restoring effect of the spring element simultaneously achieving sealing contact between the end faces of the sealing element and the contact surfaces of the housing and the rotary slide.
Um ein vorteilhaftes Deformationsverhalten des Federelements zu realisieren, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass zumindest ein Abschnitt des Federelements, insbesondere der gesamte Abschnitt des Federelements, der zwischen den zwei vorzugsweise vorgesehenen endseitigen Radialvorsprüngen gelegen ist, einen einfach oder mehrfach gekrümmten und/oder abgewinkelten Längsverlauf aufweist. Die Krümmung(en) beziehungsweise der/die Winkel kann können dabei nach innen und/oder nach außen weisend ausgestaltet sein.In order to achieve an advantageous deformation behavior of the spring element, it can preferably be provided that at least one section of the spring element, in particular the entire section of the spring element that is located between the two radial projections at the end that are preferably provided, has a single or multiple curved and/or angled longitudinal profile . The curvature(s) or the angle(s) can point inwards and/or outwards.
Das Federelement einer erfindungsgemäßen Dichtvorrichtung kann vorzugsweise hülsenförmig ausgestaltet sein, wobei die Hülsenform dadurch gekennzeichnet ist, dass diese das Dichtelement außenseitig zumindest nahezu oder über den gesamten Umfang (mindestens über 270° oder 300° oder 350°), vorzugsweise vollumfänglich umgibt, ohne dabei jedoch einen vollumfänglich geschlossenen Mantel ausbilden zu müssen (was jedoch vorgesehen sein kann). Durch eine solche Hülsenform des Federelements kann eine vorteilhafte Kombination mit dem rohrförmigen Dichtelement realisiert werden. Zudem kann sich ein solches Federelement durch ein vorteilhaftes Deformationsverhalten, insbesondere durch ein über dem Umfang des Dichtelements im Wesentlichen konstantes Deformationsverhalten auszeichnen.The spring element of a sealing device according to the invention can preferably be designed in the form of a sleeve, with the sleeve shape being characterized in that it surrounds the sealing element on the outside at least almost or over the entire circumference (at least over 270° or 300° or 350°), preferably completely, but without having to form a completely closed jacket (which can, however, be provided for). Such a sleeve shape of the spring element allows an advantageous combination with the tubular sealing element to be implemented. In addition, such a spring element can be distinguished by an advantageous deformation behavior, in particular by a deformation behavior that is essentially constant over the circumference of the sealing element.
Vorteilhaft beeinflussen lässt sich das Deformationsverhalten eines solchen hülsenförmigen Federelements, wenn für dieses eine Mantelöffnung oder mehrere Mantelöffnungen vorgesehen sind. Diese können dabei insbesondere eine Längsausrichtung aufweisen, d.h. die maximale Erstreckung dieser oder einer solchen Längsöffnung in Längsrichtung des hülsenförmigen Federelements ist größer als, vorzugsweise mindestens doppelt so groß wie die maximale Erstreckung in Umfangsrichtung. Das Deformationsverhalten kann dann insbesondere durch ein definiertes Verhältnis der (Gesamt-)Größe der Mantelöffnung(en) im Verhältnis zu der (Gesamt-)Größe des Abschnitts oder der Abschnitte des Mantels, der/die in Umfangsrichtung an die Mantelöffnung(en) angrenzt/angrenzen, beeinflusst werden. Die Längsöffnungen können beispielsweise einen parallel zu der Längsachse des Federelements ausgerichteten Längsverlauf aufweisen. Die Längsöffnungen können auch einen schräg zu der Längsachse des Federelements ausgerichteten Längsverlauf aufweisen, wodurch sich in Kombination mit der Hülsenform des Federelements eine Spiralform der Längsöffnungen ergeben kann. Die Mantelöffnungen können beispielsweise rechteckige oder parallelogrammartige Formen aufweisen.The deformation behavior of such a sleeve-shaped spring element can be advantageously influenced if a jacket opening or a plurality of jacket openings are provided for this. These can in particular have a longitudinal orientation, i.e. the maximum extension of this or such a longitudinal opening in the longitudinal direction of the sleeve-shaped spring element is greater than, preferably at least twice as large as the maximum extension in the circumferential direction. The deformation behavior can then be controlled, in particular, by a defined ratio of the (overall) size of the shell opening(s) in relation to the (overall) size of the section or sections of the shell which/they border the shell opening(s) in the circumferential direction/ adjoin, be influenced. The longitudinal openings can, for example, have a longitudinal course aligned parallel to the longitudinal axis of the spring element. The longitudinal openings can also have a longitudinal course aligned obliquely to the longitudinal axis of the spring element, as a result of which a spiral shape of the longitudinal openings can result in combination with the sleeve shape of the spring element. The jacket openings can have, for example, rectangular or parallelogram-like shapes.
Ergänzend dazu und auch unabhängig davon kann ein definiertes Deformationsverhalten des Federelements durch eine gezielte Auswahl des Materials oder der Materialien, aus dem/denen das Federelement besteht, sowie aus einer definierten Dimensionierung des Federelements, beispielsweise hinsichtlich einer Materialstärke, realisiert werden.In addition to this and also independently of this, a defined deformation behavior of the spring element can be realized by a targeted selection of the material or materials from which the spring element consists and by a defined dimensioning of the spring element, for example with regard to a material thickness.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Dichtvorrichtung, insbesondere bei einer Ausgestaltung mit hülsenförmigem Federelement, kann vorgesehen sein, dass eine Innenseite des Federelements in zumindest einem Abschnitt, vorzugsweise vollflächig an dem angrenzenden Abschnitt der Außenseite des Dichtelements anliegt. Dadurch kann ein vorteilhaftes Abstützen des Dichtelements in radialer Richtung an dem Federelement realisiert werden, wodurch eine entsprechende Formstabilität des Dichtelements gewährleistet werden kann.According to a preferred development of a sealing device according to the invention, in particular in an embodiment with a sleeve-shaped spring element, it can be provided that an inside of the spring element rests in at least one section, preferably over the entire surface, on the adjacent section of the outside of the sealing element. This allows the sealing element to be advantageously supported in the radial direction on the spring element, as a result of which a corresponding dimensional stability of the sealing element can be ensured.
Zur Realisierung einer einfachen und damit kostengünstigen Herstellbarkeit einer erfindungsgemäßen Dichtvorrichtung kann vorgesehen sein, dass das Federelement zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig als gebogenes Blechbauteil, d.h. als aus einem blechförmigen Halbzeug durch Schneiden (einschließlich Stanzen) und anschließendes Biegen hergestelltes Bauteil, ausgestaltet ist. Konkret kann vorgesehen sein, dass die Flächenform des Federelements, gegebenenfalls einschließlich von vorzugsweise vorgesehenen Mantelöffnungen, aus einem Halbzeug ausgestanzt und dieser Rohling anschließend zu einem Ring gerollt wird. Die zueinander benachbart gelegenen, in Längsrichtung des Rings verlaufenden Endkanten des Rings können dabei unverbunden bleiben, so dass ein entsprechender Längsspalt ausgebildet ist. Diese Endkanten können jedoch auch miteinander verbunden (z.B. stoffschlüssig) verbunden werden. Die vorzugsweise vorgesehenen endseitigen Radialvorsprünge können vor oder nach dem Rollen des Rohlings erzeugt werden, beispielsweise mittels eines Bördelprozesses.In order to realize a simple and thus cost-effective manufacturability of a sealing device according to the invention, it can be provided that the spring element is designed at least partially, preferably completely as a bent sheet metal component, ie as a component produced from a sheet-like semi-finished product by cutting (including stamping) and subsequent bending. In concrete terms, it can be provided that the surface shape of the spring element, optionally including preferably provided shell openings, is punched out of a semi-finished product and this blank is then rolled into a ring. The end edges of the ring that are adjacent to one another and run in the longitudinal direction of the ring can remain unconnected, so that a corresponding longitudinal gap is formed. However, these end edges can also be connected to one another (for example by a material bond). The radial projections that are preferably provided at the ends can be produced before or after the rolling of the blank, for example by means of a flanging process.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Federelement als gebogenes Drahtgebilde, d.h. als aus einem drahtförmigen Halbzeug durch Biegen hergestelltes Bauteil, beispielsweise mit einem mäanderförmigen Verlauf des Drahts, ausgestaltet ist.Furthermore, it can be provided that the spring element is designed as a bent wire structure, i.e. as a component manufactured from a wire-shaped semi-finished product by bending, for example with a meandering course of the wire.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Dichtelement zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig aus einem Elastomer und/oder das Federelement zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig aus Metall, beispielsweise einem Federstahl, ausgestaltet ist. Das Dichtelement und/oder das Federelement kann/können aber auch aus einem andersartigen Material, beispielsweise TPE, PTFE und/oder aus PVDF für das Dichtelement oder Kunststoff für das Federelement, ausgestaltet sein. Das Dichtelement kann zudem zumindest abschnittsweise reibungsoptimiert beschichtet sein.It is preferably provided that the sealing element is at least partially, preferably completely, made of an elastomer and/or the spring element is at least partially, preferably completely made of metal, for example spring steel. The sealing element and/or the spring element can also be made of a different material, for example TPE, PTFE and/or PVDF for the sealing element or plastic for the spring element. The sealing element can also be coated in a friction-optimized manner, at least in sections.
Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Innenkante zumindest einer der Stirnflächen des Dichtelements in einer Ebene, die insbesondere senkrecht zu der Längsachse des Dichtelements ausgerichtet sein kann, kreisförmig verläuft. Dadurch kann sich insbesondere eine vorteilhafte Kombination mit einer teilkugelförmigen Kontaktfläche des Drehschiebers ergeben, wobei eine solche teilkugelförmige Kontaktfläche des Drehschiebers für ein erfindungsgemäßes Drehschieberventil bevorzugt vorgesehen ist, weil sich dadurch die Montage des Drehschieberventils vereinfachen kann. Der Drehschieber kann aber auch eine andere Form, beispielsweise eine Zylinderform aufweisen, wobei dann gegebenenfalls eine komplexere Form der Innenkante zumindest einer der Stirnflächen des Dichtelements erforderlich sein kann.Provision can furthermore preferably be made for the inner edge of at least one of the end faces of the sealing element to run circularly in a plane which can be aligned in particular perpendicularly to the longitudinal axis of the sealing element. In particular, this can result in an advantageous combination with a part-spherical contact surface of the rotary slide, such a part-spherical contact surface of the rotary slide being preferably provided for a rotary slide valve according to the invention because this can simplify assembly of the rotary slide valve. However, the rotary slide can also have a different shape, for example a cylindrical shape, in which case a more complex shape of the inner edge of at least one of the end faces of the sealing element can then be required.
Vorteilhaft hinsichtlich der Herstellung und/oder Montage einer erfindungsgemäßen Dichtvorrichtung und damit auch eines erfindungsgemäßen Drehschieberventils kann sich auswirken, wenn das Dichtelement und/oder das Federelement rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse des Fluidkanals ausgestaltet ist und/oder wenn das Dichtelement und/oder das Federelement spiegelsymmetrisch bezüglich einer (derselben oder jeweils einer) senkrecht zu der Längsachse des Fluidkanals verlaufenden Spiegelebene ausgestaltet ist.It can be advantageous with regard to the production and/or assembly of a sealing device according to the invention and thus also a rotary slide valve according to the invention if the sealing element and/or the spring element is configured rotationally symmetrically with respect to the longitudinal axis of the fluid channel and/or if the sealing element and/or the spring element is mirror-symmetrical with respect to one (the same or one in each case) mirror plane running perpendicular to the longitudinal axis of the fluid channel.
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 eines in den Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt, teilweise in vereinfachter Darstellung:
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1 : einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Drehschieberventils gemäß einer ersten Ausgestaltungsform in einer Schnittdarstellung; -
2 : die Dichtvorrichtung des Drehschieberventils in einer perspektivischen Ansicht; -
3 : einen Längsschnitt durch die Dichtvorrichtung gemäß der2 ; -
4 : eine Dichtvorrichtung für ein erfindungsgemäßes Drehschieberventil gemäß einer zweiten Ausgestaltungsform in einer Seitenansicht; und -
5 : die Dichtvorrichtung gemäß der4 in einer perspektivischen Ansicht.
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1 1: a portion of a rotary slide valve according to the invention according to a first embodiment in a sectional view; -
2 : the sealing device of the rotary slide valve in a perspective view; -
3 : a longitudinal section through the sealing device according to the2 ; -
4 : a sealing device for a rotary slide valve according to the invention according to a second embodiment in a side view; and -
5 : the sealing device according to the4 in a perspective view.
Das in der
Das Gehäuse 1 weist eine Mehrzahl von Gehäuseöffnungen 5 auf. In der
Der Drehschieber 2 ist hohl ausgestaltet und bildet somit mindestens einen Freiraum aus, der einen Fluidkanal 7 darstellt, wobei der Fluidkanal 7 in mindestens zwei Schieberöffnungen 9 des Drehschiebers 2 mündet, die als Durchgangsöffnungen in der Wandung des Drehschiebers 2 ausgebildet sind. Eine dieser Schieberöffnungen 9 ist in der
Um eine solche Verteilung des Fluids möglichst leckagefrei zu gewährleisten, ist den Gehäuseöffnungen 5 jeweils eine Dichtvorrichtung 10 zugeordnet. Die Dichtvorrichtungen 10 sind dabei jeweils zwischen der Innenseite des Gehäuses 1 und der Außenseite des Drehschiebers 2 angeordnet und liegen abdichtend an entsprechenden Kontaktflächen 11, 12 des Gehäuses 1 und des Drehschiebers 2 an. Die Kontaktflächen 11 des Gehäuses 1 verlaufen jeweils in einer (nicht-gekrümmten) Ebene, während die Kontaktfläche 12 des Drehschiebers 2 um die Rotationsachse 6 umläuft und zudem in Richtung der Längsachse teilkreisförmig gekrümmt verläuft, so dass sich insgesamt eine teilkugelförmige Kontaktfläche 12 des Drehschiebers 2 ergibt.In order to ensure such a distribution of the fluid with as little leakage as possible, a sealing
Die Dichtvorrichtungen 10 umfassen jeweils ein Dichtelement 13 aus einem Elastomer sowie ein metallisches Federelement 14. Das Dichtelement 13 ist rohrförmig ausgestaltet und bildet dadurch einen Fluidkanal 15 aus, der geradlinig verläuft beziehungsweise eine gerade Längsachse 25 aufweist. Endseitig umfasst das Dichtelement 13 jeweils einen nach außen weisenden, geschlossen umlaufenden Radialvorsprung 16, wobei zwischen diesen Radialvorsprüngen 16 ein tonnenförmiger Mittelteil 22 des Dichtelements 13 angeordnet ist. Durch die Radialvorsprünge 16 weisen die endseitigen Stirnflächen 17 relativ große Flächen auf, wodurch die jeweilige Dichtwirkung beim Anliegen an den Kontaktflächen 11 zumindest des Gehäuses 1 relativ gut ist. Die Radialvorsprünge 16 gewährleisten zudem eine radiale Lagesicherung der Dichtvorrichtung 10 innerhalb des Gehäuses 1 durch einen umlaufenden Kontakt mit jeweils einem dort angrenzenden Abschnitt des Gehäuses 1. Weiterhin ermöglichen die Radialvorsprünge 16 ein Abstützen des Federelements 14, das im Wesentlichen dieselbe Grundform wie das Dichtelement 13 aufweist. Somit weist das hülsenförmige Federelement ebenfalls einen Mittelteil 18 sowie endseitig jeweils einen nach außen weisenden Radialvorsprung 19 auf. Diese Radialvorsprünge 19 sind mit Ausnahme eines längs verlaufenden und sich über die gesamte Länge des Federelements 14 erstreckenden Spalts 20 (vgl.
Die Radialvorsprünge 19 des Federelements 14 liegen direkt an den Radialvorsprüngen 16 des Dichtelements 13 an. Dadurch werden Druckkräfte auf das Federelement 14 übertragen, die auf die Stirnflächen 17 des Dichtelements 13 wirken, auf das Federelement 14 übertragen. Diese Druckkräfte resultieren aus der Anordnung der Dichtvorrichtungen jeweils zwischen dem Gehäuse 1 und dem Drehschieber 2 in Verbindung mit einem definierten Übermaß der Dichtvorrichtungen 10 in Längsrichtung. Die Federelemente 14 werden durch die Druckkräfte jeweils in längsaxialer Richtung gestaucht (deformiert). Die sich aus dieser Deformationen ergebenden Rückstellkräfte gewährleisten einen ausreichend hohen Druck in dem Kontakt zwischen den Stirnflächen 17 des Dichtelements 13 und den Kontaktflächen 11, 12 des Gehäuses 1 sowie des Drehschiebers 2, wodurch eine ausreichende Dichtwirkung der Dichtvorrichtungen 10 gewährleistet wird.The
Um ein definiertes Deformationsverhalten der Federelemente 14 zu realisieren, weisen diese beziehungsweise der jeweilige Mittelteil 18 davon einen nach außen gekrümmten Längsverlauf auf, wodurch sich in Kombination mit der Hülsenform der Federelemente 14 beziehungsweise der Mittelteile 18 davon konkret eine Tonnenform ergibt. Ein Stauchen der Federelemente 14 bewirkt folglich eine zunehmende Krümmung der Mittelteile 18 der Federelemente 14.In order to achieve a defined deformation behavior of the
Um eine definierte längsaxiale Federsteifigkeit der Federelemente 14 zu erhalten, weisen diese jeweils eine Mehrzahl von rechteckigen Mantelöffnungen 21 auf, die in einer im Wesentlichen gleichmäßiger Teilung über dem Umfang verteilt angeordnet sind und die eine Längsausrichtung aufweisen. Durch ein definiertes Verhältnis zwischen der Gesamtgröße der Öffnungsflächen der Mantelöffnungen 21 und der Gesamtgröße der zwischen den Mantelöffnungen 21 liegenden Materialabschnitte der Federelemente 14 und weiterhin in Kombination mit der Federsteifigkeit des Materials sowie mit den sonstigen geometrischen Abmessungen, insbesondere hinsichtlich der Materialstärke (Dicke des blechförmiges Materials), kann die definierte längsaxiale Federsteifigkeit der Federelemente 14 realisiert werden. Neben der dargestellten parallelen Ausrichtung der Mantelöffnungen 21 bezüglich der Längsachse 24 des Federelements 14 kann in vorteilhafter Weise auch eine schräge Ausrichtung bezüglich der Längsachse 24 vorgesehen sein, wobei insbesondere dann auch eine Parallelogrammform der Mantelöffnungen 21 vorgesehen sein kann.In order to obtain a defined longitudinal axial spring stiffness of the
Aufgrund der verspannten Anordnung der Dichtvorrichtungen 10 zwischen dem Gehäuse 1 und dem Drehschieber 2 werden auch die elastomeren Dichtelemente 13 gestaucht. Eine ausreichende Formstabilität der Dichtelemente 13 beziehungsweise der dazugehörigen Mittelteile 22 wird dabei durch die gleichartigen Grundformen der Dichtelemente 13 und der Federelemente 14 erreicht, wobei vorgesehen ist, dass die Mittelteile 22 der Dichtelemente 13 außenseitig an der Innenseite des Mittelteils 18 des jeweils dazugehörigen Federelements 14 anliegen. Die so bewirkte radiale Abstützung der Mittelteile 22 der Dichtelemente 13 an den Federelementen 14 gewährleistet zudem eine ausreichende Formstabilität der Dichtelemente 13 trotz eines gegebenenfalls stark variierenden Fluiddrucks, der von dem Fluid innenseitig auf die Dichtelemente 13 ausgeübt wird.Due to the strained arrangement of the
Eine symmetrische Ausgestaltung der Dichtvorrichtungen 10 gewährleistet eine relativ einfache Montage des Drehschieberventils. Insbesondere muss bei der Montage der Dichtvorrichtungen 10 weder eine konkrete Zuordnung einer bestimmten der Stirnflächen der Dichtelemente 10 zu einer zugehörigen Kontaktfläche 11, 12 des Gehäuses 1 oder des Drehschiebers 2 noch eine konkrete Drehausrichtung der Dichtvorrichtungen 10 bezüglich ihrer Längsachsen 23, 24 berücksichtigt werden. Hierzu sind sowohl das Dichtelement 13 als auch das Federelement 14 (im Wesentlichen) der Dichtvorrichtungen 10 rotationssymmetrisch bezüglich ihrer (zueinander koaxialen) Längsachsen 23, 24 als auch spiegelsymmetrisch bezüglich einer Spiegelebene 8, die, längsaxial mittig gelegenen, senkrecht zu den Längsachsen 23, 24 ausgerichtet ist, ausgestaltet. Weiterhin wird durch die Ausgestaltung der Stirnflächen17 des Dichtelements 13, die jeweils in senkrecht zu den Längsachsen 23, 24 ausgerichteten Ebenen verlaufen, gewährleistet, dass diese Stirnflächen 17 sowohl für einen abdichtenden Kontakt mit einer der ebenen Kontaktflächen 11 des Gehäuses 1 als auch mit der teilkugelförmigen Kontaktfläche 12 des Drehschiebers 2 geeignet sind.A symmetrical configuration of the
Die in den
Neben dem Verlauf der Längsabschnitte 26 parallel zu der Längsachse 24 des Federelements 14 kann beispielsweise auch ein schräger Verlauf vorteilhaft vorgesehen sein.In addition to the course of the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- GehäuseHousing
- 22
- Drehschieberrotary vane
- 33
- Welle des Drehschiebersrotary valve shaft
- 44
- Stellantriebactuator
- 55
- Gehäuseöffnungcase opening
- 66
- Rotationsachse des DrehschiebersAxis of rotation of the rotary valve
- 77
- Fluidkanal des DrehschiebersFluid passage of the rotary vane
- 88th
- Spiegelebene der DichtvorrichtungMirror plane of the sealing device
- 99
- Schieberöffnungslider opening
- 1010
- Dichtvorrichtungsealing device
- 1111
- Kontaktfläche des Gehäusescontact surface of the housing
- 1212
- Kontaktfläche des Drehschieberscontact surface of the rotary valve
- 1313
- Dichtelement der DichtvorrichtungSealing element of the sealing device
- 1414
- Federelement der DichtvorrichtungSpring element of the sealing device
- 1515
- Fluidkanal des DichtelementsFluid channel of the sealing element
- 1616
- Radialvorsprung des DichtelementsRadial projection of the sealing element
- 1717
- Stirnfläche des DichtelementsFace of the sealing element
- 1818
- Mittelteil des FederelementsMiddle part of the spring element
- 1919
- Radialvorsprung des FederelementsRadial projection of the spring element
- 2020
- Spalt des FederelementsGap of spring element
- 2121
- Mantelöffnung des FederelementsJacket opening of the spring element
- 2222
- Mittelteil des DichtelementsCenter part of the sealing element
- 2323
- Längsachse des DichtelementsLongitudinal axis of the sealing element
- 2424
- Längsachse des FederelementsLongitudinal axis of the spring element
- 2525
- Längsachse des Fluidkanals des DichtelementsLongitudinal axis of the fluid channel of the sealing element
- 2626
- Längsabschnitt des FederelementsLongitudinal section of the spring element
- 2727
- Umfangsabschnitt des FederelementsPeripheral portion of the spring element
- 2828
- Radialabschnitt des FederelementsRadial section of the spring element
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102016116549 A1 [0003]DE 102016116549 A1 [0003]
- US 2012/0098259 A1 [0004]US 2012/0098259 A1 [0004]
Claims (14)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102020133705.1A DE102020133705A1 (en) | 2020-12-16 | 2020-12-16 | Multi-part sealing device for a rotary slide valve |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102020133705.1A DE102020133705A1 (en) | 2020-12-16 | 2020-12-16 | Multi-part sealing device for a rotary slide valve |
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Family
ID=81847492
Family Applications (1)
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DE102020133705.1A Pending DE102020133705A1 (en) | 2020-12-16 | 2020-12-16 | Multi-part sealing device for a rotary slide valve |
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Cited By (1)
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DE102023101148A1 (en) | 2023-01-18 | 2024-07-18 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Coolant regulator with spring seal |
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-
2020
- 2020-12-16 DE DE102020133705.1A patent/DE102020133705A1/en active Pending
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