DE112020002233T5

DE112020002233T5 - Fluidventilbaugruppe, eine dichtung aufweisend, die rückhaltemerkmale hat

Info

Publication number: DE112020002233T5
Application number: DE112020002233.1T
Authority: DE
Inventors: Tom Chapman; Adarsh Venkiteswaran; George Popovici; Lesley Wang
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-06-06
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2022-03-17
Also published as: WO2020244931A1; CN114207330A; KR20220017992A; US20200386323A1; JP2022535866A; JP7384937B2; US11112015B2

Abstract

Ein Fluidventil weist einen Ventilkörper und einen Verschluss auf. Der Körper weist eine Kammer auf und Anschlüsse, die mit der Kammer kommunizieren. Der Verschluss ist drehbar in der Kammer angeordnet und weist eine Dichtung auf, die in einer ringförmigen Kerbe angeordnet ist, die auf der Verschlussfläche bereitgestellt ist. Ein elastisches Bauteil ist in der Kerbe angeordnet und spannt die Dichtung gegen eine Innenfläche der Kammer vor. Die Dichtung weist ein Dichtungsrückhaltemerkmal auf, das dazu ausgebildet ist, die Dichtung in der Kerbe zurückzuhalten.

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Eine Fluidventilbaugruppe weist ein Drehverschlussventil, einen Motor, der verwendet wird, um das Drehverschlussventil zu betätigen, und einen Zahnradsatz, der den Motor mit dem Drehverschlussventil verbindet, auf. Ein Drehverschlussventil ist eine Art von Fluidventil, das verwendet werden kann, um Fluidfluss und Verteilung durch Fluidversorgungssysteme zu steuern. Zum Beispiel können Drehverschlussventile verwendet werden, um den Fluss von Kältemittel durch ein Fahrzeugkühlsystem zu steuern. Das Drehverschlussventil kann einen Ventilkörper und einen Ventilverschluss, der betriebsfähig mit dem Ventilkörper durch eine elastische Ventildichtung verbunden ist, aufweisen. Manche herkömmliche Drehverschlussventile verlassen sich auf die Kompressionskraft der elastischen Dichtung oder einer Feder, oder beides, zwischen dem Ventilkörper und Verschluss, um das Ventil abzudichten. Verschiedene harte Dichtungsmaterialien (zum Beispiel Thermoplast, Keramik oder Metall) wurden ebenso verwendet und nutzen für gewöhnlich eine Feder, um die relativ hohe Dichtungskraft zuzuführen, die für harte Dichtungen benötigt wird. Diese Kraft muss ausreichend sein, um das Ventil abzudichten, wenn der Druckunterschied über das Ventil am größten ist. Deshalb ist in einigen herkömmlichen Fluidventilbaugruppen der Ventilaktor so bemessen, den Ventilverschluss gegen diesen maximalen Druckunterschied drehen zu können, selbst wenn der tatsächliche Druckunterschied viel geringer sein kann. In manchen Fällen kann diese Kraft auch in übermäßiger Abnutzung der Dichtung und des Ventilkörpers resultieren und die Verwendungsdauer des Ventils reduzieren.
Hohes Drehmoment kann auch aufgrund von Fertigungstoleranzen des Ventils und aufgrund von Abmessungsänderungen, die von einer Änderung der Betriebstemperatur verursacht werden, erfahren werden. Um diese Toleranzen zu berücksichtigen, können Hersteller die Fluidventilbaugruppe mit einem überbemessenen Aktor bereitstellen.
Basierend auf dem Vorangehenden, gibt es einen Bedarf an einem Drehverschlussventil, das eine Dichtungskonfiguration aufweist, die die Begrenzungen am Stand der Technik überwindet, aufweisend Bereitstellen von verringertem Drehmoment innerhalb des Ventils, während fluiddichte Abdichtung sichergestellt wird, wenn es einen Druckunterschied über das Ventil gibt, selbst wenn der Druckunterschied über das Ventil bei seinem Maximum ist.
Kurzdarstellung
In manchen Aspekten weist ein Fluidventil einen Ventilkörper und einen Ventilverschluss auf. Der Ventilverschluss weist eine Ventilverschlusskammer und Ventilanschlüsse auf. Jeder Ventilanschluss kommuniziert mit der Ventilverschlusskammer. Der Ventilverschluss ist in der Ventilverschlusskammer angeordnet und relativ zu dem Ventilkörper um eine Drehachse drehbar. Der Ventilverschluss weist einen hohlen, röhrenförmigen Fortsatz auf, der von dem Verschluss in einer Richtung senkrecht zu der Drehachse vorragt. Eine Innenfläche des röhrenförmigen Fortsatzes definiert einen Abschnitt eines Fluidpfads. Der Ventilverschluss weist einen Mantel auf, der den röhrenförmigen Fortsatz umgibt und von dem röhrenförmigen Fortsatz beabstandet ist. Der Raum zwischen dem röhrenförmigen Fortsatz und dem Mantel definiert eine ringförmige Kerbe, die den röhrenförmigen Fortsatz umgibt. Die Kerbe weist eine Kerbeninnenwand auf, die sie sich mit dem röhrenförmigen Fortsatz teilt, und eine Kerbenaußenwand, die sie sich mit dem Mantel teilt. Der Ventilverschluss weist eine ringförmige Dichtung auf, die in der Kerbe angeordnet ist. Die Dichtung weist eine Dichtungsinnenfläche auf, die zu der Kerbeninnenwand zeigt, eine Dichtungsaußenfläche, die zu der Kerbenaußenwand zeigt, und ein Dichtungsrückhaltemerkmal, das dazu ausgebildet ist, die Dichtung innerhalb der zweiten Kerbe zurückzuhalten.
In manchen Ausführungsformen weist der Mantel eine Durchlassöffnung auf und das Dichtungsrückhaltemerkmal ist ein Riegel, der von der Dichtungsaußenfläche nach außen vorragt. Der Riegel erstreckt sich in die Durchlassöffnung des Mantels und Eingriff zwischen dem Riegel und der Durchlassöffnung hält die Dichtung in der zweiten Kerbe zurück.
In manchen Ausführungsformen weist das Fluidventil ein elastisches Bauteil auf, das in der Kerbe zwischen einem Blindende der Kerbe und der Dichtung angeordnet ist, wobei das elastische Bauteil eine Kraft bereitstellt, die die Dichtung gegen eine Innenfläche der Ventilverschlusskammer führt.
In manchen Ausführungsformen weist ein Ende des Mantels einen Ausschnitt auf und die Dichtung weist einen Schlüssel auf, der von der Dichtungsaußenfläche nach außen vorragt. Zusätzlich ist der Schlüssel in dem Ausschnitt angeordnet und Eingriff zwischen dem Schlüssel und dem Ausschnitt positioniert die Dichtung in Relation zu dem Verschluss und richtet die Dichtung in Relation zu dem Verschluss ordentlich aus.
In manchen Ausführungsformen ist der Riegel entlang eines Umfangs der Dichtung länglich und die Durchlassöffnung ist entlang eines Umfangs des Mantels länglich.
In manchen Ausführungsformen weist die Dichtung ein erstes Ende auf, das zu einer Fläche der Ventilverschlusskammer zeigt, und ein zweites Ende, das dem ersten Ende gegenüberliegt und zu einer Fläche des Verschlusses zeigt. Der Riegel ist auf der Dichtungsaußenfläche bei einer Kante entsprechend dem zweiten Dichtungsende angeordnet.
In manchen Ausführungsformen ist die Durchlassöffnung von einer Fläche des Verschlusses beabstandet.
In manchen Ausführungsformen weist der Riegel eine angeschrägte Fläche auf, die zu dem Verschluss zeigt, und eine normale Fläche, die der angeschrägten Fläche gegenüberliegt und senkrecht zu der Dichtungsaußenfläche ist.
In manchen Ausführungsformen weist die Durchlassöffnung mindestens zwei Durchlassöffnungen auf, die entlang eines Umfangs des Mantels beabstandet sind, der Riegel weist mindestens zwei Riegel auf, die entlang eines Umfangs der Dichtung beabstandet sind, und die Zahl von Durchlassöffnungen entspricht der Zahl von Riegeln.
In manchen Ausführungsformen weist eine der Kerbeninnenwand und der Kerbenaußenwand einen ringförmigen Ausschnitt auf, ein ringförmiger Rückhaltering ist in dem Ausschnitt angeordnet und ragt relativ zu der einen der Kerbeninnenwand und der Kerbenaußenwand vor und das Dichtungsrückhaltemerkmal ist ein ringförmiger umlaufender Wulst, der mit dem ringförmigen Rückhaltering in Eingriff steht, wodurch die Dichtung in der Kerbe zurückgehalten wird.
In manchen Ausführungsformen weist der Rückhaltering eine Presspassung mit dem Ausschnitt auf.
In manchen Ausführungsformen ist die eine der Kerbeninnenwand und der Kerbenaußenwand die Kerbeninnenwand und der umlaufende Wulst ist auf der Dichtungsinnenfläche angeordnet.
In manchen Ausführungsformen ist die eine der Kerbeninnenwand und der Kerbenaußenwand die Kerbenaußenwand und der umlaufende Wulst ist auf der Dichtungsaußenfläche angeordnet.
In manchen Ausführungsformen weist die Kerbeninnenwand einen ersten ringförmigen Ausschnitt auf und die Kerbenaußenwand weist einen zweiten ringförmigen Ausschnitt auf. Zusätzlich ist ein erster ringförmiger Rückhaltering in dem ersten Ausschnitt derart angeordnet, dass der erste ringförmige Rückhaltering relativ zu der Kerbeninnenwand vorragt, und ein zweiter ringförmiger Rückhaltering ist in dem zweiten Ausschnitt derart angeordnet, dass der zweite ringförmige Rückhaltering relativ zu der Kerbenaußenwand vorragt. Das Dichtungsrückhaltemerkmal weist einen inneren, ringförmigen, umlaufenden Wulst auf, der mit dem ersten ringförmigen Rückhaltering in Eingriff steht, und einen äußeren, ringförmigen, umlaufenden Wulst, der mit dem zweiten ringförmigen Rückhaltering in Eingriff steht, wodurch die Dichtung in der Kerbe zurückgehalten wird.
In manchen Aspekten weist ein Fluidventil einen Ventilkörper auf, der eine Ventilverschlusskammer und Ventilanschlüsse aufweist. Jeder Ventilanschluss kommuniziert mit der Ventilverschlusskammer. Das Fluidventil weist einen Ventilverschluss auf, der in der Ventilverschlusskammer angeordnet ist und relativ zu dem Ventilkörper um eine Drehachse drehbar ist. Der Ventilverschluss weist eine Kerbe auf, die sich zu einer Fläche der Ventilverschlusskammer hin öffnet, wobei die Kerbe eine Innenwand, eine Außenwand, die zu der Innenwand zeigt, und eine erste Rückhaltestruktur, die an einer der Innenwand und der Außenwand bereitgestellt ist, aufweist. Der Ventilverschluss weist eine Dichtung auf, die in der Kerbe angeordnet ist, wobei die Dichtung eine Dichtungsinnenfläche, die zu der Kerbeninnenwand zeigt, eine Dichtungsaußenfläche, die zu der Kerbenaußenwand zeigt, und eine zweite Rückhaltestruktur, die auf einer der Dichtungsinnenfläche und der Dichtungsaußenfläche bereitgestellt ist, aufweist. Die erste Rückhaltestruktur steht derart mit der zweiten Rückhaltestruktur in Eingriff, dass sie die Dichtung innerhalb der Kerbe zurückhält.
In manchen Ausführungsformen weist die erste Rückhaltestruktur eine Durchlassöffnung auf und die zweite Rückhaltestruktur weist einen vorragenden Riegel auf.
In manchen Ausführungsformen sind sowohl die Kerbe als auch die Dichtung ringförmig, ist der Riegel entlang eines Umfangs der Dichtung länglich und ist die Durchlassöffnung entlang eines Umfangs der Fläche der Kerbe länglich.
In manchen Ausführungsformen weist die Dichtung ein erstes Ende auf, das zu einer Fläche der Ventilverschlusskammer zeigt, und ein zweites Ende, das dem ersten Ende gegenüberliegt und zu einer Fläche des Verschlusses zeigt. Der Riegel ist auf der Dichtungsaußenfläche bei einer Kante entsprechend dem zweiten Dichtungsende angeordnet und die Durchlassöffnung ist an der Kerbenaußenwand angeordnet.
In manchen Ausführungsformen weist der Riegel eine angeschrägte Fläche auf, die zu dem Verschluss zeigt, und eine normale Fläche, die der angeschrägten Fläche gegenüberliegt und senkrecht zu der Dichtungsaußenfläche ist.
In manchen Ausführungsformen weist die erste Rückhaltestruktur einen Riegel auf und die zweite Rückhaltestruktur weist eine Riegelaufnahmeöffnung auf.
In manchen Ausführungsformen weist der Ventilverschluss einen hohlen, röhrenförmigen Fortsatz auf, der von dem Ventilverschluss in einer Richtung senkrecht zu der Drehachse vorragt. Eine Innenfläche des röhrenförmigen Fortsatzes definiert einen Abschnitt eines Fluidpfads. Zusätzlich weist der Ventilverschluss einen Mantel auf, der den röhrenförmigen Fortsatz umgibt und von dem röhrenförmigen Fortsatz beabstandet ist. Der Raum zwischen dem röhrenförmigen Fortsatz und dem Mantel definiert die Kerbe. Die Kerbeninnenwand wird mit dem röhrenförmigen Fortsatz geteilt und die Kerbenaußenwand wird mit dem Mantel geteilt. Die erste Rückhaltestruktur weist eine Durchlassöffnung auf, die in der Kerbenaußenwand gebildet ist. Die zweite Rückhaltestruktur weist einen Riegel auf, der von der Dichtungsaußenfläche nach außen und in die Durchlassöffnung vorragt. Zusätzlich stehen der Riegel und die Durchlassöffnung derart in Eingriff, dass die Dichtung innerhalb der Kerbe zurückgehalten wird.
In manchen Ausführungsformen weist die Durchlassöffnung mindestens zwei Durchlassöffnungen auf, die entlang eines Umfangs der Kerbe beabstandet sind, weist der Riegel mindestens zwei Riegel auf, die entlang eines Umfangs der Dichtung beabstandet sind, und entspricht die Zahl von Durchlassöffnungen der Zahl von Riegeln.
In manchen Ausführungsformen weist ein Ende des Mantels einen Ausschnitt auf, weist die Dichtung einen Schlüssel auf, der von der Dichtungsaußenfläche nach außen vorragt, und ist der Schlüssel in dem Ausschnitt angeordnet, und Eingriff zwischen dem Schlüssel und dem Ausschnitt positioniert die Dichtung in Relation zu dem Verschluss und richtet die Dichtung in Relation zu dem Verschluss ordentlich aus.
In manchen Ausführungsformen weist das Fluidventil ein elastisches Bauteil auf, das in der Kerbe zwischen einem Blindende der Kerbe und der Dichtung angeordnet ist, wobei das elastische Bauteil eine Kraft bereitstellt, die die Dichtung gegen eine Innenfläche der Ventilverschlusskammer führt.
Eine Fluidventilbaugruppe weist ein Drehfluidventil, einen Aktor, der verwendet wird, um das Fluidventil zu betätigen, und einen Zahnradsatz, der den Aktor mit dem Fluidventil verbindet, auf. Das Drehfluidventil weist einen Ventilkörper und eine Verschlussbaugruppe, die drehbar in dem Ventilkörper gelagert ist, auf und ist dazu ausgebildet, das benötigte Drehmoment zu verringern, um die Verschlussbaugruppe zu drehen und die Zahl von benötigten Dichtungen zu minimieren. Die Verschlussbaugruppe ist betriebsfähig mit dem Ventilkörper durch eine elastische Ventildichtung verbunden. Der Ventilkörper definiert eine Zahl von Anschlüssen für das Führen von Fluid zu unterschiedlichen Stellen innerhalb eines Kühlsystems, und einen Hohlraum für eine Verschlussbaugruppe. Die Verschlussbaugruppe weist einen Verschluss mit einem geschlossenen Abschnitt auf, der Fluidfluss blockiert, und einem offenen Abschnitt, der Fluidfluss gestattet, von einer Öffnung zu einer anderen zu gelangen. Die Verschlussbaugruppe kann relativ zu dem Ventilkörper zwischen unterschiedlichen Anschlusspositionen gedreht werden, um Anschlüsse entweder selektiv zu blockieren oder zu öffnen.
Das Drehfluidventil hat verringerte Drehmomentanforderungen für Drehung, relativ zu einigen herkömmlichen Drehfluidventilen. Drehmomentverringerung in dem Drehfluidventil wird umgesetzt, indem die Ventildichtung bereitgestellt wird, die den Fluiddruck innerhalb des Ventils nutzt, um Abdichtung zu erleichtern. Die Vorrichtung stellt die nötigen Dichtungskräfte bereit, wenn sie benötigt werden, z.B. in einer vollständig geschlossenen Position, und verringert Kräfte, während sich das Ventil zwischen vollständig geschlossenen Positionen bewegt. Dies minimiert Abnutzung der Dichtung und verbessert daher die Nutzbarkeitsdauer des Ventils. Die verringerte Reibung, die aus der verringerten Kraft der Dichtung resultiert, während sich das Ventil bewegt, verringert auch die Energiemenge, um das Ventil zu bewegen.
Bei Verschluss eines Ventilanschlusses in dem Drehfluidventil dehnt Fluiddruck innerhalb des Ventilkörpers die Dichtung in einer radialen Richtung aus oder zieht sie zusammen, abhängig von dem Druckunterschied, um eine fluiddichte Dichtung zwischen der Dichtung und dem Ventilverschluss bereitzustellen. Der Fluiddruck innerhalb des Ventilkörpers stellt auch eine Kraft in einer Achsrichtung bereit, um eine fluiddichte Dichtung zwischen der Dichtung und dem Ventilkörper bereitzustellen. Eine anfängliche Vorspannkraft wird durch ein elastisches Bauteil (d.h. eine Feder) angewendet und das elastische Bauteil stellt Dichtung bereit, wenn es einen niedrigen Fluiddruckunterschied über die Dichtung gibt.
Das Drehfluidventil verringert das benötigte Drehmoment, um die Verschlussbaugruppe in dem Ventilkörper zu drehen, vorteilhaft, was Abnutzung der Dichtung und des Ventilkörpers verringert und die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit des Drehfluidventils erhöht. Zusätzlich, da das benötigte Drehmoment, um die Verschlussbaugruppe zu drehen, verringert wird, kann ein kleiner Aktormotor verwendet werden, um die Verschlussbaugruppe innerhalb des Ventilkörpers zu positionieren. Ein kleinerer Aktormotor ist vorteilhaft, da er weniger Raum belegt, weniger Energie verbraucht und kostengünstiger ist.
Die Fluidventilbaugruppe weist das Fluidventil auf, das eine einzelne Ventildichtung aufweist, die auf dem Verschluss sitzt, wodurch die Zahl von benötigten Dichtungen für das Fluidventil verglichen mit einigen herkömmlichen Fluidventilen verringert wird. Da die Zahl von benötigten Ventildichtungen verringert wird, werden die Kosten der Ventilbaugruppe verringert und Fertigung wird vereinfacht.
Der Verschluss weist eine ringförmige Kerbe auf und die Dichtung ist in der Kerbe angeordnet. Wenn die Ventilverschlussbaugruppe derart relativ zu dem Ventilkörper ausgerichtet ist, dass die Dichtung einen Anschluss umgibt, wird die Dichtung innerhalb der Kerbe zurückgehalten, da Abstand zwischen dem Verschluss und einer Innenfläche des Ventilkörpers relativ zu der Größe der Dichtung klein ist. Jedoch, wenn die Ventilverschlussbaugruppe relativ zu dem Ventilkörper gedreht wird, kann die Dichtung über eine Anschlussöffnung in dem Ventilkörper laufen. In dieser Situation kann ein Abschnitt der Dichtung in die Öffnung absinken. Bei fortlaufender Drehung der Ventilbaugruppe kann der Abschnitt der Dichtung, der in die Öffnung abgesunken ist, zwischen einer Kante der Öffnung und dem Ventilverschluss eingeklemmt werden. Um dieses Problem zu adressieren, kann das Fluidventil Merkmale aufweisen, die die Dichtung in der Kerbe zurückhalten, wodurch Einklemmen der Dichtung während Drehung des Ventilverschlusses vermieden werden kann. Zum Beispiel kann in manchen Ausführungsformen der Ventilverschluss einen Rückhaltering aufweisen, der in der Kerbe angeordnet ist, um die Dichtung zurückzuhalten. In anderen Ausführungsformen kann die Dichtung Rückhaltemerkmale aufweisen, die in entsprechende Merkmale eingreifen, die an der Kerbe bereitgestellt sind. In noch anderen Ausführungsformen kann der Ventilkörper mit der Öffnung verknüpfte Führungsmerkmale aufweisen, die Einklemmen der Dichtung während Drehung des Ventilverschlusses relativ zu dem Ventilkörper verhindern.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Fluidventilbaugruppe.
2 ist eine Querschnittansicht der Fluidventilbaugruppe mit der Aktorabdeckung entfernt und entlang von Linie 2-2 betrachtet.
3 ist eine isolierte Ansicht des Zahnradsatzes, der den Motor mechanisch mit dem Verschluss verbindet.
4 ist eine perspektivische Draufsicht des Ventilkörpers.
5 ist eine perspektivische Draufsicht der Verschlussbaugruppe.
6 ist eine andere perspektivische Draufsicht der Verschlussbaugruppe von 5.
7 ist eine perspektivische Unteransicht der Verschlussbaugruppe von 5.
8 ist eine Explosionsansicht der Verschlussbaugruppe von 5.
9 ist eine Endansicht der Dichtung von 8.
10 ist eine Querschnittansicht des Fluidventils entlang von Linie 10-10 von 1 betrachtet.
11 ist eine Querschnittansicht des Fluidventils entlang von Linie 11-11 von 1 betrachtet.
12A ist eine Querschnittansicht eines Abschnitts des Fluidventils, die die Dichtung in einer zusammengezogenen Konfiguration zeigt. In der zusammengezogenen Konfiguration untertrennt die Dichtung die Ventilverschlusskammer in die erste Kammer (unter Verwendung eines ersten Gitterrasters dargestellt) und die zweite Kammer (unter Verwendung eines zweiten Gitterrasters dargestellt).
12B ist eine Querschnittansicht eines Abschnitts des Fluidventils, die die Dichtung in der zusammengezogenen Konfiguration zeigt und die Kräfte auf die Dichtung in der zusammengezogenen Konfiguration veranschaulicht.
13A ist eine Querschnittansicht eines Abschnitts des Fluidventils, die die Dichtung in einer ausgedehnten Konfiguration zeigt. In der ausgedehnten Konfiguration untertrennt die Dichtung die Ventilverschlusskammer in die erste Kammer (unter Verwendung eines ersten Gitterrasters dargestellt) und die zweite Kammer (unter Verwendung eines zweiten Gitterrasters dargestellt).
13B ist eine Querschnittansicht eines Abschnitts des Fluidventils, die die Dichtung in der ausgedehnten Konfiguration zeigt und die Kräfte auf die Dichtung in der ausgedehnten Konfiguration veranschaulicht.
14 ist eine Querschnittansicht eines Abschnitts des Fluidventils, die die Dichtung in einer neutralen (z.B. ruhenden) Konfiguration entsprechend einem gewöhnlichen Fluiddruck in der ersten Fluidkammer und in der zweiten Fluidkammer zeigt.
15 ist eine perspektivische Unteransicht einer Verschlussbaugruppe einer alternativen Ausführungsform.
16 ist eine Explosionsansicht der Verschlussbaugruppe von 15.
17 ist eine Querschnittansicht der Verschlussbaugruppe von 15 entlang von Linie 17-17 von 15 betrachtet.
18 ist eine perspektivische Draufsicht einer Verschlussbaugruppe einer alternativen Ausführungsform.
19 ist eine perspektivische Ansicht einer Dichtung einer alternativen Ausführungsform.
20 ist eine Endansicht der Dichtung von 19.
21 ist eine Explosionsansicht der Verschlussbaugruppe von 18.
22 ist eine perspektivische Draufsicht einer Verschlussbaugruppe einer anderen alternativen Ausführungsform, die die Dichtung von 19 einsetzt.
23 ist eine perspektivische Unteransicht der Verschlussbaugruppe von 22.
24 ist eine Querschnittansicht der Verschlussbaugruppe von 22 entlang von Linie 24-24 von 22 betrachtet.
25 ist eine Explosionsansicht der Verschlussbaugruppe von 22.
26 ist eine perspektivische Unteransicht einer Verschlussbaugruppe einer anderen alternativen Ausführungsform.
27 ist eine Explosionsansicht der Verschlussbaugruppe von 26.
28 ist eine Querschnittansicht der Verschlussbaugruppe von 26 entlang von Linie 28-28 von 26 betrachtet.
29 ist eine perspektivische Unteransicht einer Verschlussbaugruppe einer anderen alternativen Ausführungsform.
30 ist eine Explosionsansicht der Verschlussbaugruppe von 29.
31 ist eine Querschnittansicht der Verschlussbaugruppe von 29 entlang von Linie 31-31 von 29 betrachtet.
32 ist eine perspektivische Bodenansicht einer Verschlussbaugruppe einer anderen alternativen Ausführungsform.
33 ist eine Explosionsansicht der Verschlussbaugruppe von 32.
34 ist eine Querschnittansicht der Verschlussbaugruppe von 32 entlang von Linie 34-34 von 32 betrachtet.
35 ist eine perspektivische Draufsicht eines Ventilkörpers einer alternativen Ausführungsform.
36 ist eine Querschnittansicht des Ventilkörpers von 35 entlang von Linie 36-36 von 35 betrachtet.
37 ist eine Seitenansicht eines Abschnitts der Innenfläche des Ventilkörpers, die einen Ventilanschluss von 35 veranschaulicht.
38 ist eine Querschnittansicht der Verschlussbaugruppe von 35 entlang von Linie 38-38 von 35 betrachtet.
39 ist eine Querschnittansicht des Ventilkörpers von 35 entlang von Linie 39-39 von 35 betrachtet.
40 ist eine perspektivische Draufsicht eines Ventilkörpers einer anderen alternativen Ausführungsform.
41 ist eine Querschnittansicht des Ventilkörpers von 40 entlang von Linie 41-41 von 40 betrachtet.
42 ist eine Seitenansicht eines Abschnitts der Innenfläche des Ventilkörpers, die einen Ventilanschluss von 40 veranschaulicht.
43 ist eine Querschnittansicht des Ventilkörpers von 40 entlang von Linie 43-43 von 40 betrachtet.
44 ist eine perspektivische Draufsicht eines Ventilkörpers einer anderen alternativen Ausführungsform.
45 ist eine Querschnittansicht des Ventilkörpers von 44 entlang von Linie 45-45 von 44 betrachtet.
46 ist eine Seitenansicht eines Abschnitts der Innenfläche des Ventilkörpers, die einen Ventilanschluss von 44 veranschaulicht.
47 ist eine Querschnittansicht des Ventilkörpers von 44 entlang von Linie 47-47 von 44 betrachtet.
48 ist eine perspektivische Draufsicht eines Ventilkörpers einer alternativen Ausführungsform.
49 ist eine Querschnittansicht des Ventilkörpers von 48 entlang von Linie 49-49 von 48 betrachtet.
50 ist eine Seitenansicht eines Abschnitts der Innenfläche des Ventilkörpers, die einen Ventilanschluss von 48 veranschaulicht.
51 ist eine Querschnittansicht des Ventilkörpers von 48 entlang von Linie 51-51 von 35 betrachtet.
52 ist eine perspektivische Draufsicht eines Ventilkörpers einer anderen alternativen Ausführungsform.
53 ist eine Querschnittansicht des Ventilkörpers von 52 entlang von Linie 53-53 von 52 betrachtet.
54 ist eine Seitenansicht eines Abschnitts der Innenfläche des Ventilkörpers, die einen Ventilanschluss von 52 veranschaulicht.
55 ist eine Querschnittansicht des Ventilkörpers von 52 entlang von Linie 55-55 von 52 betrachtet.
56 ist eine perspektivische Draufsicht eines Ventilkörpers einer anderen alternativen Ausführungsform.
57 ist eine Querschnittansicht des Ventilkörpers von 56 entlang von Linie 57-57 von 56 betrachtet.
58 ist eine Seitenansicht eines Abschnitts der Innenfläche des Ventilkörpers, die einen Ventilanschluss von 56 veranschaulicht.
59 ist eine Querschnittansicht des Ventilkörpers von 56 entlang von Linie 59-59 von 56 betrachtet.

Ausführliche Beschreibung
In Bezug auf 1-4 weist eine Fluidventilbaugruppe 1 ein Fluidventil 2 auf und einen Aktor 200, der verwendet wird, um das Fluidventil 2 zu betätigen. Die Fluidventilbaugruppe 1 kann zum Beispiel verwendet werden, um die Verteilung und den Fluss von Kältemittel in einem Fahrzeugkühlungssystem zu steuern. Das Fluidventil 2 ist ein Drehverschlussventil. Das Drehverschlussventil 2 ist an dem Aktorgehäuse 202 befestigt und weist eine Verschlussbaugruppe 60 auf, die in einem Ventilkörper 4 angeordnet ist und sich relativ dazu um eine Drehachse 64 dreht. Der Ventilkörper 4 weist drei Ventilanschlüsse 24, 26, 28 auf und die Drehausrichtung der Verschlussbaugruppe 60 relativ zu dem Ventilkörper 4 wird mittels des Aktors 200 eingestellt. Die Drehausrichtung der Verschlussbaugruppe 60 relativ zu dem Ventilkörper 4 bestimmt einen oder mehrere Fluidpfade durch entsprechende der Ventilanschlüsse 24, 26, 28. Das Drehverschlussventil 2 weist eine einzelne, elastische Ventildichtung 130 auf, die eine fluiddichte Dichtung zwischen dem Ventilkörper 4 und der Verschlussbaugruppe 60 bereitstellt. Die Dichtung 130 wird auf einem Verschluss 62 der Verschlussbaugruppe 60 getragen und nutzt den Fluiddruck innerhalb des Ventilkörpers 4, um Dichtung zwischen dem Ventilkörper 4 und dem Verschluss 62 zu erleichtern. Die Ventildichtung 130 wird derart implementiert, dass Drehmomentanforderungen zur Verschlussdrehung verringert werden, wie unten im Detail besprochen wird.
Verweise hierin auf Richtungen, wie aufwärts, abwärts, obere, untere, oberste, unterste, vordere oder hintere, werden in Bezug auf die Ausrichtung der in 1 gezeigten Fluidventilbaugruppe vorgenommen. Die Verweise auf Richtungen sind relativ und sollen nicht begrenzend sein, und es wird daher verstanden, dass die Fluidventilbaugruppe in anderen Ausrichtungen als der in 1 gezeigten Ausrichtung verwendet werden kann.
Der Aktor 200 weist das Aktorgehäuse 202, einen Elektromotor 220, der innerhalb des Aktorgehäuses 202 angeordnet ist, und einen Zahnradsatz 224, der den Motor 220 mit dem Fluidventil 2 verbindet, auf. Der Zahnradsatz 224 ist dazu ausgebildet, die Drehgeschwindigkeit der Motorausgangswelle 222 zu verringern und die Verschlussbaugruppe 60 um eine Drehachse 64 zu drehen. Das Aktorgehäuse 202 weist einen flachen, schalenähnlichen Behälter 302 und eine Abdeckung 340, die ein offenes Ende des Behälters 302 verschließt, auf. Der Elektromotor 220, der Zahnradsatz 224 und eine Leiterplatte 240, die eine Steuereinheit (nicht gezeigt) aufweist, werden innerhalb des Aktorgehäuses 202 getragen, zum Beispiel mittels Stehern, die von sowohl dem Behälter 302 als auch der Abdeckung 340 vorragen. Elektrisch leitfähige Stifte 242 stellen eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte 240 und einem elektrischen Verbinder 210, der von einer Seitenwand 306 des Behälters 302 nach außen vorragt, bereit. Zusätzlich verbindet ein Paar elektrisch leitfähiger Anschlussdrähte (nicht gezeigt) die Leiterplatte 240 mit dem Motor 220.
Eine Ausgangswelle des Zahnradsatzes 224, z.B. die Ventilantriebswelle 236, erstreckt sich durch eine Öffnung in einem Boden 304 des Behälters 302 und in den Ventilkörper 4, wo sie mit dem Verschluss 62 der Verschlussbaugruppe 60 eingreift, wie weiter unten besprochen wird. Die Ventilantriebswelle 236 wird von einer Buchse 239 zur Drehung um die Drehachse 64 getragen. Die gegenüberliegenden Enden des Lagers 239 sind mit Wellendichtungen 238 abgedichtet. Die Buchse 239 und Dichtungen 238 sind in einem hohlen Knopf 308 angeordnet, der nach innen, z.B. zu der Abdeckung 340, von dem Behälterboden 304 vorragt.
Das Drehverschlussfluidventil 2 weist den Ventilkörper 4 auf und die Verschlussbaugruppe 60, die in dem Ventilkörper 4 angeordnet ist und sich relativ dazu dreht. Der Ventilkörper 4 weist eine Basis 10 und eine Seitenwand 8 auf. Die Seitenwand 8 ist an einem Ende an eine Peripherie der Basis 10 angeschlossen und die Seitenwand 8 umgibt die Basis 10. Die Seitenwand 8 und die Basis 10 bilden gemeinsam eine im Allgemeinen becherförmige Struktur, die eine Ventilverschlusskammer 6 darin definiert. Ein freies Ende 20 der Seitenwand 8 (z.B. das Ende der Seitenwand 8, das von der Basis 10 beabstandet ist) liegt an der Außenfläche des Behälterbodens 304 an. Die Grenzfläche zwischen Seitenwand 8 des Ventilkörpers 4 und der Außenfläche des Behälterbodens 304 ist mittels eines O-Rings 322 abgedichtet, der das freie Seitenwandende 20 umschließt.
Der Ventilkörper 4 weist einen zylindrischen Stumpf 12 auf, der von der Basis 10 in einer Richtung zu dem Aktorgehäuse 202 vorragt. Der Stumpf 12 ist auf der Basis 10 zentriert und koaxial mit der Drehachse 64. Der Stumpf 12 wird in einer zylindrischen Vertiefung 78 aufgenommen, die in dem Verschluss 62 bereitgestellt ist. Der Stumpf 12 zentriert die Verschlussbaugruppe 60 innerhalb der Ventilverschlusskammer 6 und die Verschlussbaugruppe 60 wird angetrieben, sich auf dem Stumpf 12 um die Drehachse 64 mittels der Ventilantriebswelle 236 zu drehen, wie weiter unten besprochen wird.
Der Ventilkörper 4 weist einen Anschlag 14 auf, der von der Basis 10 in einer Richtung zu dem Aktorgehäuse 202 vorragt. Der Anschlag 14 liegt zwischen dem Stumpf 12 und der Seitenwand 8 und weist die Form eines im Allgemeinen rechteckigen Prismas auf, in dem gegenüberliegende Längsseiten 15, 16 des Prismas mit einem Radius des Ventilkörpers 4 abgeglichen sind. In gewissen Drehausrichtungen der Verschlussbaugruppe 60 relativ zu dem Ventilkörper 4, greift der Anschlag 14 mit einer Rippe 72 ein, die von einer Außenfläche des Ventilkörpers 4 vorragt, wie weiter unten besprochen wird.
In der veranschaulichten Ausführungsform hat der Ventilkörper 4 drei Ventilanschlüsse, die einen ersten Ventilanschluss 24, einen zweiten Ventilanschluss 26 und einen dritten Ventilanschluss 28 aufweisen. Jeder der Ventilanschlüsse 24, 26, 28 weist ein Rohr 30 auf, das von der Seitenwand 8 nach außen vorragt und mit der Ventilverschlusskammer 6 kommuniziert. Obwohl sich eine Länge jedes Ventilanschlusses unterscheiden kann, hat jeder Ventilanschluss 24, 26, 28 dieselbe Querschnittform und Querschnittabmessung. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Rohre 30, die die Ventilanschlüsse 24, 26, 28 bilden, zylindrische Rohre und jeder Ventilanschluss 24, 26, 28 bildet eine kreisförmige Öffnung 34 bei der Schnittstelle mit der Ventilkörperseitenwand 8.
Die Ventilanschlüsse 24, 26, 28 sind an beabstandeten Stellen um einen Umfang der Seitenwand 8 bereitgestellt. In der veranschaulichten Ausführungsform sind der erste und der zweite Ventilanschluss 24, 26 koaxial mit einer ersten Ventilkörperquerachse 32 und sind an diametral gegenüberliegenden Seiten des Ventilkörpers 4 bereitgestellt. Der dritte Ventilanschluss 28 ist koaxial mit einer zweiten Ventilkörperquerachse 36, wo die zweite Ventilkörperquerachse 36 senkrecht zu der ersten Ventilkörperquerachse 32 ist. Als ein Resultat ist der dritte Ventilanschluss 28 auf halbem Weg zwischen dem ersten und dem zweiten Ventilanschluss 24, 26 entlang eines Umfangs der Ventilkörperseitenwand 8 angeordnet. Die erste und die zweite Ventilkörperachse 32, 36 schneiden die Drehachse 64 und einander und sind senkrecht zu der Drehachse 64. Als ein Resultat ruhen die Ventilanschlüsse 24, 26, 28 in einer einzelnen Ebene, die senkrecht zu der Drehachse 64 der Verschlussbaugruppe 60 ist.
In Bezug auf 5-11 weist die Verschlussbaugruppe 60 den Verschluss 62, die Dichtung 130, die in einer in dem Stecker 62 bereitgestellten Kerbe 106 sitzt, und ein elastisches Bauteil 160, das in der Kerbe 106 angeordnet ist und die Dichtung 130 zu dem Ventilkörper 4 vorspannt, auf.
Der Verschluss 62 ist ein im Allgemeinen zylindrisches Bauteil, das ein erstes Ende 66 aufweist, das zu dem Aktorgehäuse 202 zeigt, und ein gegenüberliegendes zweites Ende 68, das parallel zu dem ersten Ende 66 ist und zu einer Innenfläche der Ventilkörperbasis 10 zeigt. Der Verschluss 62 weist eine Seitenfläche 70 auf, die zu einer Innenfläche der Ventilkörperseitenwand 8 zeigt.
Das erste Ende 66 des Verschlusses 62 weist eine mittig gelegene erste Vertiefung 74 auf, die dazu ausgebildet ist, die Ventilantriebswelle 236 aufzunehmen und mechanisch damit einzugreifen. Obwohl die erste Vertiefung 74 eine Innenfläche hat, die im Allgemeinen zylindrisch ist, weist die Vertiefungsinnenfläche einen flachen Abschnitt 76 auf, der zu der Drehachse 64 zeigt. Wenn die Verschlussbaugruppe 60 mit der Ventilantriebswelle 236 zusammengesetzt wird, wird ein Ende der Ventilantriebswelle 236 in der ersten Vertiefung 74 angeordnet und ein flacher Abschnitt 235, der an der Ventilantriebswelle 236 bereitgestellt ist, liegt an dem ersten flachen Vertiefungsabschnitt 76 an. Wenn die Ventilantriebswelle 236 durch den Motor 220 betätigt wird, gestattet der Eingriff zwischen den jeweiligen flachen Abschnitten 76, 235 der Ventilantriebswelle 236, den Verschluss 62 um die Drehachse 64 zu drehen.
Das zweite Ende 68 des Verschlusses 62 weist eine mittig gelegene zweite Vertiefung 78 auf, die dazu ausgebildet ist, den Stumpf 12 aufzunehmen. Die zweite Vertiefung 78 weist eine zylindrische Innenfläche auf, die bemessen ist, den Stumpf 12 in einer Spielpassung aufzunehmen. Der Stumpf 12 dient als eine Spindel, auf der der Verschluss 62 umläuft.
Das zweite Ende 68 des Verschlusses 62 weist eine längliche Rippe 72 auf, die zu der Ventilkörperbasis 10 vorragt. Die Rippe 72 ist ein linearer Fortsatz, der mit einem Radius des Ventilkörpers 4 abgeglichen ist. In gewissen Drehausrichtungen der Verschlussbaugruppe 60 relativ zu dem Ventilkörper 4 greift die Rippe 72 mit dem Anschlag 14 ein, der auf der Basis 10 des Ventilkörpers 4 bereitgestellt ist. Die Interaktion zwischen der Rippe 72 und dem Anschlag 14 kann Überdrehung der Verschlussbaugruppe 60 relativ zu dem Ventilkörper 4 verhindern. Zusätzlich können in manchen Ausführungsformen gewisse Steuerelektroniken (nicht gezeigt), aufweisend zum Beispiel einen Ventilverschlusspositionssensor, vorbereitet werden, indem der Verschluss 62 relativ zu dem Ventilkörper 4 gedreht wird, bis die Rippe 72 mit dem Anschlag 14 eingreift, während gleichzeitig ein Sensor verwendet wird, um die Drehausrichtung des Verschlusses 62 zu erfassen.
Der Verschluss 62 weist eine lineare erste Kerbe 84 auf, die sich diametral durch den Verschluss 62 in einer Richtung senkrecht zu der Drehachse 64 erstreckt. Die erste Kerbe 84 definiert eine „U“-Form, die sich bei einem Umfang der Seitenfläche 70 derart öffnet, dass die erste Kerbe 84 sich zu der Ventilkörperseitenwand 8 zeigend öffnet. Die erste Kerbe 84 ist koaxial mit einer ersten Verschlussquerachse 86, die senkrecht zu der Drehachse 64 ist und diese schneidet. In manchen Drehausrichtungen der Verschlussbaugruppe 60 relativ zu dem Ventilkörper 4, zum Beispiel wenn die erste Verschlussquerachse 86 parallel zu der ersten Ventilkörperquerachse 32 ist, stellt die erste Kerbe 84 einen Abschnitt eines Fluiddurchlasses 88 bereit, der sich zwischen dem ersten Ventilanschluss 24 und dem zweiten Ventilanschluss 26 erstreckt.
Die Seitenfläche 70 des Verschlusses 62 ist an einer Seite des Verschlusses 62 abgeschnitten, die der ersten Kerbe 84 gegenüberliegt, wodurch die Seitenfläche 70 einen planaren Abschnitt 80 hat. Der Verschluss 62 weist einen hohlen, röhrenförmigen Fortsatz 94 auf, der von dem planaren Abschnitt 80 nach außen vorragt. Der röhrenförmige Fortsatz 94 ist relativ dünnwandig und eine Innenfläche des röhrenförmigen Fortsatzes 94 definiert ein Blindloch 100. Der röhrenförmige Fortsatz 94 ist koaxial mit einer zweiten Verschlussquerachse 90, die sowohl zu der ersten Verschlussquerachse 86 als auch der Drehachse 64 senkrecht ist und diese schneidet. Der röhrenförmige Fortsatz 94 öffnet sich zu der Ventilkörperseitenwand 8 zeigend, und ein schmaler Spalt g (2) besteht zwischen einem Abschlussende 98 des röhrenförmigen Fortsatzes 94 und der Ventilkörperseitenwand 8. Der Spalt g ist derart bemessen, dass es keine Beeinträchtigung zwischen dem röhrenförmigen Fortsatz 94 und der Ventilkörperseitenwand 8 während Drehung des Verschlusses 62 gibt, und um Fluidfluss zu erlauben, zwischen dem röhrenförmigen Fortsatz 94 und der Ventilkörperseitenwand 8 aufzutreten.
Der röhrenförmige Fortsatz 94 hat eine Querschnittform und -abmessung, die der Form und Abmessung der Ventilanschlüsse 24, 26, 28 entspricht. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Ventilanschlüsse 24, 26, 28 zylindrische Rohre 30. Daher sind der röhrenförmige Fortsatz 94 und das Blindloch 100, das durch die Innenfläche des röhrenförmigen Fortsatzes 94 definiert ist, zylinderförmig und haben einen Durchmesser, der gleich oder größer als ein Durchmesser der kreisförmigen Öffnungen 34 in der Ventilkörperseitenwand 8 ist, die mit den Ventilanschlüssen 24, 26, 28 verknüpft sind.
Der Verschluss 62 weist einen Mantel 110 auf, der den röhrenförmigen Fortsatz 94 umgibt, ist koaxial mit dem röhrenförmigen Fortsatz 94 und ist von dem röhrenförmigen Fortsatz 94 beabstandet. Wie der röhrenförmige Fortsatz 94 hat der Mantel 110 eine zylindrische Form. Der Mantel 110 und der röhrenförmige Fortsatz 94 haben jeweils eine nichteinheitliche Länge ℓp, um die zylindrische Form der Ventilkörperinnenfläche 18 zu beherbergen, wo die Länge ℓp des Mantels 110 und des röhrenförmigen Fortsatzes 94 einer Abmessung in einer Richtung parallel zu der zweiten Querachse 90 entspricht. Insbesondere haben der Mantel 110 und der röhrenförmige Fortsatz 94 jeweils eine maximale Länge ℓp1 bei Abschnitten, die am nächsten zu dem ersten und dem zweiten Ende 66, 68 des Ventilverschlusses sind, und eine minimale Länge ℓp2 bei Abschnitten, die auf halben Weg zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 66, 68 des Ventilverschlusses angeordnet sind.
Der Raum zwischen dem röhrenförmigen Fortsatz 94 und dem Mantel 110 definiert eine ringförmige zweite Kerbe 106, die den röhrenförmigen Fortsatz 94 umgibt. Die zweite Kerbe 106 hat eine Kerbeninnenwand 108, die sie sich mit dem röhrenförmigen Fortsatz 94 teilt, und eine Kerbenaußenwand 112, die sie sich mit dem Mantel 110 teilt. Zusätzlich hat die zweite Kerbe 106 ein Kerbenblindende 114. Obwohl in der veranschaulichten Ausführungsform das Kerbenblindende 114 ein Abschnitt des planaren Abschnitts 80 der Ventilverschlussseitenfläche 70 ist, ist es nicht auf diese Konfiguration begrenzt. Die zweite Kerbe 106 nimmt die Dichtung 130 auf und stellt mechanische Auflage für die Dichtung 130 während Drehung der Verschlussbaugruppe 60 relativ zu dem Ventilkörper 4 bereit.
Die ringförmige Dichtung 130 ist in der zweiten Kerbe 106 angeordnet. Die Dichtung 130 hat eine Dichtungsaußenfläche 136, die zu der Kerbenaußenwand 112 zeigt, und eine Dichtungsinnenfläche 138, die zu der Kerbeninnenwand 108 zeigt. Die Dichtung 130 hat auch ein erstes Ende 132, das zu der Ventilkörperseitenwand 8 zeigt, und ein zweites Ende 134, das dem ersten Ende 132 gegenüberliegt und zu dem Kerbenblindende 114 zeigt. Die Dichtungsaußen- und Innenfläche 136, 138 können Flächenmerkmale aufweisen, die Abmessungstoleranzen verringern, die zur effektiven Dichtung nötig sind, Reibung zwischen der Dichtung 130 und der Kerbeninnen- und Außenwand 108, 112 verringern, und die Dichtung 130 während Drehung des Verschlusses 62 relativ zu dem Ventilkörper 4 mechanisch tragen. Zum Beispiel, in der veranschaulichten Ausführungsform, weist die Dichtungsaußenfläche 136 einen ringförmigen, außenumlaufenden Wulst 140 (z.B. einen Wulst) auf, der nach außen vorragt und sich um einen Außenumfang der Dichtung 130 erstreckt. Zusätzlich weist die Dichtungsinnenfläche 138 einen ringförmigen, innenumlaufenden Wulst 146 (z.B. einen Wulst) auf, der nach innen vorragt und sich um einen Innenumfang der Dichtung 130 erstreckt.
Die Dichtung 130 hat eine nichteinheitliche Länge ℓs, um die zylindrische Form der Ventilkörperinnenfläche 18 zu beherbergen, wo die Länge ℓs der Dichtung 130 einem Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtungsende 132, 134 entspricht. Insbesondere hat die Dichtung 130 eine maximale Länge ℓs1 bei ersten Abschnitten 152 der Dichtung 130, die am nächsten zu dem ersten und dem zweiten Ventilverschlussende 66, 68 sind (z.B. bei der Oberseite und dem Boden der Dichtung 130 in Bezug auf die Ausrichtung der Dichtung 130, die in 8 gezeigt wird). Zusätzlich hat die Dichtung 130 eine minimale Länge ℓs2 bei zweiten Abschnitten 154 der Dichtung 130, wo die zweiten Abschnitte 154 auf halben Weg zwischen den ersten Abschnitten 152 (z.B. auf halbem Weg zwischen der Oberseite und dem Boden der Dichtung 130 in Bezug auf die Ausrichtung der Dichtung 130, die in 8 gezeigt wird) angeordnet sind.
Das erste Dichtungsende 132 weist eine erste Kante 142 auf, die bei einer Schnittstelle des ersten Dichtungsendes 132 und der Außenfläche 136 der Dichtung 130 liegt, und eine zweite Kante 144, die bei einer Schnittstelle des ersten Dichtungsendes 132 und der Innenfläche 138 der Dichtung 130 liegt. Zusätzlich weist das erste Dichtungsende einen ringförmigen Hohlraum 156 auf, der relativ sowohl zu der ersten Kante 142 als auch der zweiten Kante 144 vertieft ist. Als ein Resultat hat das erste Dichtungsende 132 eine flache „V“-Form, die sicherstellt, dass Kontakt zwischen der Dichtung 130 und der Ventilkörperinnenfläche 18 bei dem Außen- und Innendurchmesser der Dichtung 130 auftritt. Vorteilhafterweise gestattet die flache „V“-Form der Dichtung auch, eine Flächenwischwirkung bereitzustellen, wenn die Verschlussbaugruppe 60 relativ zu dem Ventilkörper 4 gedreht wird, was Partikel daran hindert, zwischen das erste Dichtungsende 132 und die Ventilkörperinnenfläche 18 zu gelangen, die Schaden verursachen könnten. In manchen Ausführungsformen können sich die erste und die zweite Kante 142, 144 im Laufe der Zeit derart „einlaufen“, dass das erste Dichtungsende 132 schließlich der Form der Ventilkörperinnenfläche 18 entspricht.
Die Dichtung 130 ist aus einem elastischen Material gebildet, das mit dem Fluid kompatibel ist, das durch das Fluidventil 2 fließt, und die Anforderungen für Betriebstemperatur und Haltbarkeit erfüllt. Zum Beispiel ist für ein Fluidventil, das verwendet wird, um Fluid in einem Fahrzeugkühlungssystem zu steuern, die Dichtung 130 aus einem Elastomer gebildet, das mit Fahrzeugkältemittel kompatibel ist.
In manchen Ausführungsformen kann das erste Dichtungsende 132 eine reibungsarme Beschichtung aufweisen, wodurch das erste Dichtungsende 132 einen niedrigeren Reibungskoeffizienten als der Rest der Dichtung 130 hat, aufweisend die Dichtungsaußen- und Innenfläche 136, 138 und das zweite Dichtungsende 134. In anderen Ausführungsformen ist die Gänze der Dichtung 130 mit einer Beschichtung beschichtet, die relativ zu dem Elastomer, das verwendet wird, um die Dichtung 130 zu bilden, reibungsarm ist. In einem nichtbegrenzenden Beispiel ist die Dichtung 130 aus einem Elastomer gebildet und die Beschichtung ist aus einem Polytetrafluorethylen (PTFE) gebildet. Indem die Dichtung 130 mit einer reibungsarmen Beschichtung bereitgestellt wird, wird das benötigte Drehmoment, um das Fluidventil 2 zu betreiben, verringert.
In manchen Ausführungsformen kann als eine Alternative zu einer reibungsarmen Beschichtung die Dichtung 130 ein „ausblühendes“ Material aufweisen. Zum Beispiel kann das ausblühende Material ein Wachs sein, das in der Dichtung 130 eingearbeitet ist und das im Laufe der Zeit aus der Dichtung 130 sickert. In diesem Beispiel kann das Wachs die Dichtung 130 beschichten und als ein Schmiermittel dienen, das Reibung verringert.
Das elastische Bauteil 160 ist in der zweiten Kerbe 106 angeordnet, um zwischen der Dichtung 130 und dem zweiten Kerbenblindende 114 zu liegen. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das elastische Bauteil 160 eine Feder, wie eine Sprungfeder, eine Wellenfeder oder eine Wellenbeilegscheibe. Das elastische Bauteil 160 kann aus rostfreiem Stahl gebildet sein, ist aber nicht auf dieses Material begrenzt. Das elastische Bauteil 160 stellt eine Federkraft Fs bereit, die gegen das zweite Dichtungsende 134 in einer Richtung parallel zu der zweiten Verschlussquerachse 90 gerichtet ist. Mit anderen Worten, das elastische Bauteil 160 spannt die Dichtung 130 elastisch zu und entgegen der Ventilkörperinnenfläche 18 vor. Das elastische Bauteil 160 ermöglicht der Dichtung 130 eine fluiddichte Dichtungsfunktion unter Bedingungen bereitzustellen, wenn es über das Fluidventil 2 einen niedrigen Druckunterschied gibt, wie weiter unten besprochen wird.
In Bezug auf 10-11 steuert in Verwendung die Ausrichtung der Verschlussbaugruppe 60 innerhalb des Ventilkörpers 4 den Fluidfluss durch die Ventilanschlüsse 24, 26, 28. Zum Beispiel kann unter manchen Betriebsbedingungen die Verschlussbaugruppe 60 derart in dem Ventilkörper 4 angeordnet sein, dass die erste Verschlussquerachse 86 mit der ersten Ventilkörperquerachse 32 abgeglichen ist. Als ein Resultat ist die erste Kerbe 84 mit dem ersten und dem zweiten Ventilanschluss 24, 26 abgeglichen und stellt einen Abschnitt des Fluiddurchlasses 88 bereit, der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Ventilanschluss 24, 26 erstreckt, wodurch der erste und der zweite Ventilanschluss offen sind. In dieser Ausrichtung ist das Blindloch 100 mit dem dritten Ventilanschluss 28 abgeglichen. Wenn das Blindloch 100 mit dem dritten Ventilanschluss 28 abgeglichen ist, umgibt die Dichtung 130 die Öffnung 34, die mit dem dritten Ventilanschluss 28 verknüpft ist, und bildet eine fluiddichte Dichtung sowohl mit dem Ventilkörper 4 als auch dem Verschluss 62. Als ein Resultat wird der dritte Ventilanschluss 28 geschlossen. Zusätzlich untertrennt die Dichtung 130 die Ventilverschlusskammer 6 in eine erste Kammer 38, die im Allgemeinen an eine Außenfläche der Dichtung 130 angrenzt, und eine zweite Kammer 40, die im Allgemeinen an eine Innenfläche der Dichtung 130 angrenzt. Die Dichtung 130 stellt eine fluiddichte Dichtung zwischen der ersten Kammer 38 und der zweiten Kammer 40 bereit, die unten in Bezug auf 12A und 13A besprochen werden.
Die Dichtung 130 nutzt den Fluiddruck innerhalb des Fluidventils 2, um die fluiddichte Dichtung zwischen dem Ventilverschluss 62 und dem Ventilkörper 4 bereitzustellen. Insbesondere wird die fluiddichte Dichtung erzielt, wenn es einen Druckunterschied zwischen dem Fluid in der ersten Kammer 38 und dem Fluid in der zweiten Kammer 40 gibt. Zusätzlich variieren die Grenzen der ersten Kammer 38 und der zweiten Kammer 40 und hängen von Ventilbetriebsbedingungen ab, aufweisend Ventilverschlussausrichtung und Fluiddruckunterschiede, wie weiter unten besprochen wird.
In Bezug auf 12A-14 gibt es einen Druckunterschied über die Dichtung 130 unter gewissen Ventilbetriebsbedingungen. Wenn es einen Druckunterschied über die Dichtung 130 gibt, ist die Dichtung 130 ausreichend elastisch, um sich radial innerhalb der zweiten Kerbe 106 auszudehnen oder zusammenzuziehen, abhängig von dem Druckunterschied. Während Zusammenziehens der Dichtung 130 (12A und 12B) nimmt der Dichtungsdurchmesser ab und der innenumlaufende Wulst 146 der Dichtung 130 bildet eine fluiddichte Dichtung mit der zweiten Kerbeninnenwand 108. Während Ausdehnung der Dichtung 130 (13A und 13B) steigt der Dichtungsdurchmesser und der außenumlaufende Wulst 140 der Dichtung 130 bildet eine fluiddichte Dichtung mit der zweiten Kerbenaußenwand 112.
Während Zusammenziehens der Dichtung 130, unterteilt der dichtungsinnenumlaufende Wulst 146 die Ventilverschlusskammer 6 in die erste Kammer 38 und die zweite Kammer 40 (12A). In diesem Fall weist die erste Kammer 38 das Volumen auf, das von dem Fluiddurchlass 88 und dem Spalt g definiert ist. Zusätzlich weist die erste Kammer 38 das Volumen der zweiten Kerbe 106 auf, das zwischen dem dichtungsinnenumlaufenden Wulst 146, der Dichtungsaußenfläche 136, dem zweiten Kerbenblindende 114 und der zweiten Kerbenaußenwand 112 definiert ist. Die zweite Kammer 40 weist das Volumen auf, das von dem Blindloch 100 definiert wird, und das Volumen der zweiten Kerbe 106, das zwischen dem dichtungsinnenumlaufenden Wulst 146, der Dichtungsinnenfläche 138 und der zweiten Kerbeninnenwand 108 definiert ist.
Während Ausdehnung der Dichtung 130, unterteilt der dichtungsaußenumlaufende Wulst 140 die Ventilverschlusskammer 6 in die erste Kammer 38 und die zweite Kammer 40 (13A). In diesem Fall weist die erste Kammer 38 den Fluiddurchlass 88 und den Spalt g auf. Zusätzlich weist die erste Kammer 38 das Volumen der zweiten Kerbe 106 auf, das zwischen dem dichtungsaußenumlaufenden Wulst 140, der Dichtungsaußenfläche 136 und der zweiten Kerbenaußenwand 112 definiert ist. Die zweite Kammer 40 weist das Volumen auf, das von dem Blindloch 100 definiert ist. Zusätzlich weist die zweite Kammer 40 das Volumen der zweiten Kerbe 106 auf, das zwischen dem dichtungsaußenumlaufenden Wulst 140, der Dichtungsinnenfläche 138, dem zweiten Kerbenblindende 114 und der zweiten Kerbeninnenwand 108 definiert ist.
Wenn die Verschlussbaugruppe 60 derart relativ zu dem Ventilkörper 4 ausgerichtet ist, dass der Fluiddurchlass 88 mit dem ersten und dem zweiten Ventilanschluss 24, 26 abgeglichen ist und sich zwischen ihnen erstreckt, sind der erste und der zweite Ventilanschluss 24, 26 offen und der dritte Ventilanschluss 28 ist geschlossen. In dieser Konfiguration hat die erste Kammer 38 einen höheren Druck als die zweite Kammer 40. Wenn ein Fluiddruck in der ersten Kammer 38 größer als der Fluiddruck innerhalb der zweiten Kammer 40 ist, stellt das Fluid mit relativ höherem Druck, das von der ersten Kammer 38 in die zweite Kerbe 106 gelangt, eine Fluidkraft Ff bereit, die gegen die Dichtungsaußenfläche 136 in einer Richtung senkrecht zu, und hin zu, der zweiten Verschlussquerachse 90 gerichtet ist. Als ein Resultat der nach innen gerichteten Fluidkraft Ff, zieht sich die Dichtung 130 radial derart zusammen, dass der dichtungsinnenumlaufende Wulst 146 die Kerbeninnenwand 108 berührt und eine fluiddichte Dichtung mit der Kerbeninnenwand 108 bildet (12B). Gleichzeitig wird die Dichtung 130 von dem elastischen Bauteil 160 (Fs) und von der Kraft von Fluid, das zwischen dem zweiten Dichtungsende 134 und dem zweiten Kerbenblindende 114 vorhanden ist, (Ff) gegen den Ventilkörper 4 geführt, wo die Kraft des Fluids Ff gegen das zweite Dichtungsende 134 größer als die Federkraft Fs gegen das zweite Dichtungsende 134 ist. Als ein Resultat wird eine fluiddichte Dichtung zwischen dem ersten Dichtungsende 132 und der Ventilkörperinnenfläche 18 bereitgestellt.
Wenn ein Fluiddruck in der ersten Kammer 38 niedriger als der Fluiddruck innerhalb der zweiten Kammer 40 ist, stellt das Fluid mit relativ hohem Druck, das von der zweiten Kammer 40 in die zweite Kerbe 106 gelangt, eine Fluidkraft Ff bereit, die gegen die Dichtungsinnenfläche 138 in einer Richtung senkrecht zu, und weg von, der zweiten Verschlussquerachse 90 gerichtet ist. Als ein Resultat der nach außen gerichteten Fluidkraft Ff dehnt sich die Dichtung 130 derart radial aus, dass der dichtungsaußenumlaufende Wulst 140 die Kerbenaußenwand 112 berührt und eine fluiddichte Dichtung mit der Kerbenaußenwand 112 bildet (13B). Gleichzeitig wird die Dichtung 130 von dem elastischen Bauteil 160 und von der Kraft von Fluid, das zwischen dem zweiten Dichtungsende 134 und dem zweiten Kerbenblindende 114 vorhanden ist, (Ff) gegen den Ventilkörper 4 geführt, wo die Kraft des Fluids Ff gegen das zweite Dichtungsende 134 größer als die Federkraft Fs gegen das zweite Dichtungsende 134 ist. Als ein Resultat wird eine fluiddichte Dichtung zwischen dem ersten Dichtungsende 132 und der Ventilkörperinnenfläche 18 bereitgestellt.
In Verwendung tritt eine Bedingung auf, bei der es keinen Druckunterschied über das Fluidventil 2 gibt, wenn die Verschlussbaugruppe 60 in einer teilweise offenen Position ist (14). In der teilweise offenen Position ist die Verschlussbaugruppe 60 relativ zu dem Ventilkörper 4 derart ausgerichtet, dass erste und zweite Verschlussquerachsen 86, 90 nicht mit der ersten und der zweiten Ventilkörperquerachse 32, 36 abgeglichen sind (z.B. nicht mit den Ventilanschlüssen 24, 26, 28 abgeglichen sind). Dies tritt zum Beispiel auf, wenn die Ventilanschlüsse 24, 26, 28 zwischen einem offenen Zustand und einem geschlossenen Zustand übergehen.
Die Dichtung 130 ist derart bemessen, dass wenn die Dichtung 130 frei von äußeren Kräften ist, der Dichtungsinnendurchmesser d1 größer als ein Durchmesser der Kerbeninnenwand 108 ist (z.B. größer als ein Durchmesser des röhrenförmigen Fortsatzes 94) und der Dichtungsaußendurchmesser d2 geringer als ein Durchmesser der Kerbenaußenwand 112 ist (z.B. geringer als ein Durchmesser des Mantels 110). Als ein Resultat, wenn es keinen Druckunterschied über das Fluidventil 2 gibt, schwebt die Dichtung 130 im Allgemeinen innerhalb der zweiten Kerbe 106 und Abstand kann zwischen der Dichtung 130 und einer oder beiden der Kerbeninnenwand 108 und Kerbenaußenwand 112 bestehen. In diesem Zustand führt das elastische Bauteil 160 die Dichtung 130 weiterhin derart gegen die Ventilkörperinnenfläche 18, dass Fluid in die zweite Kerbe 106 geführt wird und zwischen dem zweiten Dichtungsende 134 und dem zweiten Kerbenblindende 114 vorhanden ist. Das Fluid, das zwischen dem zweiten Dichtungsende 134 und dem zweiten Kerbenblindende 114 vorhanden ist, kann auch dazu beitragen, die Dichtung 130 gegen die Ventilkörperinnenfläche 18 zu führen. Wenn die Verschlussbaugruppe 60 zu einer Ausrichtung gedreht wird, in der das Blindloch 100 mit einem der Ventilanschlüsse 24, 26, 28 abgeglichen ist, wird ein Druckunterschied über das Fluidventil 2 aufgebaut und das Fluid, das in der zweiten Kerbe 106 angeordnet ist, erleichtert Bildung der fluiddichten Dichtung, wie zuvor in Bezug auf 12A-13B beschrieben wurde.
In Bezug auf 15-17 kann in manchen Ausführungsformen das Fluidventil 2 eine Verschlussbaugruppe 460 einer alternativen Ausführungsform aufweisen. Die in 15-17 veranschaulichte Verschlussbaugruppe 460 ist der in 1-14 veranschaulichten Verschlussbaugruppe 60 ähnlich und Elemente, die beiden Ausführungsformen gemein sind, werden mit gemeinsamen Bezugsnummern bezeichnet. Die in 15-17 veranschaulichte Verschlussbaugruppe 460 unterscheidet sich von der vorher beschriebenen Ausführungsform darin, dass sie einen starren Rückhaltering 480 aufweist, der dazu ausgebildet ist, die Dichtung 130 in der zweiten Kerbe 106 zurückzuhalten. Der Rückhaltering 480 weist ein erstes Ende 486 auf, das zu der Ventilkörperseitenwand 8 zeigt, und ein gegenüberliegendes zweites Ende 488, das zu dem Verschluss 462 zeigt. Das erste Rückhalteringende 486 ist relativ zu der zweiten Verschlussquerachse 90 angewinkelt, um eine fortlaufende Fläche zwischen zum Ventilkörper zeigenden Enden des röhrenförmigen Fortsatzes 94 und der Dichtung 130 zu bilden. Eine Außenfläche 482 des Rückhalterings 480 hat eine Spielpassung mit der Dichtungsinnenfläche 138. Zusätzlich wird eine Innenfläche 484 des Rückhalterings 490 in einem ringförmigen Ausschnitt 490, der in der Kerbeninnenwand 108 bereitgestellt ist, aufgenommen und hat eine Presspassung damit. Die Dicke des Rückhalterings 480 ist größer als die Tiefe des Ausschnitts 490, wodurch der Rückhaltering 480 relativ zu der Fläche der zweiten Kerbeninnenwand 108 radial nach außen vorragt. Als ein Resultat kann das zweite Rückhalteringende 488 mit dem dichtungsinnenumlaufenden Wulst 146 eingreifen und Verschiebung der Dichtung 130 zu der Ventilkörperinnenfläche 18 begrenzen.
In Bezug auf 18-21 kann in manchen Ausführungsformen das Fluidventil 2 eine Verschlussbaugruppe 560 einer anderen alternativen Ausführungsform aufweisen, die einen Verschluss 562 einer alternativen Ausführungsform, das elastische Bauteil 160 und eine Dichtung 530 einer alternativen Ausführungsform, die in der zweiten Kerbe 106 sitzt, die in dem Verschluss 562 bereitgestellt ist, aufweist. Die in 18-21 veranschaulichte Verschlussbaugruppe 560 ist der in 1-14 veranschaulichten Verschlussbaugruppe 60 ähnlich und Elemente, die beiden Ausführungsformen gemein sind, werden mit gemeinsamen Bezugsnummern bezeichnet. Die in 18-21 veranschaulichte Verschlussbaugruppe 560 unterscheidet sich von der in 1-14 veranschaulichten Verschlussbaugruppe 60 darin, dass der Verschluss 562 und die Dichtung 530 Merkmale aufweisen, die dazu dienen, die Dichtung 530 innerhalb der zweiten Kerbe 106 des Verschlusses 562 zurückzuhalten. Insbesondere weist eine Fläche (z.B. die Außenwand 112) der zweiten Kerbe 106 erste Rückhaltestrukturen wie eine oder mehrere riegelaufnehmende Durchlassöffnungen 566 auf. Zusätzlich weist die Dichtung 530 eine zweite Rückhaltestruktur wie einen oder mehrere vorragende Riegel 532 auf, wo die Zahl von Riegeln 532, die auf der Dichtung 530 bereitgestellt sind, der Zahl von Durchlassöffnungen 566 entspricht, die in der zweiten Kerbenaußenwand 112 bereitgestellt sind. In der veranschaulichten Ausführungsform weist die Verschlussbaugruppe 560 vier Durchlassöffnungen 566 und vier Riegel 532 auf, ist aber nicht auf diese Zahl von Rückhaltestrukturen begrenzt. Die Zahl von Rückhaltestrukturen kann geringer oder größer als vier sein und wird durch die Anforderungen der spezifischen Anwendung bestimmt.
Die Durchlassöffnungen 566 sind in einer Umfangsrichtung des Mantels 510 länglich und voneinander entlang eines Umfangs des Mantels 510 beabstandet. Zusätzlich sind die Durchlassöffnungen 566 von dem ebenen Abschnitt 80 der Ventilverschlussseitenfläche 70 beabstandet. Der Mantel 510 weist auch einen rechteckigen, schlüsselaufnehmenden Ausschnitt 564 auf, der in dem zum Ventilkörper zeigenden Ende 515 des Mantels 510 bereitgestellt ist.
Die Dichtung 530 weist die Riegel 532 auf, die von der Dichtungsaußenfläche 136 nach außen vorragen. Die Riegel 532 sind in einer Umfangsrichtung der Dichtung 530 länglich und sind voneinander entlang eines Umfangs der Dichtung 530 beabstandet. Zusätzlich sind die Riegel 532 auf der Dichtungsaußenfläche 136 bei der Kante entsprechend dem zweiten Dichtungsende 134 positioniert. Jeder Riegel 532 hat eine angeschrägte Fläche 533, die zu dem Verschluss 562 zeigt. Die angeschrägte Fläche 533 erleichtert Einsatz der Dichtung 530 in die zweite Kerbe 106 während Zusammenbaus der Verschlussbaugruppe. Jeder Riegel 532 hat eine normale Fläche 535, die der angeschrägten Fläche 533 gegenüberliegt und senkrecht zu der Dichtungsaußenfläche 136 ist. In Verwendung, wenn die Dichtung 530 in der zweiten Kerbe 106 angeordnet ist, ragen die Riegel 532 in die Durchlassöffnungen 566 des Mantels 510 vor und die normale Fläche 535 jedes Riegels 532 greift mit einer Kante der entsprechenden Durchlassöffnung 566 ein. Der Eingriff zwischen den Riegeln 532 und den Durchlassöffnungen 566 dient dazu, die Dichtung 530 innerhalb der zweiten Kerbe 106 zurückzuhalten und Verschiebung der Dichtung 530 zu der Ventilkörperinnenfläche 18 zu begrenzen.
Die Dichtung 530 weist einen Schlüssel 534 auf, der von der Dichtungsaußenfläche 136 nach außen vorragt. Der Schlüssel 534 hat eine Form, die der Form des schlüsselaufnehmenden Ausschnitts 564 entspricht. In der veranschaulichten Ausführungsform hat der Schlüssel 534 die Form eines rechteckigen Prismas. Der Schlüssel 534 ist auf der Dichtungsaußenfläche 136 bei der Kante entsprechend dem zweiten Dichtungsende 134 positioniert. In Verwendung, wenn die Dichtung 530 in der zweiten Kerbe 106 angeordnet ist, wird der Schlüssel 534 innerhalb des schlüsselaufnehmenden Ausschnitts 564 des Mantels 510 aufgenommen. Der Eingriff zwischen dem Schlüssel 534 und dem schlüsselaufnehmenden Ausschnitt 564 dient dazu, die Dichtung 530 ordentlich relativ zu der zweiten Kerbe 106 während des Zusammenbaus der Verschlussbaugruppe auszurichten.
Die in 18-21 veranschaulichte Dichtung 530 unterscheidet sich weiter von der in 1-14 veranschaulichten Dichtung 130 darin, dass die Dichtung 530 den ringförmigen außenumlaufenden Wulst 140 nicht aufweist. Während Dichtungsausdehnung berührt die Dichtungsaußenfläche 136 die zweite Kerbenaußenwand 112 direkt und bildet eine fluiddichte Dichtung damit.
In Bezug auf 22-25 kann in manchen Ausführungsformen das Fluidventil 2 eine Verschlussbaugruppe 660 einer anderen alternativen Ausführungsform aufweisen, die einen Verschluss 662 einer anderen alternativen Ausführungsform, das elastische Bauteil 160 und die Dichtung 530 von 18-21 aufweist. Die Verschlussbaugruppe 660 weist Elemente auf, die den zuvor beschriebenen Ausführungsformen gemein sind, und gemeinsame Elemente werden mit gemeinsamen Bezugsnummern bezeichnet. Die in 22-25 veranschaulichte Verschlussbaugruppe 660 unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Verschlussbaugruppen 60, 460, 560 darin, dass die in 22-25 veranschaulichte Verschlussbaugruppe 660 zwei Dichtungen 530(1), 530(2) statt der einzelnen Dichtung 130 aufweist, die in den zuvor beschriebenen Verschlussbaugruppen 60, 460, 560 bereitgestellt ist. Die Verschlussbaugruppe 660 der 22-25 ist zur Verwendung, zum Beispiel, in einem Vierwegeventil (nicht gezeigt) geeignet.
Der Verschluss 662 weist eine Nabe 664 auf, die die Dichtungen 530(1), 530(2) trägt, wie weiter unten besprochen wird. Die Nabe 664 weist einen hohlen Stumpf 670 auf, der koaxial mit der Drehachse 64 ist. Das erste Ende 672 des Stumpfs 670 weist eine erste Vertiefung 674 auf, die dazu ausgebildet ist, die Ventilantriebswelle 236 aufzunehmen und mechanisch damit einzugreifen. Obwohl die erste Vertiefung 674 eine Innenfläche hat, die im Allgemeinen zylindrisch ist, weist die Vertiefungsinnenfläche einen flachen Abschnitt 676 auf, der zu der Drehachse 64 zeigt. Wenn die Verschlussbaugruppe 660 mit der Ventilantriebswelle 236 zusammengebaut wird, wird ein Ende der Ventilantriebswelle 236 in der ersten Vertiefung 674 angeordnet und der flache Abschnitt 235, der auf der Ventilantriebswelle 236 bereitgestellt ist, liegt an dem ersten flachen Vertiefungsabschnitt 676 an. Wenn die Ventilantriebswelle 236 von dem Motor 220 betätigt wird, gestattet der Eingriff zwischen den jeweiligen flachen Abschnitten 676, 235 der Ventilantriebswelle 236, den Verschluss 662 um die Drehachse 64 zu drehen.
Das zweite Ende 673 des Stumpfs 670 weist eine mittig gelegene zweite Vertiefung 678 auf, die dazu ausgebildet ist, den Stumpf 12 aufzunehmen. Die zweite Vertiefung 678 weist eine zylindrische Innenfläche auf, die bemessen ist, den Stumpf 12 in einer Spielpassung aufzunehmen. Der Stumpf 12 dient als eine Spindel, auf der der Verschluss 662 umläuft.
Die Verschlussbaugruppe 660 trägt jede Dichtung 530(1), 530(2), wie zuvor in Bezug auf 18-21 beschrieben. Insbesondere wirken die Dichtungen 530(1), 530(2) jeweils mit dem entsprechenden röhrenförmigen Fortsatz 94(1), 94(2) und dem Mantel 510 zusammen, um Ventildichtung bereitzustellen. Die Verschlussbaugruppe 660 unterscheidet sich von der Verschlussbaugruppe 560, die zuvor in Bezug auf 18-20 beschrieben wurde, darin, dass die röhrenförmigen Fortsätze 94(1), 94(2) keine Blindlöcher 100 definieren und stattdessen jeder röhrenförmige Fortsatz 94(1), 94(2) einen Abschnitt eines Fluiddurchlasses 688 definiert, der durch den Verschluss 662 verläuft.
Insbesondere weist der Fluiddurchlass 688 einen ersten Abschnitt 690 und einen zweiten Abschnitt 692 auf. Der erste Abschnitt 690 ist zum Teil durch den röhrenförmigen Fortsatz 94(1) der ersten Dichtung 530(1) definiert und der zweite Abschnitt 692 ist zum Teil durch den röhrenförmigen Fortsatz 94(2) der zweiten Dichtung 530(2) definiert. Der erste Abschnitt 690 schneidet den zweiten Abschnitt 692 bei der Drehachse 64. Der erste Abschnitt 690 ist relativ zu dem zweiten Abschnitt 692 angewinkelt. Zum Beispiel, in der veranschaulichten Ausführungsform, ist der erste Abschnitt 690 senkrecht zu dem zweiten Abschnitt 692 und sowohl der erste als auch der zweite Abschnitt 690, 692 ist senkrecht zu der Drehachse 64.
Der in 22-25 veranschaulichte Verschluss 662 ist dem in 18-21 veranschaulichten Verschluss 562 darin ähnlich, dass jede Dichtung 530(1), 530(2) des Verschlusses 662 Merkmale aufweist, die dazu dienen, die Dichtungen 530(1), 530(2) innerhalb der zweiten Kerbe 106 des Verschlusses 662 zurückzuhalten. Insbesondere weist eine Fläche (z.B. die Außenwand 112) der zweiten Kerbe 106 erste Rückhaltestrukturen wie eine oder mehrere riegelaufnehmende Durchlassöffnungen 566 auf. Zusätzlich weisen die Dichtungen 530(1), 530(2) eine zweite Rückhaltestruktur auf, wie eine oder mehrere vorragende Riegel 532.
Die Verschlussbaugruppe 660 ist in einem Zweiwegefluidventil (nicht gezeigt) oder einem Vierwegefluidventil (nicht gezeigt) nützlich.
In Bezug auf 26-28 kann in manchen Ausführungsformen das Fluidventil 2 eine Verschlussbaugruppe 760 einer alternativen Ausführungsform aufweisen. Die in 26-28 veranschaulichte Verschlussbaugruppe 760 ist ähnlich der in 15-17 veranschaulichten Verschlussbaugruppe 460 und Elemente, die beiden Ausführungsformen gemein sind, werden mit gemeinsamen Bezugsnummern bezeichnet. Die in 26-28 veranschaulichte Verschlussbaugruppe 760 ist der in 15-17 veranschaulichten Verschlussbaugruppe 460 darin ähnlich, dass sie einen starren Rückhaltering 780 aufweist, der dazu ausgebildet ist, die Dichtung 130 in der zweiten Kerbe 106 zurückzuhalten. Jedoch hat der Rückhaltering 780 eine leicht verschiedene Form als der Rückhaltering 480. Insbesondere weist der Rückhaltering 780 ein erstes Ende 786 auf, das zu der Ventilkörperseitenwand 8 zeigt, und ein gegenüberliegendes zweites Ende 788, das zu dem Verschluss 462 zeigt. Das erste Rückhalteringende 786 ist bündig mit dem zum Ventilkörper zeigenden Ende des röhrenförmigen Fortsatzes 94. Zusätzlich ist das erste Rückhalteringende 786 senkrecht zur zweiten Verschlussquerachse 90. Ähnlich dem zuvor beschriebenen Rückhaltering 480 hat eine Außenfläche 782 des Rückhalterings 780 eine Spielpassung mit der Dichtungsinnenfläche 138. Zusätzlich wird eine Innenfläche 784 des Rückhalterings 480 in einem ringförmigen Ausschnitt 490, der in der zweiten Kerbeninnenwand 108 bereitgestellt ist, aufgenommen und hat eine Presspassung damit. Die Dicke des Rückhalterings 780 ist größer als die Tiefe des Ausschnitts 490, wodurch der Rückhaltering 780 relativ zu der Fläche der zweiten Kerbeninnenwand 108 radial nach außen vorragt. Als ein Resultat kann das zweite Rückhalteringende 788 mit dem dichtungsinnenumlaufenden Wulst 146 eingreifen und Verschiebung der Dichtung 130 zu der Ventilkörperinnenfläche 18 begrenzen.
In Bezug auf 29-31 kann in manchen Ausführungsformen das Fluidventil 2 eine Verschlussbaugruppe 860 einer alternativen Ausführungsform aufweisen. Die in 29-31 veranschaulichte Verschlussbaugruppe 860 ist ähnlich der in 15-17 veranschaulichten Verschlussbaugruppe 460 und Elemente, die beiden Ausführungsformen gemein sind, werden mit gemeinsamen Bezugsnummern bezeichnet. Die in 29-31 veranschaulichte Verschlussbaugruppe 860 ist der in 15-17 veranschaulichten Verschlussbaugruppe 460 darin ähnlich, dass sie einen starren Rückhaltering 880 aufweist, der dazu ausgebildet ist, die Dichtung 830 in der zweiten Kerbe 106 zurückzuhalten. Jedoch unterscheidet sich die in 29-31 veranschaulichte Verschlussbaugruppe 860 von der in 15-17 veranschaulichten Verschlussbaugruppe 460 darin, dass sie eine Dichtung 830 einer alternativen Ausführungsform aufweist, und darin, dass der Rückhaltering 880 eine Außenfläche 836 der Dichtung 830 umgibt.
In der Dichtung 830 wird der außenumlaufende Wulst 146 weggelassen und die Dichtungsaußenfläche 836 weist einen nach außen vorragenden, ringförmigen Flansch 840 auf. Der Flansch 840 ist an das zweite Dichtungsende 834 angeschlossen. Während der Dichtungsausdehnung berührt der Flansch 840 die zweite Kerbenaußenwand 112 direkt und bildet eine fluiddichte Dichtung damit.
Der Rückhaltering 880 weist ein erstes Ende 886 auf, das zu der Ventilkörperseitenwand 8 zeigt, und ein gegenüberliegendes zweites Ende 888, das zu dem Verschluss 862 zeigt. Das erste Rückhalteringende 886 ist bündig mit dem zum Ventilkörper zeigenden Ende des Mantels 110. Zusätzlich ist das erste Rückhalteringende 886 senkrecht zur zweiten Verschlussquerachse 90. Eine Innenfläche 884 des Rückhalterings 880 hat eine Spielpassung mit der Dichtungsaußenfläche 136. Zusätzlich wird eine Außenfläche 882 des Rückhalterings 880 in einem ringförmigen Ausschnitt 890, der in der zweiten Kerbenaußenwand 112 bereitgestellt ist, aufgenommen und hat eine Presspassung damit. Die Dicke des Rückhalterings 880 ist größer als die Tiefe des Ausschnitts 890, wodurch der Rückhaltering 880 relativ zu der zweiten Kerbenaußenfläche 118 radial nach innen vorragt. Als ein Resultat kann das zweite Rückhalteringende 888 mit dem Flansch 840 eingreifen und Verschiebung der Dichtung 130 zu der Ventilkörperinnenfläche 18 begrenzen.
In Bezug auf 32-34 kann in manchen Ausführungsformen das Fluidventil 2 eine Verschlussbaugruppe 960 einer alternativen Ausführungsform aufweisen. Die in 32-34 veranschaulichte Verschlussbaugruppe ist der in 29-31 veranschaulichten Verschlussbaugruppe 860 ähnlich und Elemente, die beiden Ausführungsformen gemein sind, werden mit gemeinsamen Bezugsnummern bezeichnet. Die in 32-34 veranschaulichte Verschlussbaugruppe 960 ist der in 29-31 veranschaulichten Verschlussbaugruppe 860 darin ähnlich, dass sie den starren Rückhaltering 880 aufweist, der dazu ausgebildet ist, die Dichtung 830 in der zweiten Kerbe 106 und der Dichtung 830 zurückzuhalten. Jedoch unterscheidet sich die in 32-34 veranschaulichte Verschlussbaugruppe 960 von der in 29-31 veranschaulichten Verschlussbaugruppe 860 darin, dass sie auch den Innenrückhaltering 780 aufweist, wie er zuvor in Bezug auf 26-28 beschrieben wurde. Daher wird die Dichtung 830 in der Verschlussbaugruppe 960 sowohl durch den Innenrückhaltering 780 als auch den Außenrückhaltering 880 zurückgehalten.
In Bezug auf 35-39 kann in manchen Ausführungsformen das Fluidventil 2 einen Ventilkörper 1004 einer alternativen Ausführungsform aufweisen. Der in 35-39 veranschaulichte Ventilkörper 1004 ist dem in 1-14 veranschaulichten Ventilkörper 4 ähnlich und Elemente, die beiden Ausführungsformen gemein sind, werden mit gemeinsamen Bezugsnummern bezeichnet. Der in 35-39 veranschaulichte Ventilkörper 1004 unterscheidet sich von dem in 1-14 veranschaulichten Ventilkörper 4 darin, dass er Dichtungsführungsmerkmale 1800 aufweist, die mit der Öffnung 34 jedes Anschlusses 24, 26, 28 verknüpft sind. Die Dichtungsführungsmerkmale 1800 sind dazu ausgebildet, Dichtungseinklemmen während Drehung des Ventilverschlusses 62 relativ zu dem Ventilkörper 1004 zu verhindern. Das heißt, während Drehung des Ventilverschlusses relativ zu dem Ventilkörper stellen die Führungsmerkmale 1800 eine schräge Fläche bereit, auf der die Dichtung gleitet, was die Dichtung 130 an übermäßigem Übergriff in die Öffnung 34 hindert, während die Dichtung relativ zu dem Ventilkörper entlang eines Kreispfads bewegt wird, der einen Radius hat, der dem Krümmungsradius R1 der Ventilkörperinnenfläche 18 entspricht.
In der veranschaulichten Ausführungsform weisen die Führungsmerkmale 1800 ein Paar gegenüberliegender Rippen 1802 auf, die in dem Rohr 30 jedes Ventilanschlusses 24, 26, 28 angeordnet sind. Die Rippen 1802 ragen von einer Innenfläche 48 des Rohrs 30 bei einer Stelle vor, die an die Öffnung 34 in der Seitenwand 8 anschließt, die mit jedem Ventilanschluss 24, 26, 28 verknüpft ist. Das heißt, die Rippen 1802 ragen in den Fluidpfad vor, der von dem Ventilanschluss definiert wird. Die Rippen 1802 ragen in einer Richtung vor, die mit einem Durchmesser des Rohrs 30 abgeglichen ist, und sind daher senkrecht zu der Drehachse 64. Für den ersten und den zweiten Ventilanschluss 24, 26 ragen die Rippen 1802 in einer Richtung vor, die senkrecht zu der ersten Ventilkörperquerachse 32 ist. Für den dritten Ventilanschluss 28 ragen die Rippen in einer Richtung vor, die senkrecht zu der zweiten Ventilkörperquerachse 36 ist.
Die Rippen 1802 sind identisch miteinander, erstrecken sich zueinander und sind über die jeweilige Ventilkörperquerachse gespiegelt. Für Ventilanschluss 26 sind die Rippen über die erste Ventilkörperquerachse 32 gespiegelt. Jede Rippe 1802 ragt um einen Abstand ℓr1 vor und schließt bei einem Rippenabschlussende 1804 ab, das von der Rohrinnenfläche 48 beabstandet ist. Der Abstand ℓr1 ist geringer als ein Radius des Rohrs 30, wodurch ein Spalt zwischen den jeweiligen Abschlussenden 1804 der zwei Rippen 1802 besteht, die das Paar von Rippen begründen. Im Allgemeinen haben die Rippen 1802 eine ausreichende Länge, um Struktur bereitzustellen und Bearbeitung zu vereinfachen und Flusswiderstand zu begrenzen.
Die Rippen 1802 erstrecken sich ganzheitlich von der Innenfläche des Rohrs 48 und abgerundete Auskehlungen sind bei der Basis 1805 jeder Rippe 1802 bereitgestellt. In der in 37 veranschaulichten Ausführungsform weisen die Auskehlungen einen Radius R2 auf.
Jede Rippe 1802 weist eine gekrümmte zur Dichtung zeigende Fläche auf, die als eine Vorderfläche 1806 bezeichnet wird, und eine gegenüberliegende Rückfläche 1808. Die Dichtung 130 gleitet während der Drehung des Ventilanschlusses 62 relativ zu dem Ventilkörper 1004 entlang der Vorderfläche 1806. Mindestens ein Abschnitt der Vorderfläche 1806, wenn in dem Querschnitt betrachtet, ist nicht mit einem Bogen 1810 deckungsgleich, der sich über die Öffnung 34 erstreckt und der eine Extrapolation des kreisförmigen Pfads ist (z.B. der Bogen 1810 hat einen Radius R1).
In der veranschaulichten Ausführungsform hat die Vorderfläche 1806 eine gekrümmte Form und ein Rampenabschnitt 1814 der Vorderfläche 1806 ist relativ zu dem Bogen 1810 vertieft. Das heißt, der Rampenabschnitt 1814 liegt innerhalb des Rohrs 30. Der Rampenabschnitt 1814 erstreckt sich zwischen einem Punkt α1 auf der Vorderfläche 1806 und einem Punkt β1 auf der Vorderfläche 1806. Der Punkt α1 ist die Stelle, bei der der Rampenabschnitt 1814 das Rippenabschlussende 1804 schneidet, und der Punkt β1 ist die Stelle, bei der der Rampenabschnitt 1814 den Radius R1 der Ventilkörperseitenwandinnenfläche 18 schneidet. In dieser Ausführungsform fällt der Punkt β1 mit einem Punkt γ zusammen. Der Punkt γ entspricht der Kante des Anschlusses 26, z.B. der Stelle, bei der eine Linie, die mit der Rohrinnenfläche 48 deckungsgleich ist, die Ventilkörperinnenfläche 18 schneidet (z.B. den Bogen 1810 schneidet).
Der Rampenabschnitt 1814 der Vorderfläche 1806 ist ein spitzer Winkel θ1 relativ zu einer Mittellinie des Rohrs 30, wo die Mittellinie des Rohrs 30 der jeweiligen Ventilkörperquerachse 32 oder 36 entspricht. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Winkel θ1 etwa 62 Grad, ist aber nicht auf diesen Winkel begrenzt. Zum Beispiel kann in manchen Ausführungsformen der Winkel θ1 in einer Spanne von etwa 40 Grad bis etwa 70 Grad liegen.
Die Rückfläche 1808 jeder Rippe 1802 ist in einer Richtung parallel zu einer Mittellinie des Rohrs 30 verjüngt, und ist in zwei orthogonalen Richtungen verjüngt. Zum Beispiel, wie in einem ersten Querschnitt zu sehen ist, der quer zu der Drehachse 64 ist (38), hat das Rippenabschlussende 1804 eine Abmessung in einer Richtung parallel zu der Rohrmittellinie, die geringer als die entsprechende Abmessung der Rippenbasis 1805 ist. Als ein Resultat ist die Rückfläche 1808 relativ zu der Rohrmittellinie angewinkelt. In einem anderen Beispiel, wie in einem zweiten Querschnitt zu sehen ist, der parallel zu der Drehachse ist (39), können die Rippen 1802 eine Tragflächenform aufweisen, in der die Vorderfläche 1806 konvex abgerundet ist und die Rückfläche 1808 relativ zu der jeweiligen Ventilkörperquerachse 32 oder 36 angewinkelt ist, um eine minimale Dicke an Stellen zu haben, die am weitesten von der Vorderfläche 1806 entfernt sind.
In Bezug auf 40-43 kann in manchen Ausführungsformen das Fluidventil 2 einen Ventilkörper 2004 einer anderen alternativen Ausführungsform aufweisen. Der in 40-43 veranschaulichte Ventilkörper 2004 ist dem in 35-39 veranschaulichten Ventilkörper 1004 ähnlich und Elemente, die beiden Ausführungsformen gemein sind, werden mit gemeinsamen Bezugsnummern bezeichnet. Der in 40-43 veranschaulichte Ventilkörper 2004 ist der vorigen Ausführungsform darin ähnlich, dass der Ventilkörper 2004 Führungsmerkmale 1800 in der Form von Rippen 2802 aufweist. Jedoch unterscheiden sich die Rippen 2802 von 40-43 in ihrer Form von den zuvor beschriebenen Rippen 1802. Insbesondere erstreckt sich der Rampenabschnitt 1814 der Rippen 2802 zwischen einem Punkt α2 auf der Vorderfläche 1806 zu einem Punkt β2 auf der Vorderfläche 1806. Der Punkt α2 ist die Stelle, bei der der Rampenabschnitt 1814 das Rippenabschlussende 1804 schneidet, und der Punkt β2 ist die Stelle, bei der der Rampenabschnitt 1814 den Radius R1 der Ventilkörperseitenwandinnenfläche 18 schneidet. In dieser Ausführungsform ist der Punkt β2 relativ zu dem Punkt γ, der der Kante des Anschlusses 26 entspricht, innen. Zusätzlich ist der Rampenabschnitt 1814 der Vorderfläche 1806 bei einem spitzen Winkel θ2 relativ zu einer Mittellinie des Rohrs 30. In dieser Ausführungsform ist der Winkel θ2 geringer als der Winkel θ1. Zum Beispiel kann der Winkel θ2 etwa 49 Grad sein, ist aber nicht auf diesen Winkel begrenzt.
Zusätzlich haben die Rippen 2802 eine Länge Ir2, die größer als die Länge lr1 der Rippen 1802 ist. Es hat sich gezeigt, dass die längeren Rippen 2802 eine effektivere Gleitfläche als die der Rippen 1802 bereitstellen, aber erhöhte Fluiddruckverluste haben.
Obwohl der Ventilkörper 2004 Dichtungsführungsmerkmale 1800 in jedem Anschluss 24, 26, 28 aufweisen kann, ist der Ventilkörper 1004 nicht auf diese Konfiguration begrenzt. Wie in 41 zu sehen ist, können die Dichtungsführungsmerkmale 1800 (d.h. die Rippen 2802) bei einigen Anschlüssen weggelassen werden. Zum Beispiel können in manchen Ausführungsformen die Rippen 2802 nur in den Anschlüssen bereitgestellt werden, die geschlossen werden, während ein Einlassanschluss nicht geschlossen werden müsste und frei von Führungsmerkmalen 1800 sein kann.
In Bezug auf 44-47 kann in manchen Ausführungsformen das Fluidventil 2 einen Ventilkörper 3004 einer anderen alternativen Ausführungsform aufweisen. Der in 44-47 veranschaulichte Ventilkörper 3004 ist dem in 35-39 veranschaulichten Ventilkörper 1004 ähnlich und Elemente, die beiden Ausführungsformen gemein sind, werden mit gemeinsamen Bezugsnummern bezeichnet. Der in 44-47 veranschaulichte Ventilkörper 3004 ist der vorigen Ausführungsform darin ähnlich, dass der Ventilkörper 3004 Führungsmerkmale 1800 in der Form von Rippen 3802 aufweist. Jedoch unterscheiden sich die Rippen 3802 von 44-47 in ihrer Form von den zuvor beschriebenen Rippen 1802. Insbesondere weist die Vorderfläche 1806 der Rippen 3802 den Rampenabschnitt 1814 auf, der an das Rippenabschlussende 1804 anschließt, und einen vorragenden Abschnitt 1820 (z.B. einen „Buckel“) 1820, der zwischen dem Rampenabschnitt 1814 und der Kante des Anschlusses γ angeordnet ist. Der Buckel 1820 ragt über den Bogen 1810 und in die Ventilverschlusskammer 6 vor.
In Bezug auf 48-51 kann das Fluidventil 2 in manchen Ausführungsformen einen Ventilkörper 4004 einer anderen alternativen Ausführungsform aufweisen. Der in 48-51 veranschaulichte Ventilkörper 4004 ist dem in 44-47 veranschaulichten Ventilkörper 3004 ähnlich und Elemente, die beiden Ausführungsformen gemein sind, werden mit gemeinsamen Bezugsnummern bezeichnet. Der in 48-51 veranschaulichte Ventilkörper 4004 ist der vorigen Ausführungsform darin ähnlich, dass der Ventilkörper 4004 Führungsmerkmale 1800 in der Form von Rippen 4802 aufweist. Jedoch unterscheiden sich die Rippen 4802 von 48-51 in ihrer Form von den in Bezug auf 44-47 beschriebenen Rippen 3802. Insbesondere, haben die Rippen 4802 einen Auskehlungsradius R3, der geringer als der Auskehlungsradius R2 der Rippen 3802 ist, was Fluiddruckverlust durch den Anschluss 26 relativ zu vorher beschriebenen Ausführungsformen verringert. Jedoch stellt der relativ größere Auskehlungsradius R2 eine breitere Rippe 1802 bei der Kante des Anschlusses 26 und damit einen größeren Flächenbereich bereit, um die Last auf die Dichtung 130 zu verteilen. Zum Beispiel hat die Vorderfläche 1806 der Rippe 1802 einen größeren Bereich A1 (46) in der Nähe der Auskehlung, die den Radius R2 hat, verglichen mit der Vorderfläche 1806 der Rippe 4802, die einen Bereich A2 in der Nähe der Auskehlung hat, die den Radius R3 hat.
In Bezug auf 52-55 kann in manchen Ausführungsformen das Fluidventil 2 einen Ventilkörper 5004 einer anderen alternativen Ausführungsform aufweisen. Der in 52-55 veranschaulichte Ventilkörper 5004 ist dem in 35-39 veranschaulichten Ventilkörper 1004 ähnlich und Elemente, die beiden Ausführungsformen gemein sind, werden mit gemeinsamen Bezugsnummern bezeichnet. Der in 52-55 veranschaulichte Ventilkörper 5004 unterscheidet sich von der vorigen Ausführungsform darin, dass der Ventilkörper 5004 Führungsmerkmale 1800 in der Form einer einzelnen Rippe (z.B. eine „Schiene“) 5802 aufweist, die sich ununterbrochen zwischen gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 34 entlang eines Durchmessers der Öffnung 34 erstreckt.
Obwohl die Schiene 5802 erhöhten Flusswiderstand relativ zu den in vorherigen Ausführungsformen beschriebenen Rippen 1802 bereitstellt, hindert die Schiene 5802 die Dichtung 130 daran, zwischen der Ventilverschlussbaugruppe und dem Ventilkörper 5004 während der Drehung der Ventilverschlussbaugruppe in Bezug auf den Ventilkörper 5004 eingeklemmt zu werden.
Jede Schiene 5802 weist eine gekrümmte zur Dichtung zeigende Fläche auf, die als eine Vorderfläche 1806 bezeichnet wird, und eine gegenüberliegende Rückfläche 1808. Die Dichtung 130 gleitet während Drehung des Ventilverschlusses 62 relativ zu dem Ventilkörper 1004 entlang der Vorderfläche 1806. Mindestens ein Abschnitt der Vorderfläche 1806, wenn in dem Querschnitt betrachtet, ist nicht mit dem Bogen 1810 deckungsgleich.
In der veranschaulichten Ausführungsform hat die Vorderfläche 1806 eine gekrümmte Form und ein Rampenabschnitt 1814 der Vorderfläche 1806 ist relativ zu dem Bogen 1810 vertieft. Das heißt, der Rampenabschnitt 1814 liegt innerhalb des Rohrs 30. Der Rampenabschnitt 1814 erstreckt sich zwischen einem Punkt α3 auf der Vorderfläche 1806 und einem Punkt β3 auf der Vorderfläche 1806. Der Punkt α3 ist die Stelle, bei der der Rampenabschnitt 1814 einen mittleren konkaven Abschnitt 5804 der Vorderfläche 1806 schneidet. Der Punkt β1 ist die Stelle, bei der der Rampenabschnitt 1814 den Radius R1 der Ventilkörperseitenwandinnenfläche 18 schneidet. In dieser Ausführungsform fällt der Punkt β1 mit dem Punkt γ zusammen, wodurch der Rampenabschnitt 1814 den Gehäuseradius bei der Kante des Anschlusses 26 erreicht. Der mittlere konkave Abschnitt 5804 hat einen Krümmungsradius R4, der geringer als der Krümmungsradius R1 der Ventilkörperinnenfläche 18 ist.
Der Rampenabschnitt 1814 der Vorderfläche 1806 ist bei einem spitzen Winkel θ3 relativ zu einer Mittellinie des Rohrs 30, wo die Mittellinie des Rohrs 30 der jeweiligen Ventilkörperquerachse 32 oder 36 entspricht. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Winkel θ3 etwa 61 Grad und ist daher relativ flach. Jedoch ist der Winkel θ3 nicht auf diesen Winkel begrenzt. Zum Beispiel kann in manchen Ausführungsformen der Winkel θ3 in einer Spanne von etwa 40 Grad bis etwa 70 Grad liegen.
Die Rückfläche 1808 der Schiene 5802 ist in einer Richtung parallel zu einer Mittellinie des Rohrs 30 verjüngt. Zum Beispiel kann die Schiene 5802 eine Tragflächenform haben, in der die Vorderfläche 1806 konvex abgerundet ist und die Rückfläche 1808 relativ zu der jeweiligen Ventilkörperquerachse 32 oder 90 angewinkelt ist, um eine minimale Dicke bei Stellen zu haben, die von der Vorderfläche 1806 am weitesten entfernt sind.
In Bezug auf 56-59 kann in manchen Ausführungsformen das Fluidventil 2 einen Ventilkörper 6004 einer anderen alternativen Ausführungsform aufweisen. Der in 56-59 veranschaulichte Ventilkörper 6004 ist dem in 35-39 veranschaulichten Ventilkörper 1004 ähnlich und Elemente, die beiden Ausführungsformen gemein sind, werden mit gemeinsamen Bezugsnummern bezeichnet. Der in 56-59 veranschaulichte Ventilkörper 6004 ist der vorigen Ausführungsform darin ähnlich, dass der Ventilkörper 6004 Führungsmerkmale 1800 in der Form von Rippen 6802 aufweist. Jedoch weisen die Anschlüsse 24, 26, 28 des Ventilkörpers 6004 mehrere Paare 6801(a), 6801(b) von Rippen 6802 auf, wo die Rippenpaare 6801(a), 6801(b) entlang einer Richtung parallel zu der Drehachse 64 abgeglichen sind.
In der veranschaulichten Ausführungsform weisen die Anschlüsse 24, 26, 28 des Ventilkörpers 6004 zwei Paare 6801(a), 6801(b) von Rippen 6802 auf, sind aber nicht auf zwei Paare 6801(a), 6801(b) begrenzt. Die Rippen 6802 jedes Rippenpaares 6801(a), 6801(b) ragen von einer Innenfläche 48 des Rohrs 30 bei einer Stelle vor, die an die Öffnung 34 in der Seitenwand 8 anschließt, die mit jedem Ventilanschluss 24, 26, 28 verknüpft ist. Das heißt die Rippen 6802 ragen in den Fluidpfad vor, der von dem Ventilanschluss definiert wird. Die Rippen 6802 ragen in einer Richtung vor, die senkrecht zu der Drehachse 64 ist und senkrecht zu der jeweiligen Ventilkörperquerachse 32 oder 36 ist. Das erste Rippenpaar 6801(a) spiegelt das zweite Rippenpaar 6801(b) relativ zu einem Durchmesser des Rohrs 30.
Die Rippen 6802 können eine Form aufweisen, die den Merkmalen beliebiger der vorherigen Rippenausführungsformen entspricht, oder verschiedene Kombinationen davon. Vorteilhafterweise verteilt mehrere Rippenpaare zu verwenden, die Last weiter über die Dichtung 130, wodurch die Abnutzungsrate der Dichtung 130 relativ zu Ausführungsformen, die ein einzelnes Rippenpaar aufweisen, weiter verringert wird.
Obwohl die Verschlussbaugruppe 60 hierin beschrieben wird, in einem Dreiwegeventilkörper 4 angeordnet zu sein, wird verstanden, dass beliebige der hierin beschriebenen Verschlussbaugruppen 60, 460, 560, 660 mit einem alternativen Anschlusskörper verwendet werden können, der eine unterschiedliche Zahl von Anschlüssen aufweist, wie es durch die spezifische Anwendung benötigt wird. Außerdem kann ein vorgegebenes Fluidventil 2 unterschiedliche Funktionen ausführen, abhängig von der Konfiguration der Anschlüsse in dem Fluidsystem. Beispiele verschiedener Fluidventilkonfigurationen werden nun bereitgestellt:
Ein Dreiwegeventil kann eine der folgenden Konfigurationen haben:
Ein-Einlass-, Zwei-Auslass-Ventil, wo die Ventildichtung sowohl den Einlass als auch die Auslässe abdichtet. In diesem Fall erstrecken sich der ringförmige außen- und innenumlaufende Wulst 140, 146 über die vollständigen 360 Umfangsgrad auf der dichtungsäußeren und inneren Fläche 136, 138.
Ein-Einlass-, Zwei-Auslass-Ventil, wo die Ventildichtung nur die Auslässe abdichtet. In diesem Fall wird nur der ringförmige innenumlaufende Wulst 146 benötigt und die Dichtungsaußenfläche 136 kann zusätzliche Rückhaltemerkmale haben.
Zwei-Einlass-, Ein-Auslass-Ventil wo die Ventildichtung sowohl den Einlass als auch die Auslässe abdichtet. In diesem Fall erstrecken sich der ringförmige außen- und innenumlaufende Wulst 140, 146 über die vollständigen 360 Umfangsgrad auf der dichtungsäußeren und -inneren Fläche 136, 138.
Zwei-Einlass-, Ein-Auslass-Ventil, wo die Ventildichtung nur die Einlässe abdichtet. In diesem Fall wird nur der ringförmige außenumlaufende Wulst 140 benötigt.
Ein Vierwegeventil kann die folgende Konfiguration haben:
Zwei-Einlass-, Zwei-Auslass-Ventil, wo die Ventildichtung abdichtet, wenn der Druckunterschied sowohl positiv als auch negativ ist. In diesem Fall erstrecken sich der ringförmige außen- und innenumlaufende Wulst 140, 146 über die vollständigen 360 Umfangsgrad auf der dichtungsäußeren und -inneren Fläche 136, 138.
Es kann auch ein Fünfwegeventil bereitgestellt sein, das die Funktionen des Dreiwege- und Vierwegeventils kombiniert. Es wird in Erwägung gezogen, dass das Fünfwegeventil den ringförmigen außen- und innenumlaufenden Wulst 140, 146 benötigen kann, die sich über die vollständigen 360 Umfangsgrad auf der dichtungsäußeren und -inneren Fläche 136, 138 erstrecken.
Die Erfindung stellt die nötigen Dichtungskräfte, wenn sie benötigt werden, in einer vollständig geschlossenen Position bereit und verringert Kräfte, während sich das Ventil zwischen vollständig geschlossenen Positionen bewegt. Dies minimiert Abnutzung der Dichtung und verbessert damit die Nutzbarkeitsdauer des Ventils. Die verringerte Reibung, die aus der verringerten Kraft der Dichtung resultiert, während sich das Ventil bewegt, verringert auch die Menge an Energie, um das Ventil zu bewegen.
Obwohl die Ventilanschlüsse 24, 26, 28 und der röhrenförmige Ventilverschlussfortsatz 94 hierin beschrieben werden, zylinderförmig zu sein, können die Ventilverschlüsse 24, 26, 28 und der röhrenförmige Ventilverschlussfortsatz 94 alternative Formen haben, wie sie von der spezifischen Anwendung benötigt werden. Zum Beispiel können in manchen Ausführungsformen Ventilanschlüsse 24, 26, 28 und der röhrenförmige Ventilverschlussfortsatz 94 rechteckige Rohre sein, oder Rohre, die eine unregelmäßige Querschnittsform haben.
Obwohl jeder Ventilanschluss 24, 26, 28 hierin beschrieben wird, dieselbe Querschnittsform und Querschnittsabmessung zu haben, sind die Ventilanschlüsse 24, 26, 28 nicht auf diese Konfiguration begrenzt. Zum Beispiel können in manchen Ausführungsformen einer oder mehrere der Ventilanschlüsse eine individuelle Form und/oder Querschnittabmessung haben.
In anderen Ausführungsformen ist die Radialpassung zwischen der Dichtung und der Kerbe in Situationen, wo der Fluss durch das Ventil nur in einer Richtung ist, vorgespannt. Diese Vorspannung gestattet größere Toleranzen für die Breite der Kerbe und Dichtung, was einfachere Fertigung gestattet.
In anderen Ausführungsformen kann der Ventilverschluss eine unterschiedliche Ventilverschlussgeometrie aufweisen, die einen Ventilanschluss nicht verschließt, sondern stattdessen den Fluidfluss zu unterschiedlichen Ventilanschlüssen führt, abhängig von einer Ventilverschlussposition.
In anderen Ausführungsformen können das elastische Bauteil und Dichtung ℓℓ in einer Kerbe sitzen, die in dem Ventilkörper statt in dem Ventilverschluss bereitgestellt ist.
In anderen Ausführungsformen hat der Ventilkörper eine unterschiedliche Zahl von Ventilanschlüssen, die zum Beispiel von zwei Ventilanschlüssen bis fünf Ventilanschlüssen reicht.
In den in 18-25 veranschaulichten Ausführungsformen weisen die Verschlussbaugruppen Rückhaltestrukturen auf. Insbesondere weist die Außenwand 112 der zweiten Kerbe 106 erste Rückhaltestrukturen wie eine oder mehrere riegelaufnehmende Durchlassöffnungen 566 auf und die Dichtung 130 weist zweite Rückhaltestrukturen wie einen oder mehrere vorragende Riegel 532 auf. Es wird verstanden, dass die Rückhaltestrukturen nicht auf diese Konfiguration begrenzt sind. Zum Beispiel können in manchen Ausführungsformen die ersten Rückhaltestrukturen Riegel aufweisen, die auf der Kerbenaußenwand 112 gebildet sind, und die zweiten Rückhaltestrukturen können Vertiefungen in der Dichtungsaußenfläche 136 aufweisen. In einem anderen Beispiel können die ersten und zweiten Rückhaltestrukturen Strukturen aufweisen, die einen Bajonett-, Schraubgewinde- oder anderen Typ von ineinandergreifender Verbindung zwischen der Dichtung 130 und der zweiten Kerbe 106 erlauben.
Selektive veranschaulichende Ausführungsformen des Fluidventils, das den Ventilkörper und die Verschlussbaugruppe aufweist, wurden zuvor in einigen Details beschrieben. Es sollte verstanden werden, dass nur Strukturen hierin beschrieben wurden, die als nötigt erachtet wurden, um das Fluidventil zu verdeutlichen. Es wird angenommen, dass andere herkömmliche Strukturen und jene von ergänzenden und Hilfskomponenten des Fluidventils Fachkundigen bekannt sind und von ihnen verstanden werden. Außerdem, während zuvor Arbeitsbeispiele des Fluidventils beschrieben wurden, ist das Fluidventil nicht auf die zuvor beschriebenen Arbeitsbeispiele begrenzt, sondern es können verschiedene Designänderungen umgesetzt werden, ohne von dem Fluidventil abzuweichen, wie es in den Ansprüchen vorgebracht wird.

Claims

Fluidventil, aufweisend: einen Ventilkörper, aufweisend: eine Ventilverschlusskammer; und Ventilanschlüsse, wobei jeder Ventilanschluss mit der Ventilverschlusskammer kommuniziert, und einen Ventilverschluss, der in der Ventilverschlusskammer angeordnet ist und relativ zu dem Ventilkörper um eine Drehachse drehbar ist, wobei der Ventilverschluss aufweist: einen hohlen röhrenförmigen Fortsatz, der von dem Verschluss in einer Richtung senkrecht zu der Drehachse vorragt, wobei eine Innenfläche des röhrenförmigen Fortsatzes einen Abschnitt eines Fluidpfads definiert; einen Mantel, der den röhrenförmigen Fortsatz umgibt und von dem röhrenförmigen Fortsatz beabstandet ist, wobei der Raum zwischen dem röhrenförmigen Fortsatz und dem Mantel eine ringförmige Kerbe definiert, die den röhrenförmigen Fortsatz umgibt, wobei die Kerbe eine Kerbeninnenwand hat, die sie sich mit dem röhrenförmigen Fortsatz teilt, und eine Kerbenaußenwand, die sie sich mit dem Mantel teilt; und eine ringförmige Dichtung, die in der Kerbe angeordnet ist, wobei die Dichtung aufweist eine Dichtungsinnenfläche, die zu der Kerbeninnenwand zeigt, eine Dichtungsaußenfläche, die zu der Kerbenaußenwand zeigt, und ein Dichtungsrückhaltemerkmal, das dazu ausgebildet ist, die Dichtung innerhalb der zweiten Kerbe zurückzuhalten.
Fluidventil nach Anspruch 1, ein elastisches Bauteil aufweisend, das in der Kerbe zwischen einem Blindende der Kerbe und der Dichtung angeordnet ist, wobei das elastische Bauteil eine Kraft bereitstellt, die die Dichtung gegen eine Innenfläche der Ventilverschlusskammer führt.
Fluidventil nach Anspruch 1, wobei der Mantel eine Durchlassöffnung aufweist, das Dichtungsrückhaltemerkmal ein Riegel ist, der von der Dichtungsaußenfläche nach außen vorragt, und der Riegel sich in die Durchlassöffnung des Mantels erstreckt und Eingriff zwischen dem Riegel und der Durchlassöffnung die Dichtung innerhalb der zweiten Kerbe zurückhält.
Fluidventil nach Anspruch 3, wobei der Riegel entlang eines Umfangs der Dichtung länglich ist und die Durchlassöffnung entlang eines Umfangs des Mantels länglich ist.
Fluidventil nach Anspruch 3, wobei die Dichtung ein erstes Ende aufweist, das zu einer Fläche der Ventilverschlusskammer zeigt, und ein zweites Ende, das dem ersten Ende gegenüberliegt und zu einer Fläche des Verschlusses zeigt, und der Riegel auf der Dichtungsaußenfläche bei einer Kante entsprechend dem zweiten Dichtungsende angeordnet ist.
Fluidventil nach Anspruch 3, wobei die Durchlassöffnung von einer Fläche des Verschlusses beabstandet ist.
Fluidventil nach Anspruch 3, wobei der Riegel aufweist eine angeschrägte Fläche, die zu dem Verschluss zeigt, und eine normale Fläche, die der angeschrägten Fläche gegenüberliegt und senkrecht zu der Dichtungsaußenfläche ist.
Fluidventil nach Anspruch 3, wobei die Durchlassöffnung mindestens zwei Durchlassöffnungen aufweist, die entlang eines Umfangs des Mantels beabstandet sind, der Riegel mindestens zwei Riegel aufweist, die entlang eines Umfangs der Dichtung beabstandet sind, und die Zahl von Durchlassöffnungen der Zahl von Riegeln entspricht.
Fluidventil nach Anspruch 1, wobei ein Ende des Mantels einen Ausschnitt aufweist, die Dichtung einen Schlüssel aufweist, der von der Dichtungsaußenfläche nach außen vorragt, und der Schlüssel in dem Ausschnitt angeordnet ist und Eingriff zwischen dem Schlüssel und dem Ausschnitt die Dichtung in Bezug auf den Verschluss positioniert und die Dichtung ordentlich in Relation zu dem Verschluss ausrichtet.
Fluidventil nach Anspruch 1, wobei eine der Kerbeninnenwand und der Kerbenaußenwand einen ringförmigen Ausschnitt aufweist, ein ringförmiger Rückhaltering in dem Ausschnitt angeordnet ist und relativ zu der einen der Kerbeninnenwand und der Kerbenaußenwand vorragt, und das Dichtungsrückhaltemerkmal ein ringförmiger umlaufender Wulst ist, der mit dem ringförmigen Rückhaltering eingreift, wodurch die Dichtung in der Kerbe zurückgehalten wird.
Fluidventil nach Anspruch 10, wobei der Rückhaltering eine Presspassung mit dem Ausschnitt hat.
Fluidventil nach Anspruch 10, wobei die eine der Kerbeninnenwand und der Kerbenaußenwand die Kerbeninnenwand ist und der umlaufende Wulst auf der Dichtungsinnenfläche angeordnet ist.
Fluidventil nach Anspruch 10, wobei die eine der Kerbeninnenwand und der Kerbenaußenwand die Kerbenaußenwand ist und der umlaufende Wulst auf der Dichtungsaußenfläche angeordnet ist.
Fluidventil nach Anspruch 1, wobei die Kerbeninnenwand einen ersten ringförmigen Ausschnitt aufweist, die Kerbenaußenwand einen zweiten ringförmigen Ausschnitt aufweist, ein erster ringförmiger Rückhaltering in dem ersten Ausschnitt derart angeordnet ist, dass der erste ringförmige Rückhaltering relativ zu der Kerbeninnenwand vorragt, ein zweiter ringförmiger Rückhaltering in dem zweiten Ausschnitt derart angeordnet ist, dass der zweite ringförmige Rückhaltering relativ zu der Kerbenaußenwand vorragt, und das Dichtungsrückhaltemerkmal einen inneren, ringförmigen, umlaufenden Wulst, der mit dem ersten ringförmigen Rückhaltering eingreift, und einen äußeren, ringförmigen, umlaufenden Wulst, der mit dem zweiten ringförmigen Rückhaltering eingreift, aufweist, wodurch die Dichtung in der Kerbe zurückgehalten wird.
Fluidventil, aufweisend: einen Ventilkörper, aufweisend: eine Ventilverschlusskammer; und Ventilanschlüsse, wobei jeder Ventilanschluss mit der Ventilverschlusskammer kommuniziert, und einen Ventilverschluss, der in der Ventilverschlusskammer angeordnet ist und relativ zu dem Ventilkörper um eine Drehachse drehbar ist, wobei der Ventilverschluss aufweist: eine Kerbe, die sich zu einer Fläche der Ventilverschlusskammer zeigend öffnet, wobei die Kerbe eine Innenwand, eine Außenwand, die zu der Innenwand zeigt, und eine erste Rückhaltestruktur, die an einer der Innenwand und der Außenwand bereitgestellt ist, aufweist, eine Dichtung, die in der Kerbe angeordnet ist, wobei die Dichtung aufweist eine Dichtungsinnenfläche, die zu der Kerbeninnenwand zeigt, eine Dichtungsaußenfläche, die zu der Kerbenaußenwand zeigt, und eine zweite Rückhaltestruktur, die auf einer der Dichtungsinnenfläche und der Dichtungsaußenfläche bereitgestellt ist, wobei die erste Rückhaltestruktur mit der zweiten Rückhaltestruktur derart eingreift, um die Dichtung in der Kerbe zurückzuhalten.
Fluidventil nach Anspruch 15, wobei die erste Rückhaltestruktur eine Durchlassöffnung aufweist und die zweite Rückhaltestruktur einen vorragenden Riegel aufweist.
Fluidventil nach Anspruch 16, wobei sowohl die Kerbe als auch die Dichtung ringförmig sind, der Riegel entlang eines Umfangs der Dichtung länglich ist, und die Durchlassöffnung entlang eines Umfangs der Fläche der Kerbe länglich ist.
Fluidventil nach Anspruch 16, wobei die Dichtung ein erstes Ende aufweist, das zu einer Fläche der Ventilverschlusskammer zeigt, und ein zweites Ende, das dem ersten Ende gegenüberliegt und zu einer Fläche des Verschlusses zeigt, der Riegel auf der Dichtungsaußenfläche bei einer Kante entsprechend dem zweiten Dichtungsende angeordnet ist, und die Durchlassöffnung an der Kerbenaußenwand angeordnet ist.
Fluidventil nach Anspruch 15, wobei das erste Rückhaltemerkmal einen ringförmigen Ausschnitt aufweist und einen ringförmigen Rückhaltering, der in dem Ausschnitt angeordnet ist, der relativ zu der einen der Kerbeninnenwand und der Kerbenaußenwand vorragt, und das zweite Rückhaltemerkmal ein ringförmiger umlaufender Wulst ist, der von einer Fläche der Dichtung vorragt und der mit dem ringförmigen Rückhaltering eingreift, wodurch die Dichtung in der Kerbe zurückgehalten wird.
Fluidventil nach Anspruch 15, wobei das erste Rückhaltemerkmal aufweist einen ersten ringförmigen Ausschnitt, der in der Kerbeninnenwand bereitgestellt ist, einen zweiten ringförmigen Ausschnitt, der in der Kerbenaußenwand bereitgestellt ist, einen ersten ringförmigen Rückhaltering, der in dem ersten Ausschnitt derart angeordnet ist, dass der erste ringförmige Rückhaltering relativ zu der Kerbeninnenwand vorragt, und ein zweiter ringförmiger Rückhaltering, der in dem zweiten Ausschnitt derart angeordnet ist, dass der zweite ringförmige Rückhaltering relativ zu der Kerbenaußenwand vorragt, und das zweite Rückhaltemerkmal aufweist einen inneren, ringförmigen, umlaufenden Wulst, der mit dem ersten ringförmigen Rückhaltering eingreift, und einen äußeren, ringförmigen, umlaufenden Wulst, der mit dem zweiten ringförmigen Rückhaltering eingreift, wodurch die Dichtung in der Kerbe zurückgehalten wird.