DE1675521A1 - Flachschieber zur Steuerung der Durchflussmenge eines Waermetraegers - Google Patents

Description

• "Flachschieber zur Steuerung der Durchflußmenge eines Wärmeträgers" Die Erfindung betrifft einen Flachschieber zur Steuerung der Durchflußmenge eines Wärmeträgers mit einem in einem Gehäuse verschwenkbaren, in Form einer Kurvenscheibe ausgebildeten Verschlußstüek, wobei die Kurvenscheibe eine derartige Kontur auf- weist, daß die in einem zugehörigen Wärmetauscher, insbesondere in Kraftfahrzeugen, abgegebene Wärmemenge proportional zur Ver- stellung eines Bedienungshebels ist. Bei Kraftfahrzeug-Heizeinrichtungen mit flüssigkeitserhitzten Wärmetauschern kann die Vemperaturregelung entweder durch Einsteilung der Wassermenge durch den Heizkörper (wasserseitige Regulierung) oder durch Zu» mischung kalter Frischluft zur angewärmten Luft (luftseitige Regulierung) geregelt werden. Bei derartigen Kraftfahrzeug-Warmwasserheizungen ist die Dosierung der Heizung jedoch schwie- rig einzustellen. Die Dosierung hängt von der Art des Regulier- ventiles ab und von den Wärmeübertragungsverhältnissen im Wär- metauscher. Bei normaler Wassergeschwindigkeit kann die Wärmedurchgangszahi im Austauscher im Prinzip nur auf der Luftseite beeinfluß werden. Die sogenannte wasserseitige Regulierung

  erfolgt durch Regulierung der Durohflutraenge, Während die

  luftGoitigQ Regulierung durch Aufteilung der Luft vor dem

  Heizkörper erfolgt und sehr feinfUhlig ist: Zu hat sich Se-

  zeijt, daß eine Änderung der durchfliegenden Wassormen"e um

  etwa 90 ,4 zunächst praktisch noch keinen Einflut auf die vorn

  FIeizkörpor ab cgebene Wärmemenjje ausübt und erst die letzten

  10 ; zieh fühlbar auswirken. Die Einstellung ist daher außer-

  ordontlioh sohwiarii;.

  Es ist bereits ein Drosselhahn für die Regelung des HQißwasser-

  durahlnufs bei flüssiZkeitserhitzton Wtauaahern von Kraft

  Pahrzeuj#Iisizeinriohtuntgen bekannt, dar vorzujaWOiae in der vorn

  Ic#a~nmen:i@n

  Wärvioaustausoher s RUokflutleitung angeordnet ist und Uber einen

  Dowdanzu;; reit einem in Reichweite des rathrers angeordneten Be-

  gesteuert wird, bei den der Droaaelhaiui mit einem

  unten offenen HaiuzkUken ausgestattet Ist, in welchem sich auf dem

  gleichen Durchmesser zwei gröbere Durahflußquersohnitte einander

  Zegari'borliegen, von denen als Yorauslat in iöftnun;gariohtung

  kleine Querachnittsausnehmungen abzweigen, und wobei ferner, die

  Quersonnittoausnohmunaen durch einen die Kükenwand durchsetzenden

  feinen SUge- oder Prässpalt gebildet worden. Das :ylindrinah

  durchbohrte Kicken mit dem Anlaufschlitz mut ebenso wie die Hahn

  oberfiäohe fein bearbeitet und in ihren Durchmessern klein t-1)11=rt.>zt

  sein. Der Anlaufschlitz dient zur Könnlinien-Yerbesserung. Diener

  bekannte Drosselhahn hat jedoch den Nachteil, dat die Kennlinie

  nicht für eine dem Verstellweg proportionale WYrmeleistungß-

  regelung geeignet ist und ferner den Nachteil eines zu großen und R

  nicht von der Einbauzeit unabhängigen Drehmomentes.

  Es ist ferner ein Ventil zur Steuerung von Warmwasserkreisläu-

  fen, insbesondere für die Innenraumbeheizung von Kraftfahr-

  zeugen bekannt, bestehend aus einem Gehäuse mit Ventilsitz und

  einem über einen am Ventilgehäuse gelagerten Stellhebel beweg-

  baren Ventilleörper, wobei der mit einer ebenen Ringfläche als

  Ventilsitz zusammenwirkende Ventilkörper als quer zur Strömungs-

  richtung verschwenkbarer Schieber ausgebildet ist, dem an der

  Einströmseite eine unter Federkraft stehende und dem Anpreß-

  druck für die Abdichtung erzeugende Hülse zugeordnet ist. Auch

  dieses Ventil weist nicht die für die jeweils gewünschte Wärme

  notwendige Kennliniencharakteristik auf.

  DerErfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, ein Ventil zur Rege-

  lung eines Mengenstromes zu schaffen, welches die Nachteile der

  bekannten Einrichtungen vermeidet und eine streng proportionale

  Wärmeleistungsregelung ermöglicht. Ferner soll eine Abdichtung

  mit Bauelementen ohne kleine Meßtoleranzen und ein gleichblei-

  bendes, hinreichend kleines Drehmoment für manuelle oder auto-

  matische Verstellung erreicht werden.

  Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit einem Flachschieber-

  ventil der eingangs erläuterten Art dadurch gelöst, daß die

  Kurvenscheibe unmittelbar zwischen Ein- und Austrittsöffnung

  des Schiebers angeordnet ist, daß die Kurvenscheibe einen kreis-

  förmigen Teil aufweist, der größer als diese Öffnungen ist, und

  bei entsprechender Winkelstellung der Scheibe den Durchfluß

  vollständig unterbindet, daß die Kurvenscheibe aus sehr dünnem,

  elastischen Material'besteht, und daß die elastische Kurven-

  scheibe eine ebene Dichtfläche aufweist, die gegen einen an der

  Austrittsöffnung befindlichen Dichtsitz gedrückt wird.

  Als weiteres Merkmal der Erfindung ist die Kurvenscheibe so ge-

  formt und im Gehäuse angeordnet, daß in Abhängigkeit vom Dreh-

  winkel der Kurvenscheibe eine stetige Veränderung des öffnongs-

  querschnittes bewirkt wird. -

  In. vorteilhafter Weise weist die Kurvenscheibe, nach einem wei-

  teren Merkmal der Erfindung, einen kreisförmigen Teil auf, der

  größer als die Ventilöffnung ist und bei entsprechender Win-

  kelstellung der Scheibe den Durchfluß vollständig unterbindet.

  Gemäß einer Weiterbildung der Erfündung ist es zweckmäßig, wenn

  im Ventilsitz eine Kerbe vorgesehen ist. Durch diese Kerbe wer-

  den bei keinen Ventilöffnungen klar definierte geometrische

  Verhältnisse geschaffen. Zur Verstellung der Kurvenscheibeist

  zweckmäßiger Weise ein manuell bedienbarer oder selbsttätig

  wirkender Schwenkantrieb vorgesehen.

  Eine konstruktiv besonders vorteilhafte Form ergibt sich dann,

  wenn erfindungsgemäß das Gehäuse etwa in der Ebene der Kurven-

  Scheibe geteilt ausgebildet und die Hälften mittels Schrauben

  od.dgl. verbunden sind.

  Zur Erhöhung der Abdichtung ist es zweckmäßig, im Gehäuseinneren

  auf der Welle der Kurvenscheibe ein federndes Element, vorzugs-

  weise eine Spiraldruckfeder, anzuordnen, welche die Kurvenscheibe-

  cüot@tand Bogen eine ßehRuß:iwand bzu. den Vantileitz andrilokt.

  Durch den lrfindungagegenstand@ wird eine streng proportionale

  wXrmulaintuntsregolung bei konstantem puropendruok des Systems

  arruioht. Bei Vollast der iIaizung durchströmt die dann erfor(lar..

  li.olze ca.#tximale :@tr@cuo , Qnjs druakvurlustloa fase Ventil: Bei %len

  balzan:itf3n Ra;Zolvontilon ist jadoati ein relativ arator Drualcabfall

  im Vcn;ii zur Zrraioh=S dir erforderliohon Kannlinie nötig.

  1;aiture Vortollo und ttark;nale dar Erfindung verdau anhand der

  Zeielmun ; nUhvr orlUutart, die sottematigoh ein Augtüiu-ungabei#

  spiel darstellt. Dabei zeigte

  Fig. 1 einen Ungesohnitt durch ein erfindungsg ., Res

  Ventil,

  2 einen Quoraolinitt dürah ein Ventil nach Feg. i,

  F:tä. 3 eine erfindußgemtts ausgebildete Kurvenscheibe,

  Big. 4 äaa. . Vantilgehäure in ZuntrUmriahtung gesehen, und

  Pig. .5 die Regelcharakteristik bezUgliah der durnhtlielsnden

  Wassermenge.

  Bai dem in Vig. 1 dargestellten Ausftüzrungabeiapiel wird das

  Ventil durch ein aus zwei üei£useldLIften 1 und 2 bestehende»

  Qehäunr gebildet, wobei an dem Gehäuse eine FlUasigkoitazufWununj 3

  und einel@isaigkaitrsataführung # angaüraaht ist. Ix: dem CleUume

  ist eine Kurvonsohoibo 5 mit Antriebawelln G versohvenkbar gelagert.

  ein

  In @:ule;@ 3eiuäusevorsprung 7 Ist: zur Abdichtung 0 # Ring 8 vorgesehen .

  und irs 0al9£usevorapruroi g ein Lager 10. rerner ißt tr# Gehäuse afac:i

  noch ein hager 11 rür eins Achse 12 angeordnet, die ein 7srhnrad 13

  trägt, welches mit einem auf der Aahse ö befestigten Zatwad 14

  k1nnt.

  Dabei, ist die Aahao 12 bzw, das Zahnrad 13 mit einem iIehal 15 für

  einen Bowdenzug oder derZleiahen veraohon. Die elantiaahi, dUnne

  Kurvunacheibe 5 legt sich an die Innantinnd den gehgunatoils 3.

  1;i Dfirahfluaqueraalmitt der Y1UasigICOitarUhrtatg .3 und 4 ist ein

  Yintilnitz 1ü an",ebraaht, der in vortailhäfter Weise oino Kerbe 17

  autreaist. Die beiden aehäuashxlften I und 2 sind mittels Suhraubun18

  miteinander verbunden. Auf der Welle 6 ist ein Foderalement, bei-

  opieisweiae eine Druckfeder 19 anZeordnot, welche die Xurvensoheibe 5

  in-ihrem zentralen Teil gu3on die ßehxuaeinnenwand des Gehäuseteils 2

  drUokt und dadurch eine Abdielitung bewirkt.

  Feg. 2 zeigt ein irfindungageaittes Ventil in Blickrichtung ent-

  ,#.-c3on;;e etzt :ir Strörsungarichtung. Dabei ist der Ventilalts 1s seit

  der Kerbe 1? deutlich sichtbar.

  Aus Pia. 3 tot ersichtlich, da# die Kurronaaheibe 3 eine ertindurkgs-

  ga . 'S ausgebildete Kurvenkontur 20 aufweist, sowie einen kreis-

  .

  ti3rmi,Ten Scheibenteil 21, dessen Fläche größer ist als der Quer-

  nahnitt der FlUasigkeitazu# bzN. #abtührung.

  Der Kurvenverlauf 24 der Kurvonaaheibe 5, also die Uta t jun°. .. als

  Funktion vom Drehwinkel der Antriebzwelle isst an sich berechenbar,

  so W jede beliebige Kennlinie dem Ventil zugeordnet werden kann.

  Dadurch ergibt eich auch eine eindeutige Reproduzierbarkeit des

  MenZenstroma, insbesondere der kleinen Durchtlulmenren In Teillaet-

  j :biet der Heizung.

  Die Absperrung des FlUssiakeitnstromeß erfolgt mit dem kroieförtaieren

  Sahoibenteil 21, dar durch den herraahenden Ditterenadruak vor und

  hinter der Kurvenscheibe 5 tost an die dien FIUssigkeitaabtUhrung 4

  u-: ;a@@en de obuno Fiiiclie bzu. clun Vuntiluitx 16 r,3pro#lt wirf.

  Die F1ünri,l3;eil.r@@@sax#rtu" or:olZt dallcr mit oinor Ioctcwnasar-

  rienj@3, die urtcul;loinor ist, ja größer dar Ditforenrdruulc iot.

  Wird d;ir VontIluitz 1(i ohne Karbc 1? aueriebilaet, dann tir";ibt siun

  b*i kleinarun ti@il@un_;ßvarliältnissan ein aishvlfi@r@:ri@@ur Durohrluß-

  que:-rn-,?inibt. Diescsr sidltolför.:ria @a@arulrflußy@as@c@ainii;L benwirkt

  ju.lot;li, dry c;;ile;in hleinfrru ioloranünn dar 1Curvaiiu=-,hoiljo i:ro.9u rmde-

  ri;an;un duz pure:iflußquaroelrtiittan und dami : der duroliflio3.7ndan

  t@asc;irr:lon@u ar-:uven. Durch clio KQrbo 17 worden innheaondvro bei

  1cluinan Ventilöfihuni;an klAr dorinierte anomotrisolie Vorlülltniaao

  Casohatfen, co daß auch bei Z'olerexnzen der Kurvoncicheibo nur f,o-

  ringrUai;;a %dßrunSon dür oinZeßtellton durahfüodondon Wnocor-

  man.@3 auftroton können.

  In Fig. 4 iut die Anniaht den erfindunraromüßen Vdntils in

  Strörnuni"ciria:xturxi; dnrraotellt. Dabei ist etrinhliort oino Kurvon-

  zaheibo 5 oingo-.eiahnnt, und zwar in dorr äohlioßntolltmi;.

  In r1 . 5 Bind A-Mal, Kannlinien 22 und 23 dargantullt, die die

  duroliflioBe;nela ilasccerrnant;a in AbhWiltirkoit vom ürfnun,:;oivdG am

  ßadienunGotsuttaltor w.ioctcxre.;,obatx. Zuim eerfindtingrai;oraäßon Ventil,

  GritaprQOiiesrid der Konnlinlu 2:?, or#Arkt oino Voi#snhiobunt; duB

  ß@dicatin.;@,scoltralt@r@, ucu 50 ,'0 eine Ändorunl eair duruhrliollenden

  Wc.xicor@hzn-;cr um nur 2 ::r wä'irund die lotxtan gb % der dur':h-

  rliaßendon Waszert@on;-po auf 50 ;' des 1@dionuraZxn-ioc;on re"uliort

  worciün. Die Änderung der DuroliflußnunGu um en. 2 % erjibt aur-

  .;rund durlfrmotiuor,@an@;avarht311nirige im iloizktirpnr eine rardarun;

  der WKrnaleistun;* um oa. 50 %. Diaa laedoutot, daß aiuh dies tör;i--j-

  loicttuiG" der 11#xixungaanla3.v proportional und linear rrit dun

  verutollwe.T ar. :1&dianunGabahalter lindert. somit läßt eich die

  "awtlnniiitu Wärmeraenzo ruinfUhli - einstellen. Dur niehtlinenre

  Zucwnctcnlinriy xwiaolion Q'i",e,#;obuner Wtirr.nemon;;a und durohrlioßunder

  irrt durch die boaondure l?orrn der Kurvenkontur 20

  VurU:i1:zialitigt. Die b@jlc:inntvn Ventile weinen eine Kannlinie,

  ontzhroaheud der Kurve 23 auf, wonach die durohtliħende Waauer-

  manC,e nahezu proportional zum üfniun;,raweaG am ßedienuneoaohaltar

  ist. Dadurch ist es nicht mögliali, die guwUnsahte WUrmemengo durch

  airio etwa linoaro 13awo;@un; den D!adienuntsuahaltera einzustellen.

  Dieaor nichtlineare und niolitproportionalo Zuaammvnhang zwischen

  ;@tirrac;nni;u und Dadianun,rcjwog führt zu erheblichen Caliwiorigkoiton

  bei dar Einreguliarunü der gowttnnaliten iieizleietung. Diene

  3olz;,riari.kuitan wirken oiah in zweifacher Hinsicht nolativ auf

  die f:il;rcjio;iarhoit auu. Durch die aaliwioriüe fiinrogulierung ist en

  dem Prhrzaui;lenker nur in den sultenoten rällun mdl;liati, ein für ilrn

  optitnnlQs 2&uniklima ein.:uregulieren. Dadurch wird aeine Konzen-

  ti#azionni'Uliigkeit und die Aufmorkear44fUr dao V'erkehrsgeeohohun

  not;at,iv baeinrlußt. Ihiruli die aahwierige E1nregrulierung, die während

  aur fahrt: vorganomman wurden muß,, wird der Fahrzeuglenker auß-jedem

  vorn Vurkatiru äeaaliehen abGtalenict, was aioti obentalle nachteilig

  au: die Yorkuliraalalini,liait auswirkt.

  Die Erfindung int nicht auf dae dargesto11te Auotilhrungabei-

  npiol Leaeliränkt. sie iah auch nicht aunsahließlioh bei Kraft-

  fahrzau.;helzuw;an anwandhar, sondern auch in gleich vorteilhafter

  tleiae fUr die stationara Kaizunge- und LUftungsteahnik und auch

  für dun ahami$ohen Apparatebau.

  Die Erfindung umfaßt ferner alle Teil- und Unterkombinationen

  der busatiriubenen und/oder dargestellten Purlcmale&l, .

Claims (1)

1. A n s p r ü ah e 1. Flachschieber zur Steuerung der Durchflußmenge eines Wärme- trägers mit einem in einem Gehäuse verschwenkbaren, in Form einer Kurvenscheibe ausgebildeten Verschlußstück, wobei die Kurvenscheibe eine derartige Kontur aufweist, daß die in einem zugehörigen Wärmetauscher, insbesondere in Kraftfahrzeugen, abgegebene Wärmemenge proportional zur Verstellung eines Bedienungshebels ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurven- scheibe unmittelbar zwischen Ein- und Austrittsöffnung des Schiebers angeordnet ist, daB die Kurvenscheibe einen kreisför- migen Teil aufweist, der größer als diese Öffnungen ist, und bei entsprechender Winkelstellung der Scheibe den Durchfluß voll- ständig unterbindet, daß die Kurvenscheibe aus sehr dünnem, elastischen Material besteht, und daß die elastische Kurven- scheibe eine ebene Dichtfläche aufweist, die gegen einen an der Aubtrittsöffnung befindlichen Dichtsitz gedrückt wird. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kur- venscheibe so geformt und im Gehäuse angeordnet ist, daB in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Kurvenscheibe eine stetigeVeränderung des öffnungsquerschnittes bewirkt wird. 3. Ventil nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeioh-. not, ddB i® Ventilsitz, eine-Kerbe vorgesehen ist. . Ventil nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch einen manuell bedienbaren oder selbsttätig wirkenden Schwenkantrieb für die Kurvenscheibe. 5. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 41 dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse etwa in der Ebene der Kurvenscheibe geteilt ausgebildet und die Hälften mittels Schrauben od.dgl. verbunden sind. 6. Ventil nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeich- net, daß im Gehäuseinneren auf der Welle der Kurvenscheibe ein federndes Element, vorzugsweise eine Spiraldruckfeder, angeordnet ist, welche die Kurvenscheibe dichtend gegen eine Gehäusewand bzw. den Ventilsitz andrückt.