DE19703042B4

DE19703042B4 - Strömungsregelvorrichtung

Info

Publication number: DE19703042B4
Application number: DE1997103042
Authority: DE
Inventors: Masamichi Kariya Makihara; Kiyoshi Kariya Usami; Yoshio Kariya Miyata
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-02-05
Filing date: 1997-01-28
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2017-01-29
Also published as: DE19703042A1; JP3552438B2; US5983937A; JPH09274521A

Abstract

Strömungsregelvorrichtung zum Regeln eines in einem Fluidkanal strömenden Fluids, umfassend:
einen Ventilkörper (8), der innerhalb des Fluidkanals zu einer vorbestimmten Stellung in einer den Fluidkanal kreuzenden Richtung bewegbar angeordnet ist, wobei der Ventilkörper (8) einen Absperrbereich (8g) zum Absperren der Strömung des Fluids und Öffnungen (8d–8f, 8h–8j), durch die hindurch das Fluid strömt, zum Einstellen der Strömungsmenge des Fluids entsprechend einem Öffnungsbereich des Fluidkanals aufweist, der durch die Öffnungen (8d–8f, 8h–8j) definiert ist;
ein Ventilkörper-Betätigungsmittel (15) zum Betätigen des Ventilkörpers (8) in der kreuzenden Richtung; und
ein Regelmittel (21) zum Regeln des Ventilkörper-Betätigungsmittels (15) derart, dass der Ventilkörper (8) zu einer Stellung zwischen einer ersten Stellung, in der der Fluidkanal vollständig durch den Absperrbereich (8g) geschlossen ist, und einer zweiten Stellung betätigt wird, in der der Fluidkanal durch eine der Öffnungen (8d–8f, 8h–8k) vollständig geöffnet ist, wobei
die Öffnungen (8d–8f, 8h–8k) kleinflächige Bereiche (8d, 8e,...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strömungsregelvorrichtung zum Regeln der Strömungsmenge eines durch einen Kanal strömenden Fluids. Insbesondere wird die Erfindung in geeigneter Weise als Strömungsregelvorrichtung zur Regelung der Strömungsmenge von Heißwasser verwendet, das von einer Heißwasser-Versorgungsquelle zu einem Heiz-Wärmetauscher strömt.

Als Strömungsregelvorrichtung zum Regeln der Strömungsmenge von Heißwasser, das von einer Heißwasser-Versorgungsquelle zu einem Heiz-Wärmetauscher in einem Heißwasserkreis strömt, ist beispielsweise die Strömungsregelvorrichtung bekannt, die in JP-A 5-248 558 offenbart ist und die nachfolgend unter Bezugnahme auf 27 und 28 beschrieben wird.

Gemäß Darstellung in 27 und 28 sind in einem Heißwasserkreis ein wassergekühlter Motor 2, der als Heißwasser-Versorgungsquelle dient, eine mechanische Wasserpumpe 3, die bei Kopplung mit dem Motor 2 in Betrieb steht, ein Heizkern 4 als Wärmetauscher zum Aufheizen von Luft, die in den Fahrgastraum eines Fahrzeugs auszublasen ist, und eine Motorpumpe 5 angeordnet, die bei Zuführung von elektrischem Strom von einer Batterie aus (nicht dargestellt) in Betrieb steht. Des weiteren ist im Heißwasserkreis 1 ein Strömungsregelventil 6 zur Einstellung der Strömungsmenge des vom Motor 2 zum Heizkern 4 strömenden Heißwassers angeordnet. Mit 100 ist ein Kühler bezeichnet.

Das Strömungsregelventil 6 besitzt ein Ventilgehäuse 101, das einen Heißwasserkanal im Heißwasserkreis 1 bildet, und einen Solenoidbereich 102, der am Ventilgehäuse 101 befestigt ist. Das Ventilgehäuse 101 ist mit einer ersten Einlaßleitung 103 und einer ersten Auslaßleitung 104, die beide einen Heißwas serkanal vom Motor 2 zum Heizkern 4 bilden, mit einer zweiten Einlaßleitung 105 und einer zweiten Auslaßleitung 106, die beide einen zweiten Heißwasserkanal vom Heizkern 4 zum Motor 2 bilden, und einer Bypaßleitung 107 ausgestattet, die einen Bypaßkanal zur Bypaßführung von Heißwasser, das in die zweite Einlaßleitung 105 eintritt, direkt zur ersten Auslaßleitung 104 bildet.

Eine Welle 108 ist durch das Innere des Ventilgehäuses 101 und durch den Solenoidbereich 102 hindurchgeführt. Ventilelemente 111 und 112 sind an der Welle 108 vorgesehen. Mittels der Ventilelemente 111 und 112 ist dann, wenn ein erster Verbindungskanal 109 zur Herstellung einer Verbindung zwischen der ersten Einlaßleitung 103 und der ersten Auslaßleitung 104 vollständig geschlossen ist, ein zweiter Verbindungskanal 110 zur Herstellung einer Verbindung zwischen der zweiten Einlaßleitung 105 und dem Bypaßkanal 107 vollständig geöffnet. Andererseits ist dann, wenn der erste Verbindungskanal 109 vollständig geöffnet ist, der zweite Verbindungskanal 110 vollständig geschlossen.

Wenn der Solenoidbereich 102 erregt ist und mittels einer Regeleinheit 113 geregelt wird, gelangt die Welle 108 in den in 27 dargestellten Zustand, bei dem der erste Verbindungskanal 109 vollständig geschlossen und der zweite Verbindungskanal 110 vollständig offen ist. In diesem Zustand wird kein Heißwasser mit hoher Temperatur vom Motor 2 zum Heizkern 4 geführt, so daß die Temperatur des Heizkerns sinkt. Wenn andererseits der Solenoidbereich 102 durch die Regeleinheit aberregt wird, gelangt die Welle 108 in den in 28 dargestellten Zustand, bei dem der erste Verbindungskanal 109 vollständig geöffnet und der zweite Verbindungskanal 110 vollständig geschlossen ist. In diesem Zustand wird Heißwasser mit hoher Temperatur vom Motor 2 zum Heizkern 3 geführt, so daß die Temperatur des Heizkerns steigt.

Die Regeleinheit 113 bestimmt ein vorbestimmtes Lastverhältnis entsprechend einer Soll-Temperatur des Heizkerns 4 und führt auf der Grundlage des so bestimmten Lastverhältnisses eine Lastregelung in Hinblick darauf durch, daß sich die Welle 108 zwischen der in 27 dargestellten Stellung und der in 28 dargestellten Stellung wiederholt hin- und herbewegt.

Bei der obenbeschriebenen Strömungsregelvorrichtung treffen die Ventilelemente 111 und 112 mit Ventilsitzen zusammen, wenn sich die Welle 108 aus der in 27 dargestellten Stellung zu der in 28 dargestellten Stellung bewegt, und auch dann, wenn sich die Welle 108 aus der in 28 dargestellten Stellung zu der in 27 dargestellten Stellung bewegt, wodurch das Problem verursacht ist, daß ein Ventilaufschlaggeräusch entsteht.

Da des weiteren die Lastregelung zwischen der Stellung ( 28), in der der erste Verbindungskanal 109 vollständig geöffnet ist, und der Stellung (27), in der Kanal 109 vollständig geschlossen ist, durchgeführt wird, wenn sich die Welle 108 aus der in 28 angegebenen Stellung zu der in 27 angegebenen Stellung verschiebt, wird der erste Verbindungskanal 109, in dem eine große Menge Heißwasser strömt, plötzlich vollständig geschlossen, was das Problem zur Folge hat, daß ein Wasserschlaggeräusch entsteht.

Da weiter die Lastregelung zwischen der Stellung, in der der erste Verbindungskanal 109 vollständig geöffnet ist, und der Stellung, in der der Kanal 109 vollständig geschlossen ist, durchgeführt wird, kann die Änderung der Temperatur des Heizkerns 4 größer werden, wenn der Lastregelungszyklus nicht verkürzt wird. Wenn der Zyklus verkürzt wird, wird die Anzahl der Betätigungen der Welle 108 größer, wodurch das Problem verursacht wird, daß die Haltbarkeit beeinträchtigt wird.

EP-688 986 A1 beschreibt eine Strömungsregelvorrichtung zum Regeln eines in einem Fluidkanal strömenden Fluids, welche einen Ventilkörper umfasst, der einen Absperrbereich zum Absperren einer Strömung des Fluids und Öffnungen aufweist, durch die hindurch das Fluid strömt, um eine Strömungsmenge des Fluids entsprechend einem Öffnungsbereich des Fluidkanals einzustellen. Ein Betätigungsmittel ist derart geregelt, dass der Ventilkörper zu einer Stellung zwischen einer ersten Stellung, in der der Fluidkanal vollständig durch den Absperrbereich geschlossen ist- und einer zweiten Stellung betätigt wird, in welcher der Fluidkanal durch irgendeine der Öffnungen vollständig geöffnet wird. Die Öffnungen weisen dabei Bereiche auf, die den Fluidkanal dann, wenn sich der Ventilkörper in einer dritten Stellung zwischen der ersten und der zweiten Stellung befindet, mit einer Fläche kleiner als dann, wenn sich der Ventilkörper in der zweiten Stellung befindet, öffnet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Strömungsregelvorrichtung bereitzustellen, mit welcher auch große Strömungsmengen ohne Vergrößerung des Ventils genau gesteuert werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Strömungsregelvorrichtung gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Bei dieser Vorrichtung führt das Steuermittel eine Lastregelung für das Ventilkörper-Betätigungsmittel derart durch, dass der Ventilkörper wiederholt zwischen ein Paar benachbarter Stellungen aus der ersten und den dritten Stellungen, sich wiederholt hin und her bewegt, und führt ferner eine Analogregelung für das Ventilkörper-Betätigungsmittel derart durch, dass die Stellung des Ventilkörpers kontinuierlich zwischen einem anderen Paar benachbar ter Stellungen aus den zweiten bis dritten Stellungen kontinuierlich gewechselt wird. Die Lastregelung wird somit für einen Teil des Hubs des Ventilkörpers durchgeführt, und die Analogregelung wird für einen anderen Teil des Hubs des Ventilkörpers durchgeführt.

Bei der Lastregelung bewegt sich der Ventilkörper zwischen zwei der ersten, der zweiten Stellung der einer dritten Stellung hin und her, um so einen Durchschnitts-Ventilöffnungsgrad anzusteuern. Dahingegen wird in der Analogregelung die Stellung des Ventilkörpers kontinuierlich dahingehend eingestellt, eine Zielstellung zwischen anderen zwei der ersten, der zweiten Position und einer dritten Position einzustellen, und ein der Zielstellung entsprechende Position kann erhalten werden. Demgemäß kann eine vorbestimmte Strömungsmenge durch Steuern des Durchschnitts-Öffnungsgrads in der Lastregelung und durch Steuern eines tatsächlichen Öffnungsgrads in der Analogregelung erhalten werden.

Da hier sowohl die Lastregelung als auch die Analogregelung verwendet werden, kann die Strömungsmenge ohne Erhöhung der Größe des Ventils selbst dann genau gesteuert werden, wenn die Strömungsmenge hoch ist.

Erfindungsgemäß besitzt die Strömungsregelvorrichtung einen Ventilkörper zum Einstellen der Strömungsmenge eines durch einen Fluidkanal hindurchströmenden Fluids, ein Ventilkörper-Betätigungsmittel zur Betätigung des Ventilkörpers und ein Regelmittel zum Regeln des Ventilkörper-Betätigungsmittels. Der Ventilkörper ist im Fluidkanal zu einer vorbestimmten Stellung hin in einer den Fluidkanal kreuzenden Richtung bewegbar angeordnet. Im Ventilkörper sind Öffnungen ausgebildet, durch die das Fluid hindurchtritt. Der Ventilkörper wird zu einer Stellung zwischen einer ersten Stellung, in der der Fluidkanal vollständig geschlossen ist, und einer zweiten Stellung, in der der Fluidkanal mittels irgendeiner der Öffnungen vollständig geöffnet ist, betätigt. Die Öffnungen besitzen einen kleinen Flächenbereich, der den Fluidkanal dann, wenn sich der Ventilkörper in einer dritten Stellung zwischen der ersten und der zweiten Stellung befindet, mit einer kleineren Fläche öffnet, als dann, wenn sich der Ventilkörper in der zweiten Stellung befindet; und das Regelmittel führt eine Lastregelung für das Ventilkörper-Betätigungsmittels derart durch, daß sich der Ventilkörper zwischen der ersten und der zweiten Stellung oder zwischen der dritten und der zweiten Stellung wiederholt hin- und herbewegt.

Da der Ventilkörper zu einer vorbestimmten Stellung in einer den Fluidkanal kreuzenden Richtung bewegbar angeordnet ist, trifft bei dieser Bauweise der Ventilkörper nicht mit einem Ventilsitz zusammen. Daher tritt kein Ventilaufschlaggeräusch auf, wenn sich der Ventilkörper bewegt.

Wenn sich der Ventilkörper in der dritten Stellung befindet, öffnet ein kleinflächiger Bereich der Öffnungen den Fluidkanal. Die durch diesen kleinflächigen Bereich geöffnete Öffnungsfläche des Kanals ist kleiner als die durch eine Öffnung geöffnete Öffnungsfläche (vollständige Öffnungslfäche), wenn sich der Ventilkörper in der zweiten Stellung befindet. Die Regelung führt eine Lastregelung für das Ventilkörper-Betätigungsmittel derart durch, daß sich der Ventilkörper zwischen der ersten und der dritten Stellung oder zwischen der dritten und der zweiten Stellung wiederholt hin- und herbewegt.

Sowohl in dem Fall, bei dem sich der Ventilkörper zwischen der ersten und der dritten Stellung bewegt, als auch in dem Fall, bei dem sich der Ventilkörper zwischen der dritten und der zweiten Stellung bewegt, kann der Grad der Änderung der Strömungsmenge des durch den Fluidkanal durchströmenden Fluids im Vergleich mit dem Fall, bei dem sich der Ventilkörper zwischen der ersten und der zweiten Stellung bewegt, in hohem Maße verkleinert werden. Erfindungsgemäß ist es daher möglich, die Probleme der Entstehung des Wasserschlaggeräuschs und der Beeinträchtigung der Haltbarkeit zu lösen.

Hier ist die erste Stellung eine Stellung, in der kein Fluid durch den Fluidkanal hindurchströmt, die zweite Stellung eine Stellung, in der das Fluid durch den Fluidkanal mit der benötigten maximalen Strömungsmenge hindurchströmen kann und die dritte Stellung eine Stellung zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung, wobei in dieser Stellung die Betätigung des Ventilkörpers zur Zeit der Durchführung der Lastregelung anzuhalten ist. Die dritte Stellung kann eine einzelne Stellung sein oder mehrere Stellungen umfassen.

Wenn die dritte Stellung mehrere Stellungen umfaßt, können die kleinflächigen Bereiche in solcher Weise ausgebildet sein, daß die Öffnungsfläche des Kanals in einer dritten Stellung, die näher bei der zweiten Stellung liegt, größer ist als in einer dritten Stellung, die näher bei der ersten Stellung liegt, und führt das Regelmittel eine Lastregelung für das Ventilkörper-Betätigungsmittel derart durch, daß sich der Ventilkörper auch zwischen den mehreren dritten Stellungen wiederholt hin- und herbewegt.

Entsprechend dieser Bauweise ist es möglich, eine geringfügige Strömungsregelung durchzuführen.

Des weiteren kann der Ventilkörper aus einem Rotor bestehen, der in einem Ventilgehäuse, das einen Teil des Fluidkanals bildet, angeordnet ist.

Ferner kann der kleinflächige Bereich als eine unabhängige feine Öffnung, die der dritten Stellung entspricht, ausgebildet sein. Entsprechend gibt es in dem Fall der einzigen dritten Stellung eine einzige feine Öffnung und in dem Fall von mehreren dritten Stellungen mehrere feine Öffnungen.

Des weiteren kann der kleinflächige Bereich eine Öffnung in der Form einer Nut aufweisen, die entlang der Außenfläche des Ventilkörpers ausgebildet ist.

Auf diese Weise können Fremdmaterialien, die im Fluid enthalten sind, entlang der Nutgestalt, die an der Außenfläche des Ventilkörpers ausgebildet ist, leicht abgeführt werden, wodurch eine Beeinträchtigung der Strömungsregelfunktion infolge einer Verstopfung durch bzw. Ansammlung von Fremdmaterialien verhindert ist.

Des weiteren kann in der Öffnung mit der Nutgestalt der Verbindungsbereich, dessen Nutbreite und Nuttiefe stufenweise vergrößert sind, als ein verjüngter Bereich ausgebildet sein; oder der Querschnitt der Öffnung mit der Nutgestalt kann in bogenförmiger Gestalt oder dreieckiger Gestalt ausgebildet sein.

Ferner kann das Regelmittel eine Lastregelung für das Ventilkörper-Betätigungsmittel derart durchführen, daß sich der Ventilkörper zwischen benachbarten Stellungen abgesehen von der ersten bis dritten Stellung wiederholt hin- und herbewegt.

Wenn die dritte Stellung eine einzige ist, führt das Regelmittel entsprechend eine Lastregelung für den Ventilkörper zwischen der ersten Stellung und der dritten Stellung und zwischen der dritten und der zweiten Stellung durch. Wenn die dritte Stellung mehrere Stellungen umfaßt, führt das Regel mittel entsprechend eine Lastregelung für den Ventilkörper zwischen der ersten Stellung und derjenigen dritten Stellung, die der ersten Stellung am nächsten benachbart ist, zwischen benachbarten dritten Stellungen und zwischen derjenigen dritten Stellung, die der zweiten Stellung am nächsten benachbart ist und der zweiten Stellung durch.

Des weiteren kann das Regelmittel eine Lastregelung für das Ventilkörper-Betätigungsmittel derart durchführen, daß sich der Ventilkörper zwischen einer der benachbarten Stellungen abgesehen von der ersten bis dritten Stellung wiederholt hin- und herbewegt, und kann das Regelmittel des weiteren eine Analogregelung für das Ventilkörper-Betätigungsmittel derart durchführen, daß sich der Ventilkörper zwischen anderen benachbarten Stellungen abgesehen von der ersten bis dritten Stellung wiederholt hin- und herbewegt.

Die vorliegende Erfindung kann unter Benutzung der Kombination der Lastregelung und der Analogregelung verwendet werden.

Des weiteren kann die feine Öffnung mit der kleinsten Fläche in einer Größe ausgebildet sein, durch die hindurch Fremdmaterial (Gießereisand) im Heißwasserkreis hindurchtreten kann, und führt das Regelmittel eine Lastregelung zwischen der ersten Stellung und einer Stellung durch, die der feinen Öffnung mit der kleinsten Fläche entspricht.

Bei dieser Bauweise ist in dem Fall einer einzigen dritten Stellung die feine Öffnung, die der dritten Stellung entsprechend ausgebildet ist, die feine Öffnung mit der kleinsten Fläche. In dem Fall von mehreren dritten Stellungen ist die feine Öffnung, die derjenigen dritten Stellung, die der ersten Stellung am nächsten benachbart ist, entsprechend ausgebildet ist, die feine Öffnung mit der kleinsten Fläche.

Daher wird dann, wenn die Soll-Strömungsmenge des durch den Fluidkanal hindurchströmenden Fluids extrem klein ist, die Lastregelung zwischen der ersten Stellung und derjenigen Stellung durchgeführt, die der feinen Öffnung mit der kleinsten Fläche entspricht. Da jedoch die feine Öffnung mit der kleinsten Fläche eine Größe besitzt, durch die hindurch Fremdmaterial im Heißwasserkreis hindurchtreten kann, ist es möglich, eine feine Regelung für die Strömungsmenge des Heißwassers durchzuführen, ohne daß die Öffnung mit dem Fremdmaterial verstopft wird.

Des weiteren kann die Strömungsmenge des Heißwassers, das von einer Heißwasser-Versorgungsquelle aus zu einem Heiz-Wärmetauscher strömt, mittels der Strömungsregelvorrichtung der vorliegenden Erfindung geregelt werden.

Auf diese Weise kann die Entstehung eines Ventilaufschlaggeräuschs des Ventilkörpers vermieden bzw. unterdrückt werden, und kann das Wasserschlaggeräusch verringert werden. Des weiteren kann die Temperaturveränderung des Heizkerns in dem Fall, bei dem der Lastregelungszyklus der gleiche wie beim Stand der Technik ist, verringert werden. Mit anderen Worten kann dann, wenn die Temperaturänderung die gleiche Bandbreite wie beim Stand der Technik aufweist, die Anzahl der Betätigungen des Ventilkörpers verkleinert werden.

Die Erfindung von Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, daß die kleinflächigen Bereiche als unabhängige feine Öffnung oder Öffnungen in einer entsprechenden Beziehung zu der dritten Stellung oder den dritten Stellungen ausgebildet sind.

In dem Fall einer einzigen dritten Stellung ist eine einzige solche feine Öffnung wie oben angegeben ausgebildet; und dann, wenn mehrere dritte Stellungen vorgesehen sind, sind mehrere derartige feine Öffnungen wie oben angegeben ausgebildet.

Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden Detailbeschreibung bevorzugter Ausführungsformen derselben bei Betrachtung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leichter erkennbar; in den Zeichnungen zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Heißwasserkreises, der bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

2 eine Draufsicht auf das Strömungsregelventil, das bei der sechsten Ausführungsform verwendet wird;

3 einen Schnitt entlang der Linie III-III von 2;

4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV von 3;

5A bis 5D Abwicklungsansichten eines Rotors bei der ersten Ausführungsform;

6 ein Blockdiagramm des Regelsystems bei der ersten Ausführungsform;

7 ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehung zwischen der Stellung des Rotors und dem Feststellungswert Ta eines Temperatursensors bei der ersten Ausführungsform;

8 eine Ansicht gleich derjenigen von 4, wobei sich der Rotor in der dritten Stellung (a) befindet;

9 eine Ansicht gleich derjenigen von 1, wobei sich der Rotor in der dritten Stellung (a) befindet;

10 eine Ansicht gleich derjenigen von 4, wobei sich der Rotor in der dritten Stellung (b) befindet;

11 eine Ansicht gleich derjenigen von 1, wobei sich der Rotor in der dritten Stellung (b) befindet;

12 eine Ansicht gleich derjenigen von 4, wobei sich der Rotor in der zweiten Stellung befindet;

13 eine Ansicht gleich derjenigen von 1, wobei sich der Rotor in der zweiten Stellung befindet;

14 ein Diagramm mit der Darstellung der Veränderung des Feststellungswertes Ta, wenn gerade eine Lastregelung des Rotors durchgeführt wird;

15A bis 15D Abwicklungsansichten des Rotors bei einer zweiten Ausführungsform;

16 ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehung zwischen der Stellung des Rotors und dem Feststellungswert Ta bei der zweiten Ausführungsform;

17A bis 17D Rotors bei einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

18A bis 18D Abwicklungsansichten einer anderen Gestalt des Rotors bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

19 einen Schnitt durch das Strömungsregelventil einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

20A bis 20D Abwicklungsansichten zur Darstellung des Rotors der vierten Ausführungsform;

21A und 21B Schnittansichten zur Darstellung der in nutförmiger Gestalt ausgebildeten Öffnung, die am Rotor der vierten Ausführungsform angeordnet ist;

22A bis 22C geschnittene Ansichten zur Darstellung des Rotors, die die Abführungseigenschaft für Fremdmaterialien bei der vierten Ausführungsform erläutern;

23A bis 23C geschnittene Ansichten zur Darstellung des Rotors, die die Abführungseigenschaft für Fremdmaterialien bei der vierten Ausführungsform erläutern;

24A bis 24C geschnittene Ansichten zur Darstellung des Rotors, die die Abführungseigenschaft für Fremdmaterialien bei der ersten bis dritten Ausführungsform erläutern;

25 einen Schnitt zur Darstellung des Strömungsregelventils einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

26A bis 26D Abwicklungsansichten zur Darstellung des Rotors der fünften Ausführungsform;

27 eine schematische Darstellung der Gesamtbauweise einer herkömmlichen Strömungsregelvorrichtung und

28 eine weitere schematische Darstellung der Gesamtbauweise der herkömmlichen Strömungsregelvorrichtung.

Nachfolgend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Nachfolgend wird eine Strömungsregelvorrichtung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 14 beschrieben, die zur Regelung der Strömungsmenge von Heißwasser verwendet wird, das von einem Motor für ein Fahrzeug zu einem Heizkern strömt. Die Bauteile, die die gleichen wie diejenigen in 27 und 28 oder äquivalent mit diesen sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ihre detaillierte Erläuterung ist daher weggelassen.
Gemäß Darstellung in 1 sind in einem Heißwasserkreis 1 ein wassergekühlter Motor 2, der als Heißwasser-Versorgungsquelle dient, eine Wasserpumpe 3, ein Heizkern 4 als Wärmetauscher zum Aufheizen von in den Fahrgastraum des Fahrzeugs auszublasender Luft und eine Motorpumpe 5 angeordnet. Im Heißwasserkreis 1 ist ein Strömungsregelventil 6 zum Einstellen der Strömungsmenge des Heißwassers vorgesehen, das vom Motor 2 zum Heizkern 4 strömt.
Die Bauweise des Strömungsregelventils 6 wird nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf 1 bis 5 beschrieben. 2 ist eine Draufsicht auf das Strömungsregelventil 6 gesehen von der in 1 oberen Seite mit der Darstellung einer äußeren Abdeckung 19 in teilweise weggebrochenem Zustand. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie III-III von 2; 4 ist ein Schnitt entlang der Linie IV-IV von 3; und 5 ist eine Abwicklungsansicht eines Seitenwandbereichs 8a eines Rotors 8.
Das Strömungsregelventil 6 ist mit einem Ventilgehäuse 7, einem Rotor 8 und einem Betätigungslement 9 ausgestattet.
Das Ventilgehäuse 7 ist mit einer Einlaßleitung 10 und einer Auslaßleitung 11, die beide einen Heißwasserkanal bilden, der sich vom Motor 2 aus zum Heizkern 4 hin erstreckt, und einer Bypaßleitung 12 ausgestattet, die einen Bypaßkanal zur Bypaßführung von Heißwasser vom Heizkern 4 aus direkt zur Auslaßleitung 11 hin bildet.
Der Rotor 8 ist mit einem zylindrischen Seitenwandbereich 8a, einem scheibenförmigen, oberen Flächenbereich 8b und einem Drehwellenbereich 8c ausgestattet, der so ausgebildet ist, daß er vom Zentrum des oberen Flächenbereichs 8b aus vorsteht. Der Seitenwandbereich 8a, der obere Flächenbereich 8b und der Drehwellenbereich 8c sind einstückig aus Kunststoff ausgebildet. Die Unterseite des Rotors 8 ist offen. Der Seitenwandbereich 8a ist im Ventilgehäuse 7 hinsichtlich des Drehwellenbereichs 8c so drehbar angeordnet, daß er die Strömungsrichtung des Heißwassers in der Einlaßleitung 10 und der Bypaßleitung 12 kreuzt.
Der Seitenwandbereich 8a ist mit einer ersten Öffnung 8d mit einer Größe, durch die hindurch Fremdmaterial (beispielsweise Gießereisand) im Heißwasserkreis 1 hindurchtreten kann, mit einer zweiten Öffnung 8e mit einer Größe größer als diejenige der ersten Öffnung 8d und mit einer dritten Öffnung 8f mit einer Größe größer als diejenige der zweiten Öffnung 8e ausgebildet, die im wesentlichen zur Einlaßleitung 10 und zur Bypaßleitung 12 hin vollständig offen ist.
Eine innere Abdeckung 13, die eine Trennwand zwischen dem Rotor 8 und dem Betätigungslement 9 bildet, ist am Ventilgehäuse 7 so befestigt, daß der Rotor 8 an einer Verschiebung in Vertikalrichtung gehindert ist. Zwischen dem Seitenwandbereich 8a und dem Ventilgehäuse 7 sind Gummipackungen (elastische Dichtungselemente) 14a und 14b angeordnet. Die Gummipackungen 14a und 14b stehen mit dem Seitenwandbereich 8a und dem Ventilgehäuse 7 unter einem geeignetem Flächendruck in Berührung, um eine innere Leckage von Heißwasser zu verhindern.
Jede der Gummipackungen 14a und 14b ist so ausgebildet, daß sie ein rundes Durchtrittsloch in ihrem Zentrum aufweist. Ab gesehen von den runden Durchtrittslöchern der Gummipackungen 14a und 14b bilden die dem Seitenwandbereich 8a des Rotors 8 zugewandten Bereiche einen ersten Verbindungsdurchtritt 23 und einen zweiten Verbindungsdurchtritt 24.
Der Betätigungsbereich 9 umfaßt einen Gleichstrommotor 15, ein erstes Reduzierzahnrad 16, das mit einem Schneckenrad 15a an einer äußeren Welle des Gleichstrommotor 15 im Eingriff steht, ein zweites Reduzierzahnrad 17, das mit dem ersten Reduzierzahnrad 16 im Eingriff steht, und ein äußeres Zahnrad 18, das mit dem zweiten Reduzierzahnrad 17 im Eingriff steht und zentral am oberen Ende des Drehwellenbereichs 8c angesetzt ist. Diese Bauteile des Betätigungsbereichs 9 sind in dem Raum zwischen der inneren Abdeckung 13 und der äußeren Abdeckung 19 angeordnet. Mit dem oberen Ende des Drehwellenbereichs 8c ist ein Potentiometer 20 zur Feststellung der Drehstellung des Rotors 8 verbunden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 6 die Konfiguration des Regelsystems beschrieben. Eine ECU (= electronic control unit [elektronische Regeleinheit]) 21 ist mit einem bekannten Mikrocomputer ausgestattet, der aus einer CPU, einem ROM, einem RAM etc. (nicht dargestellt) besteht. Wenn der Zündschalter (nicht dargestellt) für den Motor 2 eingeschaltet wird, fließt elektrischer Strom von einer Batterie (nicht dargestellt) zu der ECU 21.
Mit den Eingangsanschlüssen der ECU 21 sind das Potentiometer 20 und ein Temperatursensor 22 zur Feststellung der Temperatur des Heizkerns 4 elektrisch verbunden (insbesondere zur Feststellung der Temperatur der Luft unmittelbar nach deren Durchtritt durch den Heizkern 4).
Die Signale des Potentiometers 20 und des Temperatursensors 22 werden mittels eines A/D-Wandlers (nicht dargestellt), der in der ECU 21 vorgesehen ist, aus analoger Form in digitale Form umgewandelt; und die digitalen Signale werden an den Mikrocomputer abgegeben.
Die Ausgangsanschlüsse der ECU 21 sind mit der Motorpumpe 5 und dem Gleichstrommotor 15 elektrisch verbunden.
Die ECU 21 führt eine Lastregelung für den Gleichstrommotor 15 derart durch, daß sich der Rotor 8 zwischen benachbarten Stellungen von insgesamt vier Stellungen wiederholt hin- und herbewegt, die eine erste Stellung, eine dritte Stellung (a) eine dritte Stellung (b) und eine zweite Stellung gemäß Darstellung in 5A bis 5D sind. Für jede dieser Stellungen wird die Beziehung zwischen der Stellung des Rotors 8 und der Strömung des Heißwassers im Heißwasserkreis 1 nachfolgend unter Bezugnahme auf 1, 4, 5 und 7–13 beschrieben.
(Erste Stellung)
In der ersten Stellung befindet sich der Rotor 8 in der in 1 und 4 dargestellten Stellung, in der ein Verbindungskanal 23 zur Herstellung einer Verbindung zwischen der Einlaßleitung 10 und der Auslaßleitung 11 durch den Absperrbereich 8g vollständig verschlossen ist, wie in 5A dargestellt ist. Andererseits ist ein zweiter Verbindungskanal 24 zur Herstellung einer Verbindung zwischen der Bypaßleitung 12 und der Auslaßleitung 11 durch die dritte Öffnung 8f vollständig geöffnet.
Wenn der Rotor 8 in der ersten Stellung anhält, schaltet die CPU 21 die Motorpumpe 5 ab. Daher strömt zu dieser Zeit Wasser vom Motor 2 aus nur in den Kühler 100 und nicht in den Heizkern 4, wie mit Hilfe von Pfeilen in 1 dargestellt ist. Bei Durchführung der Lastregelung des Gleichstrommotors 15 schaltet die CPU 21 die Motorpumpe 5 ein.
Entsprechend wird zu dieser Zeit der Feststellungswert Ta des Temperatursensors 22 zu T1 wie in 7. Demzufolge erlangt die Temperatur der in den Fahrgastraum des Fahrzeugs ausgeblasenen Luft den maximalen Kühlzustand.
(Dritte Stellung (a))
In der dritten Stellung (a) befindet sich der Rotor 8 in der in 8 dargestellten Stellung, in der gemäß Darstellung in 5B der erste Verbindungskanal 23 mittels der ersten Öffnung 8d etwas geöffnet ist, während der zweite Verbindungskanal 24 durch die dritte Öffnung 8f vollständig geöffnet ist.
Zu diesem Zeitpunkt strömt, wie mit Hilfe von Pfeilen in 9 angegeben ist, Heißwasser mit hoher Temperatur vom Motor 2 aus selbstverständlich in den Kühler 100; und strömt eine kleine Menge desselben in den Heizkern 4. Zum selben Zeitpunkt strömt Heißwasser mit niedriger Temperatur, das aus dem Heizkern 4 ausströmt, in die Bypaßleitung 12 und die Auslaßleitung 11 und wieder in den Heizkern 4.
Folglich wird der Feststellungswert Ta des Temperatursensors 22 zu T1, das höher als T1 gemäß Darstellung in 7 ist.
(Dritte Stellung (b))
In der dritten Stellung (b) befindet sich der Rotor 8 in der in 10 dargestellten Stellung, in der gemäß Darstellung in 5C der erste Verbindungskanal 23 mit einer größeren Fläche im Vergleich zu 5B geöffnet ist, während der zweite Verbindungskanal 24 durch die dritte Öffnung 8f vollständig geöffnet ist.
Zu diesem Zeitpunkt strömt, wie mit Hilfe von Pfeilen in 11 ausgebildet ist, Heißwasser mit hoher Temperatur vom Motor 2 aus selbstverständlich in den Kühler 100; und strömt eine im Vergleich zu 9 größere Menge desselben auch in den Heizkern 4. Zum selben Zeitpunkt strömt Heißwasser mit niedriger Temperatur, das aus dem Heizkern 4 ausgeströmt ist, in die Bypaßleitung 12 und die Auslaßleitung 11 wieder in den Heizkern 4.
(Zweite Stellung)
In der zweiten Stellung befindet sich der Roter 8 in der in 12 dargestellten Stellung, in der gemäß Darstellung in 5D der erste Verbindungskanal 23 durch die dritte Öff nung 8f vollständig geöffnet ist, während der zweite Verbindungskanal 24 durch den Absperrbereich 8g vollständig geschlossen ist.
Zu diesem Zeitpunkt strömt, wie mit Hilfe von Pfeilen in 13 angegeben ist, Heißwasser mit hoher Temperatur vom Motor 2 aus selbstverständlich in den Kühler 100, aber auch durch den Heizkern 4 in einem solchen Ausmaß hindurch, daß das maximale Heizvermögen erreicht wird. Zum selben Zeitpunkt strömt Heißwasser mit niedriger Temperatur, das aus dem Heizkern 4 ausgeströmt, direkt zum Motor 2 zurück, ohne durch die Bypaßleitung 12 und die Auslaßleitung 11 wieder in den Heizkern 4 einzuströmen.
Folglich wird der Feststellungswert Ta des Temperatursensors 22 zu der maximalen Temperatur T4 wie in 7, so daß die Temperatur der in den Fahrgastraum ausgeblasenen Luft den maximalen Heizzustand erreicht.
Somit nimmt der Feststellungswert Ta des Temperatursensors 22 Werte gemäß Darstellung in 7 entsprechend den obengenannten Stellungen an. Wenn die Solltemperatur des Heizkern 4 im Bereich zwischen T1 und T2 liegt, bestimmt die ECU 21 in geeigneter Weise ein Lastverhältnis auf der Grundlage der Solltemperatur. Dann führt die ECU auf der Grundlage des Lastverhältnisses eine Lastregelung für den Gleichstrommotor 15 derart durch, daß sich der Rotor 8 zwischen der ersten Stellung und der dritten Stellung (a) wiederholt hin- und herbewegt.
Wenn beispielsweise die Solltemperatur des Heizkerns 4 bei T12 in 7 liegt, bestimmt die ECU 21 das Lastverhältnis gemäß 14 auf der Grundlage der Solltemperatur T12. Insbesondere stellt die ECU 21 die Zeitperiode für das Anhalten des Rotors 8 in der ersten Stellung auf t1 (Sekunden) und die Zeitperiode für das Anhalten des Rotors in der dritten Stellung (b) auf t2 (Sekunden) ein, und führt die ECU 21 dann eine Lastregelung für den Gleichstrommotor 15 entsprechend dem Lastverhältnis durch. Die in 14 ersichtliche Zeitabweichung t0 ist durch die Strömungsweglänge zwischen dem Heizkern 4 und dem Strömungsregelventil 6 im Heißwasserkreis oder durch die Reaktionsverzögerung infolge des Einflusses des Kühlvermögens des Heizkerns 4 verursacht.
In gleicher Weise bestimmt dann, wenn die Solltemperatur des Heizkerns 4 im Bereich zwischen T2 und T3 liegt, die ECU 21 in geeigneter Weise ein Lastverhältnis auf der Grundlage der Solltemperatur, und führt sie eine Lastregelung für den Gleichstrommotor 15 zwischen der dritten Stellung (a) und der dritten Stellung (b) entsprechend dem Lastverhältnis durch. Wenn die obengenannte Solltemperatur im Bereich zwischen T3 und T4 liegt, bestimmt die ECU 21 in geeigneter Weise ein Lastverhältnis auf der Grundlage der Solltemperatur, und führt sie eine Lastregelung für den Gleichstrommotor 15 zwischen der dritten Stellung (b) und der zweiten Stellung entsprechend dem Lastverhältnis durch.
Da entsprechend dieser Ausführungsform wie oben beschrieben der Rotor 8 zu einer vorbestimmten Stellung innerhalb des Ventilgehäuses 7 in einer solchen Weise drehbar angeordnet ist, daß der Seitenwandbereich 8a die Strömungsrichtung des Heißwassers in der Einlaßleitung 10 und der Bypaßleitung 12 kreuzt, tritt das Phänomen, daß der Ventilkörper mit einem Ventilsitz zusammentrifft bzw. auf diesem auftrifft, nicht auf; auch tritt das Problem nicht auf, daß ein Ventilaufschlaggeräusch beim Drehen des Rotors 8 entsteht.
Darüber hinaus werden die dritten Stellungen (a) und (b) zwischen der ersten und der zweiten Stellung ausgebildet, und wird die Lastregelung des Gleichstrommotors 15 so durchgeführt, daß sich der Rotor 8 zwischen der ersten und der dritten Stellung (a), zwischen der dritten Stellung (a) und der dritten Stellung (b) und zwischen der dritten Stellung (b) und der zweiten Stellung wiederholt hin- und herbewegt. Daher kann im Vergleich mit dem Fall, bei dem die Lastregelung so durchgeführt wird, daß sich der Rotor 8 zwischen der ersten und der zweiten Stellung wiederholt hin- und herbewegt, die Veränderung der Strömungsmenge verkleinert werden, und kann das Wasserschlaggeräusch verringert werden.
Des weiteren wird mit der Strömungsregelvorrichtung dieser Ausführungsform im Vergleich mit dem Fall, bei dem die Lastregelung so durchgeführt wird, daß sich der Rotor 8 zwischen der ersten und der zweiten Stellung wiederholt hin- und herbewegt, die Änderung der Temperatur des Heizkerns verringert, dies in dem Fall, daß bei dem Lastregelungszyklus (t1 + t2 in 14) beide die gleichen sind. Daher wird bei dieser Ausführungsform im Vergleich mit dem Fall, bei dem die Lastregelung derart durchgeführt wird, daß sich der Rotor 8 zwischen der ersten und der zweiten Stellung wiederholt hin- und herbewegt, die Anzahl der Betätigungen des Rotors 8 verringert, dies in dem Fall, daß sich beide in gleichem Bereich der Temperaturänderung befinden.
Da des weiteren die erste Öffnung 8d in einem solchen Ausmaß ausgebildet ist, daß Fremdmaterial (beispielsweise Gießereisand) im Heißwasserkreis 1 dort hindurchtreten kann, kann das Problem, daß das Innere des Strömungsregelventils 6 mit dem Fremdmaterial verstopft wird, sogar bei einer extrem kleinen Strömungsregelfläche verhindert werden, bei der eine extrem kleine Menge Heißwasser vom Motor 2 aus durch den Heizkern 4 hindurchströmt, beispielsweise durch die Fläche, die bei der Lastregelung zwischen der ersten Stellung und der dritten Stellung (a) durchgeführt wird.
Da des weiteren die erste und die zweite Öffnung 8d bzw. 8e unabhängig entsprechend der dritten Stellung (a) und der dritten Stellung (b) ausgebildet sind, ist es selbst dann, wenn der Rotor 8 in einer Stellung, die etwas von der dritten Stellung (a) oder (b) infolge der Beeinträchtigung der Anhaltestellungsgenauigkeit oder dergleichen zu der Zeit der Durchführung der Lastregelung zwischen der ersten Stellung und der dritten Stellung (a), zwischen den dritten Stellungen (a) und (b) und zwischen der dritten Stellung (b) und der zweite Stellung abweicht, anhält, möglich, die Strömungsmenge des vom Motor 2 aus zum Heizkern 4 hin strömenden Heißwassers konstant zu halten.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 15 und 16 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform wird nur eine einzige Stellung als dritte Stellung ausgebildet. Die ECU 21 führt eine Lastregelung für den Gleichstrommotor 15 derart durch, daß sich der Rotor 8 zwischen der in 15A dargestellten ersten Stellung und der in 15B dargestellten dritten Stellung wiederholt hin- und herbewegt. Zwischen der dritten Stellung und der in 15D dargestellten zweiten Stellung führt die ECU eine analoge Regelung so durch, daß der Motor 8 an irgendeiner Stelle zwischen den beiden Stellungen anhält.
Im Seitenwandbereich 8a des Rotors 8 ist daher eine erste Öffnung 8d entsprechend der dritten Stellung ausgebildet. Die Größe der ersten Öffnung 8d ist die gleiche wie diejenige der ersten Öffnung 8d, die bei der ersten Ausführungsform ausgebildet ist. Im Seitenwandbereich 8a ist auch eine zweite Öffnung 8h so ausgebildet, daß die Öffnungsfläche des ersten Verbindungskanals 23 allmählich größer wird, wenn sich der Rotor 8 aus der dritten Stellung zu der zweiten Stellung dreht.
Bei dieser zweiten Ausführungsform kann die gleiche Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform erreicht werden.
Nachfolgend wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform ist eine unabhängige, kleine bzw. winzige Öffnung oder sind unabhängige kleine bzw. winzige Öffnungen entsprechend der dritten Stellung bzw. den dritten Stellungen ausgebildet. Bei der in 17 und 18 dargestellten dritten Ausführungsform sind jedoch fortlaufende Öffnungen 8i und 8j ausgebildet, und sind die kleinflächigen Bereiche durch schraffierte Bereiche 80i und 80j der Öffnungen 8i und 8j gemäß Darstellung in 17C und 18C ausgebildet. In diesem Fall kann die Lastregelung zwischen jeder der Stellungen wie bei der ersten Ausführungsform durchgeführt werden, oder kann eine Kombination der Lastregelung und der Analogregelung wie bei der zweiten Ausführungsform Anwendung finden.
Nachfolgend wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 19 bis 23 beschrieben.
Bei der obigen ersten bis dritten Ausführungsform sind die Öffnungen 8d bis 8f, 8h bis 8j am Seitenwandbereich 8a des Rotors 8 als Löcher gestaltet, die durch den Seitenwandbereich 8a hindurchgeführt wird. Jedoch ist bei der vierten Ausführungsform als Öffnung, die am Seitenwandbereich 8a des Rotors 8 angeordnet ist, eine Öffnung 8k mit nutförmiger Gestalt ausgebildet, die sich entlang der äußeren Umfangsfläche des Seitenwandbereichs 8a des Rotors 8 erstreckt.
Bei der obigen ersten bis dritten Ausführungsform sind die Öffnungen 8d bis 8f, 8h bis 8j als am Seitenwandbereich 8a ausgebildete Durchgangslöcher gestaltet, so daß gemäß Darstellung in 24 Fremdstoffpartikel X (Gießereisand und dergleichen im Heißwasserkreis) größer als der Lochdurchmesser der ersten Öffnung 8d in die erste Öffnung 8d einströmen, die einen minimalen Flächenbereich bildet. Die Fremdstoffpartikel bilden in der ersten Öffnung 8d eine Verstopfung und werden sogar dann nicht abgeführt, wenn die Drehstellung des Rotors 8 verändert wird, so daß die Strömungsmenge des Heißwassers nicht in günstiger Weise geregelt werden kann.
Zur Verhinderung dieses Phänomens kann der Lochdurchmesser der ersten Öffnung 8d größer als derjenige der Fremdstoffpartikel, die in die Öffnung einströmen, eingestellt sein. Wenn jedoch der Durchmesser größer eingestellt ist, kann die Strö mungsmenge des Heißwassers während des Öffnens der ersten Öffnung 8d um mehr als einen vorbestimmten Wert vergrößert werden, wodurch die Regelungscharakteristik für die Strömungsmenge beeinträchtigt wird.
Demzufolge ist es schwierig, gleichzeitig die Verhinderung die Bildung einer Verstopfung an der Öffnung mit kleiner Fläche, die durch das Strömen von Fremdstoffpartikeln verursacht ist, und eine gewünschte Regelungscharakteristik für die Strömungsmenge an den Öffnungen 8d bis 8f und 8h bis 8j, die bei der ersten bis dritten Ausführungsform die Gestalt von Durchgangslöchern aufweisen, zu erreichen.
In Hinblick hierauf verwendet die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Gestalt der Öffnung, die in der Lage ist, Fremdstoffpartikel leicht zu beseitigen, selbst wenn die Fremdstoffpartikel im Heißwasserstrom in der Öffnung eingemischt sind.
Bei der vierten Ausführungsform ist gemäß Darstellung in 19 bis 23 die Öffnung 8k, die einen nutförmig gestalteten Bereich aufweist, der sich entlang der äußeren Umfangsfläche des Seitenwandbereichs 8a des Rotors 8 erstreckt, im Seitenwandbereich 8a ausgebildet. Diese Öffnung 8k wird nachfolgend im Detail beschrieben. Gemäß Darstellung in der Abwicklungsansicht des Rotors in 20 besteht die Öffnung 8k aus ersten bis fünften Öffnungen 8k₁ bis 8k₅ . Die erste Öffnung 8k₁ bis vierte Öffnung 8k₄ ist je in nutförmiger Gestalt ausgebildet, und die Nutbreite und die Nuttiefe (mit anderen Worten die Öffnungsfläche) sind aufeinanderfolgend schrittweise von der ersten Öffnung 8k₁ bis zur vierten Öffnung 8k₄ vergrößert.
Demgemäß entspricht die erste Öffnung 8k₁ der ersten Öffnung 8d mit der minimalen Öffnungsfläche bei der ersten und der zweiten Ausführungsform. Des weiteren besitzt die fünfte Öffnung 8k₅ die Gestalt eines Durchgangslochs, das durch den zylindrischen Seitenwandbereich 8a hindurchgeführt ist, und entspricht die fünfte Öffnung 8k₅ der dritten Öffnung 8f mit der maximalen Öffnungsfläche bei der ersten Ausführungsform.
Dann sind der Verbindungsbereich zwischen der ersten Öffnung 8k₁ bis vierten Öffnung 8k₄ mit nutförmiger Gestalt und ein weiterer Verbindungsbereich zwischen der ersten Öffnung 8k₁ und der äußeren Umfangsfläche des Seitenwandbereichs 8a nicht als gestufter Bereich gemäß Darstellung in 19 ausgebildet, sondern sind diese Bereiche zu einem allmählich verjüngten Bereich 8k₆ ausgebildet, wodurch Feststoffpartikel wie Gießereisand und dergleichen im Heißwasserkreis in günstiger Weise abgeführt werden.
Des weiteren wird zur weiteren Verbesserung der Leistung der Abführung von Fremdstoffpartikeln bevorzugt, daß die erste Öffnung 8k₁ bis vierte Öffnung 8k₄ je mit nutförmiger Gestalt zu einer bogenförmigen Querschnittsgestalt mit einer glattgewölbten Fläche gemäß Darstellung in 21A oder zu einer dreieckigen Querschnittsgestalt ausgebildet sind, wobei diese in Richtung auf den Nutbodenbereich gemäß Darstellung in 21B allmählich enger bzw. schlanker ausgebildet ist.
Wenn der Querschnitt der Nut rechteckig ist, kommen die Fremdstoffpartikel am Eckbereich der rechteckigen Gestalt des Querschnitts zur Anlage, so daß die Fremdstoffe nicht in günstiger Weise beseitigt werden können. Wenn jedoch der Querschnitt der Nut bogenförmig oder dreieckig gemäß Darstellung in 21A und 22B gestaltet ist, ist die Möglichkeit, daß die Fremdstoffe an den Ecken zur Anlage kommen, verringert, wodurch die Fremdstoffe in günstiger Weise beseitigt werden.
22A zeigt einen Zustand, bei dem die Fremdstoffpartikel X, beispielsweise Gießereisand und dergleichen im Heißwasser, in die zweite Öffnung 8k₂ einströmen, wenn sich die Drehstellung des Rotors 8 in einer Stellung mit einem kleinen Öffnungsgrad befindet, d.h. wenn eine Stelle in der Nähe der zweiten Öffnung 8k₂ mit dem ersten Verbindungskanal 23 in Verbindung steht. Entsprechend dieser Ausführungsform sind die Nutbreite und die Nuttiefe aufeinanderfolgend von der zweiten Öffnung 8k₂ zur vierten Öffnung 8k₄ vergrößert, und ist gleichzeitig der Verbindungsbereich zwischen allen Öffnungen nicht in gestufter Gestalt ausgebildet, sondern in einer verjüngten Gestalt, so daß dann, wenn die Drehstellung des Rotors 8 allmählich zu einem großen Öffnungsgrad gemäß Darstellung in 22B und 22C bewegt wird, die Fremdstoffpartikel X durch den Druck des Heißwassers gedrückt und leicht zu der Stellung der fünften Öffnung 8k₅ bewegt werden und die Fremdstoffpartikel X innerhalb des Rotors 8 strömen und in Richtung auf die Auslaßleitung 11 abgeführt werden.
23A, 23B und 23C zeigen im Gegensatz zu 22 den Fall, bei dem die Drehstellung des Rotors 8 aus der Stellung mit einem kleinen Öffnungsgrad zur vollständig geschlossenen Stellung gedreht ist. Auch in diesem Fall ist der Verbindungsbereich zwischen allen Öffnungen und der Verbindungsbereich zwischen der ersten Öffnung 8k₁ und der äußeren Umfangsfläche des Seitenwandbereichs 8a nicht als gestufter Bereich, sondern in einer verjüngten Gestalt ausgebildet, und ist der Querschnitt aller Öffnungen entweder in einer bogenförmigen oder dreieckigen Gestalt gemäß Darstellung in 21 ausgebildet. Daher können die Feststoffpartikel X, wenn sie zu einer Stelle in der Nähe der zweiten Öffnung 8k₂ geströmt sind, leicht auf die äußere Umfangsfläche des Seitenwandbereichs 8a durch die erste Öffnung 8k₁ hindurch gedrückt werden.
Nachfolgend wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Bei der vorgenannten vierten Ausführungsform werden die Nutbreite und die Nuttiefe (mit anderen Worten die Öffnungsfläche) der ersten Öffnung 8k₁ bis vierten Öffnung 8k₄ , die in nutförmiger Gestalt in der Öffnung 8k ausgebildet sind, aufeinanderfolgend schrittweise von der ersten Öffnung 8k₁ in Richtung auf die vierte Öffnung 8k₄ allmählich vergrößert. Bei der fünften Ausführungsform besteht jedoch gemäß Darstel lung in 25 und 26 die Öffnung 8k aus der ersten Öffnung 8k₇ , die in nutförmiger Gestalt ausgebildet ist, und aus der zweiten Öffnung 8k₈ , die als Durchgangsloch ausgebildet ist, und werden die Nutbreite und die Nuttiefe (mit anderen Worten die Öffnungsfläche) der ersten Öffnung 8k₇ aufeinanderfolgend in Richtung auf die zweite Öffnung 8k₈ fortlaufend vergrößert.
Das heißt, die erste Öffnung 8k₇ ist derart ausgebildet, daß die Nutbreite und die Nuttiefe von Bereichen, die der ersten Öffnung 8k₁ bis vierten Öffnung 8k₄ entsprechen, die bei der vierten Ausführungsform in nutförmiger Gestalt ausgebildet sind, kontinuierlich vergrößert, wodurch die Abgabeeigenschaft in Hinblick auf Fremdstoffpartikel X verbessert ist. Des weiteren ist die zweite Öffnung 8k₈ die gleiche wie die fünfte Öffnung 8k₅ der vierten Ausführungsform.
Sogar bei der fünften Ausführungsform ist die Querschnittsgestalt der ersten Öffnung 8k₇ vorzugsweise entweder in einer bogenförmigen oder dreieckigen Gestalt gemäß Darstellung in 21 ausgebildet.
Obwohl der Rotor 8, der als Ventilkörper bei den obigen Ausführungsformen verwendet wird, ein solcher des Drehtyps ist, bei dem der Rotor im Ventilgehäuse 7 gedreht wird, kann der Ventilkörper des weiteren ein solcher des hin- und hergehenden Typs sein, bei dem der Ventilkörper im Ventilgehäuse 7 hin- und herbewegt wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vollständig beschrieben worden ist, ist zu beachten, daß zahlreiche Veränderungen und Modifikationen für den Fachmann erkennbar sind. Solche Änderungen und Modifikationen sind als innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung gemäß deren Definition in den beigefügten Ansprüchen fallend zu verstehen.

Claims

Strömungsregelvorrichtung zum Regeln eines in einem Fluidkanal strömenden Fluids, umfassend: einen Ventilkörper (8), der innerhalb des Fluidkanals zu einer vorbestimmten Stellung in einer den Fluidkanal kreuzenden Richtung bewegbar angeordnet ist, wobei der Ventilkörper (8) einen Absperrbereich (8g) zum Absperren der Strömung des Fluids und Öffnungen (8d–8f, 8h–8j), durch die hindurch das Fluid strömt, zum Einstellen der Strömungsmenge des Fluids entsprechend einem Öffnungsbereich des Fluidkanals aufweist, der durch die Öffnungen (8d–8f, 8h–8j) definiert ist; ein Ventilkörper-Betätigungsmittel (15) zum Betätigen des Ventilkörpers (8) in der kreuzenden Richtung; und ein Regelmittel (21) zum Regeln des Ventilkörper-Betätigungsmittels (15) derart, dass der Ventilkörper (8) zu einer Stellung zwischen einer ersten Stellung, in der der Fluidkanal vollständig durch den Absperrbereich (8g) geschlossen ist, und einer zweiten Stellung betätigt wird, in der der Fluidkanal durch eine der Öffnungen (8d–8f, 8h–8k) vollständig geöffnet ist, wobei die Öffnungen (8d–8f, 8h–8k) kleinflächige Bereiche (8d, 8e, 80i, 80j, 8k₁ –8k₄ , 8k₇ ) aufweisen, die den Fluidkanal dann, wenn sich der Ventilkörper (8) in einer von dritten Stellungen zwischen der ersten und der zweiten Stellung befindet, mit einer Fläche kleiner als der, wenn sich der Ventilkörper in der zweiten Stellung befindet, öffnet, und wobei das Regelmittel (21) eine Lastregelung für das Ventilkörper-Betätigungsmittel (15) derart durchführt, dass sich der Ventilkörper (8) zwischen einem Paar benachbarter Stellungen aus der ersten und den dritten Stellungen wiederholt hin und her bewegt, und weiter eine Analogregelung für das Ventilkörper-Betätigungsmittel (15) derart durchführt, dass die Stellung des Ventilkörpers (8) zwischen einem anderen Paar benachbarter Stellungen aus den zweiten bis dritten Stellungen kontinuierlich geändert wird.
Strömungsregelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die dritte Stellung eine Vielzahl unterschiedlicher Stellungen umfasst, wobei die kleinflächigen Bereiche (8d, 8e) so ausgebildet sind, dass die Öffnungsfläche des Fluidkanals in einer dritten Stellung von den mehreren dritten Stellungen, die näher bei der zweiten Stellung liegt, größer ist als in einer dritten Stellung, die näher bei der ersten Stellung liegt, und das Regelmittel (21) eine Lastregelung für das Ventilkörper-Betätigungsmittel (15) derart durchführt, dass sich der Ventilkörper (8) zwischen den mehreren dritten Stellungen wiederholt hin und her bewegt.
Strömungsregelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend: ein Ventilgehäuse (7), das einen Teil des Fluidkanals bildet, wobei der Ventilkörper (8) einen Rotor (8) umfasst, der in einer dem Fluidkanal kreuzenden Richtung drehbar angeordnet ist und der den Absperrbereich (8g) und die Öffnungen (8d–8f, 8h–8j) aufweist.
Strömungsregelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein kleinflächiger Bereich (8d, 8e) als unabhängige feine Öffnung (8d, 8e), die einer dritten Stellung entspricht, ausgebildet ist.
Strömungsregelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein kleinflächiger Bereich (8d, 8e) eine Öffnung (8k₁ –8k₄ , 8k₇ ) nutförmiger Gestalt aufweist, die entlang der Außenfläche des Ventilkörpers (8) ausgebildet ist.
Strömungsregelvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Nutbreite und die Nuttiefe der Öffnung (8k₁ –8k₄ ) nutförmiger Gestalt von der Seite der dritten Stellung zu der Seite der zweiten Stellung hin derart stufenweise vergrößert sind, dass die Öffnungsfläche des Fluidkanals an der Seite der dritten Stellung kleiner als diejenige an der Seite der zweiten Stellung ist.
Strömungsregelvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Nutbreite und die Nuttiefe der Öffnung (8k₇ ) nutförmiger Gestalt von der Seite der dritten Stellung zu der Seite der zweiten Stellung derart kontinuierlich vergrößert sind, dass die Öffnungsfläche des Fluidkanals auf der Seite der dritten Stellung kleiner ist als diejenige auf der Seite der zweiten Stellung.
Strömungsregelvorrichtung nach Anspruch 6, wobei ein Verbindungsbereich zwischen allen Öffnungen (8k₁ –8k₄ ), in dem die Nutbreite und die Nuttiefe schrittweise vergrößert sind, als verjüngter Bereich (8k₆ ) ausgebildet ist.
Strömungsregelvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 5 bis 8, wobei der Querschnitt der Öffnung (8k₁ –8k₄ , 8k₇ ) nutförmiger Gestalt in bogenförmiger oder dreieckiger Gestalt ausgebildet ist.
Strömungsregelvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die feine Öffnung (8a) mit der kleinsten Fläche in einer Größe ausgebildet ist, durch die hindurch ein Fremdkörper im Heißwasserkreis (1) hindurchtritt, und das Regelmittel (21) eine Lastregelung für das Ventilkörper-Betätigungsmittel (15) derart durchführt, dass sich der Ventilkörper (8) zwischen der ersten Stellung und einer der feinen Öffnung mit der kleinsten Fläche entsprechenden Stellung wiederholt hin und her bewegt.
Strömungsregelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Fluid Heißwasser ist, der Fluidkanal ein Heißwasserkanal ist, der in einem Heißwasserkreis (1) ausgebildet ist, der seinerseits zur Umwälzung von Heißwasser zwischen einer Heißwasser-Versorgungsquelle (2) und einem Heizzwecken dienenden Wärmetauscher (4) dient, und der Ventilkörper (8) die Strömungsmenge des von der Heißwasser-Versorgungsquelle (2) aus zum Wärmetauscher (4) hin strömenden Heißwassers einstellt.