DE19816522A1 - Mehrwegeventil mit insbesondere der Verwendung in einer Kreislauf-Heizleitung mit zwei im Nebenschluß angeschlossenen Wärmetauschern - Google Patents
Mehrwegeventil mit insbesondere der Verwendung in einer Kreislauf-Heizleitung mit zwei im Nebenschluß angeschlossenen WärmetauschernInfo
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Abstract
Mehrwegeventil mit einem Gehäuse und einem in diesem drehbaren Drehschieber mit einem flächenschlüssig in einem vorgegebenen Innenmantelbereich des Gehäuses anliegenden Außenmantel sowie von außen durch den vorgegebenen Innenmantelbereich in den Hohlraum des Gehäuses führenden Anschluß-Öffnungen, wobei dieses Mehrwegeventil noch folgende weitere Merkmale aufweist DOLLAR A - der Drehschieber ist innen hohl und besitzt in dem flächenschlüssig an dem vorgegebenen Innenmantelbereich des Gehäuses verschiebbaren Außenmantelbereich in seinen Hohlraum führende Steueröffnungen, DOLLAR A - in Abhängigkeit der Drehlage des Drehschiebers gegenüber dem Ventil-Gehäuse liegen nach einer konstruktiv vorgegebenen Zuordnung Steuer- und Anschluß-Öffnungen aufeinander, DOLLAR A - Steuer- und Anschluß-Öffnungen die nicht aufeinander liegen, sind von den jeweils flächenschlüssig anliegenden Mantelflächen des jeweils anderen Teiles (Drehschieber oder Ventil-Gehäuse) verdeckt, DOLLAR A - der Innenraum des Drehschiebers ist zumindest in einem in das Ventil-Gehäuse eingebauten Zustand mit Ausnahme seiner Steueröffnungen nach außen hin geschlossen, wobei seine axialen Begrenzungswände von angrenzenden Bereichen des Ventil-Gehäuses gebildet sein können. DOLLAR A Ein solches Mehrwegeventil ist einfach aufgebaut und leicht handhabbar.
Description
Die Erfindung betrifft ein Mehrwegeventil nach dem Oberbe
griff des Anspruchs 1 sowie insbesondere eine Verwendung
dieses Mehrwegeventils in einer Ausführung als 4/4-Wege-
Ventil in einer Heizleitung, insbesondere einer Kreislauf-
Heizleitung eines Kraftfahrzeuges, mit zwei im Nebenschluß
an diese Heizleitung angeschlossenen Wärmetauschern.
Das gattungsgemäße Mehrwegeventil soll einfach aufgebaut und
leicht handhabbar sein.
Ein solches Mehrwegeventil zeichnet sich erfindungsgemäß
durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 aus.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche. Dabei gibt der Anspruch 9 eine besonders
zweckmäßige Anwendung eines erfindungsgemäß aufgebauten
4/4-Wege-Ventils in einer Heizleitung, insbesondere einer Kreis
lauf-Heizleitung eines Kraftfahrzeuges, mit zwei im Neben
schluß an diese angeschlossenen Wärmetauschern an. Bei die
ser Schaltung können von den beiden Wärmetauschern entweder
jeweils nur einer, beide gemeinsam oder keiner von beiden
von einem in der Heizleitung geführten Heizmedium durch
strömbar geschaltet sein. Eine solche Schaltbarkeit erfor
derte bisher ein mit vier Anschlüssen versehenes Verteiler
stück sowie zwei 3/2-Wegeventile. Bei der erfindungsgemäßen
Lösung werden die beiden 3/2-Wegeventile durch ein einziges
4/4-Wege-Ventil ersetzt. Damit ist nur noch der Einsatz ei
nes einzigen schaltbaren Mehrwegeventiles neben zwei Vertei
lerstücken mit jeweils drei Anschlüssen erforderlich. Dies
bedeutet zum einen eine Reduzierung des Einsatzes aufwendi
ger Bauteile und zum anderen eine Reduzierung für das Schal
ten erforderlicher Stellglieder und zu diesen führender
Steuerleitungen.
Nachstehend noch näher beschriebene Ausführungsbeispiele für
ein erfindungsgemäßes Mehrwegeventil sowie eine Anwendung
eines solchen Ventiles in einer Ausführung als 4/4-Wege-
Ventil in einer Kreislauf-Heizleitung sind in der Zeichnung
dargestellt.
In dieser zeigen
Fig. 1 einen Drehschieber eines Mehrwegeventiles in vier
jeweils um 45° verdrehten Drehstellungen, wobei die
Fig. 1.1, 1.2, 1.3 und 1.4 jeweils um 45° verdrehte
Stellungen zeigen,
Fig. 2 Längsschnitte durch den Drehschieber nach jeweils
der Linie II.1, II.2, II.3 und II.4 bei einer Dar
stellung in jeweils den Fig. 2.1, 2.2, 2.3 und 2.4,
Fig. 3 Schnitte durch den Drehschieber in Fig. 2 nach den
Schnittlinien III.1, III.2, III.3 und III.4 in je
weils den Fig. 3.1, 3.2, 3.3 und 3.4,
Fig. 4 Schnitte durch den Drehschieber in Fig. 2 nach den
Schnittlinien IV.1, IV.2, IV.3 und IV. 4 in jeweils
den Fig. 4.1, 4.2, 4.3 und 4.4,
Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Heizkreislaufes mit zwei im
Nebenschluß zu der Kreislaufleitung liegenden Wärme
tauschern,
Fig. 6 unterschiedliche Schaltungen der Wärmetauscher mit
Einzeldarstellungen in den Fig. 6.1 bis 6.4,
Fig. 7 Zuordnung der Schaltpositionen bei einem
4/4-Wegeventil mit Bezug auf die in Fig. 1-4 und Fig.
6 eingetragenen Schaltstellungen.
In Fig. 1 ist von einem Mehrwegeventil in der Ausführung ei
nes 4/4-Wege-Ventiles mit einem Drehschieber 1 in ausgezoge
nen Linien lediglich dieser Drehschieber 1 gezeichnet. Das
Gehäuse 2 des Mehrwegeventiles ist lediglich in den Fig. 2
bis 4 jeweils im Schnitt mit zugehörigen vier Anschlüssen 3,
4, 5, 6 dargestellt. Die Anschlüsse 3 bis 6 sind in den Ein
zeldarstellungen der Fig. 1 jeweils strichpunktiert angedeu
tet. Während in den Einzeldarstellungen der Fig. 1 der Dreh
schieber 1 in jeweils um 45° verdrehten Stellungen gezeigt
sind, deuten die strichpunktiert gezeichneten Anschlüsse 3
bis 6 die unveränderte Lage des Gehäuses 2 des Mehrwegeven
tiles an.
Die Anschlüsse 3 bis 6 liegen mit ihren Achsen in einer ge
meinsamen die Drehachse des Drehschiebers 1 einschließenden
Ebene, wobei jeweils zwei Anschlüsse 3, 5 bzw. 4, 6 zu einer
gemeinsamen Seite der Drehachse des Drehschiebers 1 angeord
net sind. Die jeweils auf einer Seite der durch die Dreh
schieber-Achse verlaufenden Ebene liegenden Anschlüsse 3, 5
bzw. 4, 6 befinden sich damit in Längsrichtung der Dreh
schieber-Achse in übereinanderliegenden Ebenen.
Das Gehäuse 2 des Mehrwegeventiles ist schematisch als ge
schlossenes Gehäuse gezeichnet, in dem der Drehschieber 1
als becherförmig ausgebildeter Hohlkörper drehbar gelagert
ist. Zur Betätigung des Drehschiebers führt an seinem ge
schlossenen axialen Ende ein Stift 7 durch das Gehäuse 2.
Der Durchgang des Stiftes 7 durch das Gehäuse 2 muß dicht
ausgebildet sein. Der Hohlraum 8 des Drehschiebers 1 ist
über in dem Umfangsmantel des Drehschiebers 1 vorgesehene
Steueröffnungen 9 mit den einzelnen Anschlüssen 3 bis 6 ver
bindbar. Durch eine bestimmte Festlegung der Größe, Form und
Lage der Steueröffnungen 9 innerhalb des Umfangsmantels des
Drehschiebers 1 lassen sich die Anschlüsse 3 und 5 in unter
schiedlicher Weise mit den Anschlüssen 4 und 6 verbinden.
Die insgesamt vier Verbindungsmöglichkeiten sind in den Ein
zeldarstellungen der einzelnen Fig. 1 bis 4 dargestellt. In
der Fig. 2 sind in den Einzelfiguren jeweils Strömungsdurch
flüsse in unterschiedlichen Schaltstellungen des Drehschie
bers 1 durch punktierte Darstellung des Strömungsmediums
veranschaulicht.
Von den in den beiden übereinanderliegenden Ebenen des Dreh
schiebers 1 jeweils angeordneten drei Steueröffnungen 9 sind
jeweils zwei benachbarte Steueröffnungen 9 größenmäßig den
Öffnungsquerschnitten der gleich ausgeführten Anschlüsse 3
bis 6 angepaßt. Umfangsmäßig beabstandet sind die beiden
gleich großen Steueröffnungen 9 derart, daß bei einer Umdre
hung von 45° des Drehschiebers 1 jeweils eine Strömungssper
re oder ein Durchfluß zwischen Steueröffnung 9 und zugeord
netem Anschluß 4 bzw. 6 gegeben ist.
Die in jeweils einer gleichen Ebene mit zwei gleich großen
Steueröffnungen 9 vorgesehene dritte Steueröffnung 9 besitzt
mit Bezug auf die ihr zugeordneten Anschlüsse 3 bzw. 5 um
fangsmäßig eine doppelt breite Öffnung, um in zwei um 45°
verdrehten Lagen einen Durchfluß zwischen zugehörigem An
schluß 3 bzw. 5 und der Steueröffnung zu gewährleisten.
In Schaltstellungen des Drehschiebers 1, in denen geschlos
sene Außenmantelbereiche an den Anschlüssen 3 bis 6 anlie
gen, sperren diese geschlossenen Mantelbereiche einen Durch
fluß zwischen dem Hohlraum 8 und den Anschlüssen 3 bis 6 na
hezu vollständig. Eine absolute Dichtung muß in vielen Fäl
len nicht garantiert sein, das heißt geringfügige Leckagen
können zugelassen sein.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 2
des Mehrwegeventiles an seinen axialen Enden geschlossen.
Dies ist jedoch nicht notwendig, wenn an den betreffenden
axialen Enden der Hohlraum 8 des Drehschiebers 1 jeweils ge
schlossen ist und an den axialen Umfangsenden des Drehschie
bers dann eine Dichtung gegenüber dem Gehäuse 2 des Mehrwe
geventiles gegeben ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Mehrwegeventil sind zwischen den
Schaltstellungen, in denen Steuer- und Anschlußöffnungen des
Drehschiebers 1 beziehungsweise des Gehäuses 2 maximal zur
Deckung kommen, d. h. in denen ein maximaler offener Strö
mungsquerschnitt gegeben ist, auch Zwischenstellungen mög
lich, in denen je nach Auslegung der Geometrie der Öffnungen
mit Bezug auf die erreichbaren maximal freien Strömungsquer
schnitte lediglich reduzierte offene Strömungsquerschnitte
freigeben sind.
Bei dem in Fig. 5 gezeichneten Beispiel sind zwei Wärmetau
scher 10 und 11 in Nebenschlußleitungen 12 und 13 mit einer
Kreislauf-Heizleitung 14 verbunden. Als Wärmequelle für das
Heizmedium in der Heizleitung 13 kann zwischen den abgebro
chenen Enden der gezeichneten Heizleitung 14 beispielsweise
der Motor eines Kraftfahrzeuges liegen. Dabei kann dort zu
sätzlich auch noch ein von der Heizleitung 14 durchströmtes
Heizgerät liegen.
Die Nebenschlußleitungen 12 und 13 für die Wärmetauscher 10
und 11 zweigen über jeweils ein 3-Wegeverteilerstück 15 von
der Heizleitung 14 an voneinander getrennten Stellen ab.
Zwischen diesen beiden Stellen ist in der Heizleitung 14 ein
erfindungsgemäßes 4/4-Wege-Ventil vorgesehen, mit dem sowohl
die Heizleitung 14 als auch die beiden Nebenschlußleitungen
12 und 13 verbunden sind. Die Anschlüsse der Leitungen 10,
12 und 13 sind an dem 4/4-Wege-Ventil mit den gleichen Num
mern 3 bis 6 bezeichnet wie die Anschlüsse des in den Fig. 1
bis 4 dargestellten 4/4-Wege-Ventils. Die Funktion des
4/4-Wege-Ventiles nach den Schaltstellungen in den Einzelfiguren
6.1 bis 6.4 kann somit jeweils der entsprechend zugeordneten
Darstellung in den Fig. 1 bis 4 entnommen werden. In Fig. 6
sind strömungsführende Anschlüsse 3 bis 6 jeweils mit Umriß
linien und gesperrte Anschlüsse als geschlossene Flächen ge
zeichnet.
Die Schaltungsmöglichkeiten nach Fig. 6 erfordern im Stand
der Technik jeweils getrennte 3/2-Wegeventile anstelle der
nach der Erfindung eingesetzten 3-Wegeverteilerstücke und
ein 4-Wegeverteilerstück anstelle des erfindungsgemäßen
4/4-Wege-Ventils. Mit der erfindungsgemäßen Ausführung kann da
mit ein Mehrwegeventil eingespart werden. Der Schaltungsauf
wand für das Schalten der Wärmetauscher 10 und 11 wird dainit
konstruktiv verringert und zwar bezüglich der Anzahl schalt
barer Mehrwegeventile sowie bezüglich der für die Betätigung
dieser Ventile notwendigen Steuerleitungen.
Werden mit dem 4/4-Wegeventil Zwischenstellungen zwischen
den in Fig. 6 angegebenen Stellungen geschaltet, so können
verschieden große Teilströme durch die Leitungen 12, 13 und
14 eingestellt werden.
Das beschriebene 4/4-Wegeventil kann in beiden möglichen
Drehrichtungen betätigt werden. Die sich daraus ergebenden
Schaltungsmöglichkeiten sind in Fig. 7 mit Bezug auf die in
den Fig. 1 bis 4 und 6 angegebenen Schaltstellungen darge
stellt. Die beiden eingetragenen Pfeile symbolisieren die
Drehrichtungen des Drehschiebers 1.
1
Drehschieber
2
Gehäuse
3
bis
6
Anschlüsse
7
Stift
8
Hohlraum
9
Steueröffnungen
10
Wärmetauscher
11
Wärmetauscher
12
Nebenschlußleitung
13
Nebenschlußleitung
14
Heizleitung
15
3-Wegeverteilerstück
Claims (9)
1. Mehrwegeventil mit einem Gehäuse (2) mit einem kreiszy
lindrischen, axial geschlossenen oder offenen zylindrischen
Hohlraum und einem in diesem Hohlraum drehbaren Drehschieber
mit einem flächenschlüssig in einem vorgegebenen Innenman
telbereich des Gehäuses (2) anliegenden Außenmantel sowie
von außen durch den vorgegebenen Innenmantelbereich in den
Hohlraum des Gehäuses führenden Anschluß-Öffnungen (3) bis
(6), wobei dieses Mehrwegeventil noch folgende weiteren
Merkmale aufweist
- - der Drehschieber (1) ist innen hohl und besitzt in dem flächenschlüssig an dem vorgegebenen Innenmantelbereich des Gehäuses (2) verschiebbaren Außenmantelbereich in seinen Hohlraum (8) führende Steueröffnungen (9),
- - in Abhängigkeit der Drehlage des Drehschiebers (1) ge genüber dem Ventil-Gehäuse (2) liegen nach einer kon struktiv vorgegebenen Zuordnung Steuer- und Anschluß- Öffnungen (9) bzw. (2) bis (6) aufeinander,
- - Steuer- und Anschluß-Öffnungen (9) bzw. (3) bis (6), die nicht aufeinander liegen, sind von den jeweils flächen schlüssig anliegenden Mantelflächen des jeweils anderen Teiles (Drehschieber (1) oder Ventil-Gehäuse (2)) ver deckt,
- - der Innenraum des Drehschiebers ist zumindest in einem in das Ventil-Gehäuse (2) eingebauten Zustand mit Aus nahme seiner Steueröffnungen (9) nach außen hin ge schlossen, wobei seine axialen Begrenzungswände von an grenzenden Bereichen des Ventil-Gehäuses (2) gebildet sein können.
2. Mehrwegeventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß es als 4/4-Wege-Ventil ausgebildet ist.
3. 4/4-Wege-Ventil nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlüsse (3) bis (6) des Ventil-Gehäuses (2) in
den kreiszylindrischen Innenumfangsbereich des Ventil-
Gehäuses (2) einmünden.
4. 4/4-Wege-Ventil nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlüsse (3) bis (6) paarweise in zwei axial beab
standeten Ebenen angeordnet sind.
5. 4/4-Wege-Ventil nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden in gleichen Ebenen liegenden Anschlüsse (3,
4) bzw. (5, 6) achsgleich angeordnet sind.
6. 4/4-Wege-Ventil nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Achsen der in den beiden Ebenen liegenden Anschlüsse
(3) bis (6) in einer gemeinsamen, die Ventilachse einschlie
ßenden Ebene angeordnet sind.
7. 4/4-Wege-Ventil nach Anspruch 6,
gekennzeichnet durch die Merkmale
- - die Umfangsbreiten der beiden jeweils in einer gemeinsa men Ebene liegenden Anschluß-Öffnungen (3, 4) bzw. (5, 6) sind gleich,
- - die in dem Drehschieber (1) mit den Anschluß-Öffnungen (3) bis (6) zur Deckung bringbaren Steueröffnungen (9) sind in zwei axial übereinanderliegenden Bereichen ange ordnet,
- - zwei in einem axial gleichen Bereich benachbarte Steuer öffnungen (9) besitzen eine Umfangsbreite von etwa der Umfangsbreite der Anschluß-Öffnungen (3) bis (6),
- - in einem gleichen axialen Bereich besitzt eine jeweils dritte Steueröffnung (9) etwa doppelte Umfangsbreite ge genüber der Breite der Anschluß-Öffnungen (3) bis (6),
- - die Steueröffnungen (9) sind umfangsmäßig derart ver teilt, daß bei um 90° verdrehten Lagen des Drehschiebers (1) in jedem axialen Bereich jeweils eine der beiden um fangsmäßig schmaleren Steueröffnungen (9) deckungsgleich zu einer ersten der beiden in diesem Bereich liegenden Anschluß-Öffnungen (3, 4) bzw. (5, 6) ausgerichtet ist, während die breite Steueröffnung (9) mit jeweils einem gleichbleibend breiten Teilbereich der zweiten Anschluß- Öffnung (3, 4) bzw. (5, 6) gegenüberliegt.
8. 4/4-Wege-Ventil nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steueröffnungen (9) in beiden axialen Bereichen um
fangsmäßig derart gegeneinander versetzt sind, daß einer
Steueröffnung (9) in axialer Richtung jeweils ein geschlos
sener Mantelbereich des Drehschiebers (1) zugeordnet ist.
9. Verwendung eines 4/4-Wege-Ventils nach einem der An
sprüche 3 bis 8 in einer Heizleitung (14), insbesondere ei
ner Kreislauf-Heizleitung eines Kraftfahrzeuges, mit zwei
jeweils in einem Nebenschluß an diese angeschlossenen Wärme
tauschern (10, 11), bei denen jeweils ein Ende der betref
fenden Nebenschlußleitung (12, 13) mit der Heizleitung (14)
an voneinander getrennten Stellen (15) und das jeweils ande
re Ende an einer zwischen diesen getrennten Stellen (15)
liegenden Stelle über das 4/4-Wege-Ventil verbunden ist.
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Effective date: 20141101 |