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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Ventiltechnik, insbesondere auf ein Mehrwegeventil.
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Bei den bekannten Ventilen wird die Strömungsrichtung des Fluids hauptsächlich durch den Ventileinsatz gesteuert und die Anordnung der Durchflusskanalanschlüsse ist unregelmäßig, was zu einer ungeordneten Anordnung der Rohrleitungen und zu einem negativen Einfluss der ungeordneten Anordnung der Rohrleitungen auf die Installation anderer Komponenten, wie z. B. Stellantriebe, führt.
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Um die oben genannten Probleme zu lösen, werden alle Durchflusskanalanschlüsse der bekannten Ventile auf einer Seite des Ventilkörpers angeordnet, wobei die Seite flach ist, was für die Rohranordnung der Armaturen und die Gestaltung des Durchflusskanals günstig ist. Nachteilig ist, dass der Ventileinsatz, nachdem das Fluid den Ventileinsatz durchströmt hat, auf einer einzigen Seite unter Druck steht und die Spannung ungleichmäßig ist, was leicht zu übermäßiger lokaler Reibung des Ventileinsatzes oder der Dichtungselemente, zu Verschleißerscheinungen oder zu Leckagen aufgrund der Neigung des Ventileinsatzes führen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein flexibles Mehrwegeventil bereitzustellen, welches kompatibel für unterschiedliche Anwendung ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Mehrwegeventil mit einem Ventilkörper, einem Ventildeckel und einem Ventileinsatz gemäß Anspruch 1.
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Entlang einer axialen Richtung des Ventileinsatzes weisen sowohl der Ventilkörper als auch der Ventileinsatz erste Stirnseite und zweite Stirnseite auf, wobei die erste Endfläche des Ventilkörpers einen inneren Hohlraum zum Einbau des Ventileinsatzes aufweist und der Ventileinsatz drehbar in dem inneren Hohlraum angeordnet ist.
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Die Ventilabdeckung ist fest an der ersten Endfläche des Ventilkörpers angeordnet und weist mehrere Strömungskanalöffnungen in axialer Richtung auf.
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Weiter weist der Ventileinsatz mehrere Strömungskanäle auf und jeder Strömungskanal des Ventileinsatzes ist zur Verbindung von mindestens zwei Strömungskanalöffnungen vorgesehen, wobei als Strömungskanäle des Ventileinsatzes mehrere den Ventileinsatz in axialer Richtung durchdringende Strömungskanäle und/oder mehrere den Ventileinsatz nicht durchdringende Querströmungskanäle und/oder mehrere zusammengesetzte Strömungskanäle vorgesehen sind, die mindestens drei Strömungskanalanschlüsse der Strömungskanalöffnungen verbinden.
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Die vorliegende Erfindung hat die folgenden Vorteile:
- Bei der vorliegenden Erfindung ist der Strömungskanal im Ventileinsatz in axialer Richtung durch den Ventileinsatz hindurchgeführt. Als Ergebnis, wenn das Fluid in den Ventileinsatz eintritt, die ungleiche Stärke auf den Ventileinsatz nicht passieren, weil der Fluiddruck im Ventileinsatz ausgeglichen ist. Wenn die eine, erste Stirnseite des Ventileinsatzes im Inneren einen Querströmungskanal hat, hat die andere, zweite Stirnseite einen solchen; wenn der Querströmungskanal an einer Stirnseite des Ventileinsatzes angeschlossen ist, muss der Kanal der anderen Stirnseite angeschlossen werden. Damit ist die Gesamtkraft des Ventileinsatzes ausgeglichen. In ähnlicher Weise kann die Gesamtkraft des Ventileinsatzes immer noch ein Gleichgewicht erreichen, wenn die Flüssigkeit in den zusammengesetzten Strömungskanal eintritt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann jede Strömungskanalöffnung jeweils einen äußeren Strömungskanalanschluss und einen inneren Strömungskanalanschluss umfassen, wobei die inneren Strömungskanalanschlüsse gleichmäßig auf dem Ventildeckel und die äußeren Strömungskanalöffnungen gleichmäßig auf dem Ventilkörper oder dem Ventildeckel (2) verteilt vorgesehen sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung können an der zweiten Stirnseite des Ventilkörpers mehrere Anschlussöffnungen angeordnet sein, wobei Anzahl und Anordnung der Anschlussöffnungen denen der inneren Strömungskanalanschlüsse entsprechen und die Anschlussöffnungen jeweils über einen im Ventilkörper angeordneten Strömungskanal mit dem äußeren Strömungskanalanschluss verbunden sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der den Ventileinsatz in axialer Richtung durchdringende Strömungskanal dazu vorgesehen sein, mindestens einen inneren Strömungskanalanschluss mit der gleichen Anzahl von äußeren Strömungskanalanschlüssen zu verbinden, wobei, wenn eine Öffnung des Querströmungskanals der ersten Endfläche zugewandt ist, der Querströmungskanal dazu vorgesehen ist, um mindestens zwei innere Strömungskanalanschlüsse zu verbinden, und wenn ein Öffnung des Querströmungskanals der zweiten Endfläche zugewandt ist, der Querströmungskanal dazu vorgesehen ist, um mindestens zwei äußere Strömungskanalanschlüsse zu verbinden, und wobei der zusammengesetzte Strömungskanal dazu vorgesehen ist, um mindestens einen inneren Strömungskanalanschluss mit einer unterschiedlichen Anzahl von externen Strömungskanalanschlüssen zu verbinden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann Ventileinsatz an der ersten Stirnseite und an der zweiten Stirnseite jeweils einen Querströmungskanal aufweisen, wobei die Querströmungskanäle an den beiden Stirnseiten nicht miteinander verbunden sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der äußere Strömungskanalanschluss am Ventildeckel oder an der Seitenwand des Ventilkörpers angeordnet vorgesehen sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung können die beiden Stirnseiten des Ventileinsatzes Dichtungselemente aufweisen, die zur Abdichtung eines Spaltes zwischen dem Ventileinsatz und dem Ventilkörper, eines Spaltes zwischen dem Ventileinsatz und dem Ventildeckel sowie eines Spaltes zwischen dem Ventildeckel und dem Ventilkörper dienen.
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Außerdem kann das Mehrwegeventil als Kühlmittelventil vorgesehen sein. Beispielsweise kann das Ventil in einem Fluidsystem eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden.
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Des Weiteren offenbart die Erfindung ein Wärmemanagementmodul für Fahrzeuge mit wenigstens einem Mehrwegeventil. Derartige Ventile sind allgemein bekannt und werden beispielsweise zum Schalten oder Umleiten von Kühlflüssigkeiten innerhalb sogenannter Thermomanagementmodule, insbesondere von Hybridfahrzeugen oder elektrisch betriebenen Fahrzeugen, verwendet.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine räumliche Darstellung eines Mehrwegeventils einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
- 2 zeigt eine axiale Schnittdarstellung des Mehrwegeventils gemäß 1.
- 3 zeigt eine räumliche Darstellung eines Ventildeckels des Mehrwegeventils gemäß 1.
- 4 zeigt eine räumliche Darstellung eines Ventileinsatzes des Mehrwegeventils gemäß 1.
- 5 zeigt eine räumliche Darstellung eines Ventileinsatzes des Mehrwegeventils einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
- 6 zeigt eine räumliche Darstellung eines Ventileinsatzes des Mehrwegeventils einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
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Unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 umfasst eine erste Ausführungsform eines Mehrwegeventils einen Ventilkörper 1, einen Ventildeckel 2 und einen Ventileinsatz 3. Der Ventileinsatz 3 kann drehbar in das Ventilgehäuse 1 eingebaut werden. Wie in 2 dargestellt, ist der Ventilkörper 1 mit einem inneren Hohlraum 11 zur Aufnahme des Ventileinsatzes 3 versehen. Wie in 4 dargestellt, ist der Ventileinsatz 3 mit mehreren durch den Ventileinsatz 3 in axialer Richtung verlaufenden Strömungskanälen 31 versehen.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt, ist die Ventilabdeckung 2 fest auf einer ersten Stirnfläche Ades Ventilkörpers 1 angeordnet und mehrere Strömungskanalöffnungen mit inneren Strömungskanalanschlüssen 22 und äußeren Strömungskanalanschlüssen 21 sind auf der Ventilabdeckung 2 angeordnet, wobei die Strömungskanalanschlüsse 22, 21 gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.
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Wie in 2 dargestellt, ist der Ventilkörper 1 mit mehreren L-förmigen äußeren Strömungskanälen 12 versehen, die mit den äußeren Strömungskanalanschlüssen 21 in Eins-zu-Eins-Entsprechung verbunden sind. In ähnlicher Weise ist der Ventilkörper 1 mit mehreren Anschlussöffnungen 13 versehen, die jeweils mit den L-förmigen äußeren Strömungskanälen 12 in eins-zu-eins-Verbindung stehen. Folglich ist jeder äußere Strömungskanalanschluss 21 nacheinander mit einem äußeren Strömungskanal 12, einer Anschlussöffnung 13, einem durchdringenden Strömungskanal 31 und schließlich mit einem inneren Strömungskanalanschluss 22 verbunden, um einen vollständigen Fluidkanal zu bilden.
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Der äußere Strömungskanalanschluss 21, der auf dem Ventildeckel 2 angeordnet ist, ist nur eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und er kann auch auf dem Ventilkörper 1 vorgesehen werden. In diesem Fall können die äußeren Strömungskanäle 12 im Ventilkörper 1 entfallen.
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Ferner ist im Ventileinsatz 3 ein eingeschlossener Winkel α zwischen zwei durchdringenden Strömungskanälen 31 als ganzzahliges Vielfaches eines eingeschlossenen Winkels β zwei benachbarten inneren Strömungskanalanschlüssen 22 vorgesehen.
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Da der äußere Strömungskanalanschluss 21 und der innere Strömungskanalanschluss 22 gleichmäßig über den Umfang verteilt sind, hat der Ventileinsatz 3 bei Betrieb des Mehrwegeventils mehrere gleiche Arbeitspositionen, und wenn sich der Ventileinsatz 3 in verschiedenen Arbeitspositionen befindet, sind die Positionen der angeschlossenen Strömungskanalanschlüsse unterschiedlich.
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Wie in 2 dargestellt, sind die Stirnseiten A, B des Ventileinsatzes 3 mit Dichtungselementen 4 versehen. Das Dichtungselement 4 an der ersten Stirnseite Ades Ventileinsatzes 3 ist in den Ventildeckel 2 eingebettet, das Dichtungselement 4 an der zweiten Stirnseite B des Ventileinsatzes 3 ist in den Ventilkörper 1 eingebettet, so dass, wenn sich der Ventileinsatz 3 in einer beliebigen Arbeitsposition befindet, die oberen und unteren Dichtungselemente 4 den Spalt zwischen dem Ventileinsatz 3 und dem Ventildeckel 2 bzw. den Spalt zwischen dem Ventileinsatz 3 und dem Ventilkörper 1 abdichten können.
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Gemäß 5 ist der Ventileinsatz 3 einer zweiten Ausführungsform gezeigt, die auf der ersten Ausführungsform basiert und zusätzlich zu dem durchdringenden Strömungskanälen 31 mit einem quer verlaufenden Strömungskanal, d.h. einem Querströmungskanal 32 versehen ist, der in dieser Ausführungsform den Ventileinsatz 3 nicht durchdringt. Im Betrieb verbindet der Querströmungskanal 32 mindestens zwei innere Strömungskanalanschlüsse 22 oder zwei äußere Strömungskanalanschlüsse 21. Ein Querströmungskanal 32 ist jeweils an den beiden Stirnseiten A, B des Ventileinsatzes 3 vorgesehen, wobei die beiden Querströmungskanäle 32 nicht miteinander verbunden sind.
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Bezug nehmend auf 6, welche auf den beiden vorhergehenden Ausführungsformen basiert, ist der Ventileinsatz 3 in der dritten Ausführungsform zusätzlich mit einem zusammengesetzten Strömungskanal 33 versehen, der ein Verbund aus dem durchdringenden Strömungskanal 31 und dem Querströmungskanal 32 ist und mindestens zwei innere Strömungskanalanschlüsse 22 oder zwei äußere Strömungskanalanschlüsse 21 verbinden kann und die Verbindung zwischen dem inneren und dem äußeren Strömungskanalanschluss 22, 21 realisieren kann.
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Die oben genannten Ausführungsbeispiele sollen den Schutzumfang der Erfindung nicht einschränken. Alle äquivalenten Strukturen oder die äquivalente Strömungsübertragung, die unter Verwendung der Beschreibung und der Zeichnungen, der direkten oder der indirekten Anwendung in anderen relevanten technischen Bereichen gemacht wird, sind ebenfalls alle von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abgedeckt.
