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Die Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Fluidsteuerung, insbesondere auf ein elektronisches Ventil.
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Bei bekannten Klappenventilen, Kugelventilen, Säulenventilen und anderen Ventilen wird die Strömungsrichtung des Fluids hauptsächlich durch den Ventileinsatz gesteuert und die Anordnung der Durchflusskanalanschlüsse ist unregelmäßig, was zu einer ungeordneten Anordnung der Anschlussleitungen und zu einem negativen Einfluss auf die Installation anderer Komponenten, wie z. B. der Stellantriebe, führt. Die Anwendbarkeit derartiger Ventile ist aufgrund der unregelmäßigen Form sehr eingeschränkt.
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Um die oben genannten Probleme zu lösen, wurden die Scheibenventile entwickelt. Bei den bekannten Scheibenventilen weisen alle Durchflusskanalanschlüsse auf dieselbe Stirnseite, was für die Anordnung der Anschlussleitungen und die Gestaltung des Durchflusskanals günstig ist. Nach dem Durchgang des Fluids durch den Ventileinsatz wird dieser auf einer Seite unter Druck gesetzt, so dass die Spannung ungleichmäßig ist, was leicht zu übermäßiger lokaler Reibung des Ventileinsatzes oder der Dichtungselemente, zu Verschleiß oder zu Leckagen aufgrund der Neigung des Ventileinsatzes führen kann.
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, das Problem des einseitigen Drucks, der ungleichmäßigen Beanspruchung, der Verschleißneigung und der Leckage, die durch die Neigung des Ventileinsatzes verursacht wird, zu lösen und ein verbessertes Ventil anzugeben.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Mehrwege-Ventil mit einem Ventilkörper und einem Ventileinsatz gemäß Anspruch 1.
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Im Ventil sind Strömungskanalanschlüsse und Strömungskanäle vorgesehen, wobei der Ventilkörper einen Montagehohlraum aufweist, in welchem der Ventileinsatz drehbar montiertbar ist, wobei mindestens ein Ventileinsatz-Strömungskanal in dem Ventileinsatz vorgesehen ist und jeder der Strömungskanäle mit mindestens zwei der Strömungskanalanschlüsse verbunden ist.
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Erfindungsgemäß weist der Ventileinsatz ein erstes Ventileinsatzelement und ein zweites Ventileinsatzelement auf, wobei die Ventileinsatzelemente symmetrisch entlang einer Ebene senkrecht zur Achse des Ventileinsatzes angeordnet sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind alle Strömungskanalanschlüsse an derselben axialen Stirnseite des Ventils vorgesehen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist eine Ventilabdeckung gleichmäßig und ringförmig um einen Achsmittelpunkt des Ventilkörpers verteilte innere Strömungskanalanschlüsse und gleichmäßig und ringförmig um die inneren Strömungskanalanschlüsse verteilte äußere Strömungskanalanschlüsse auf, wobei der Ventilkörper mehrere äußeren Strömungskanäle, die entsprechend mit den äußeren Strömungskanalanschlüssen korrespondieren und mit diesen verbunden sind, und mehrere Verbindungsausnehmungen aufweist, die entsprechend mit den äußeren Strömungskanälen korrespondieren und mit diesen verbunden sind, wobei die Verbindungsausnehmungen an einem Boden des Ventilkörpers vorgesehen sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Ventileinsatz-Strömungskanäle im ersten Ventileinsatzelement mit den inneren Strömungskanalanschlüssen verbunden und Ventileinsatz-Strömungskanäle sind im zweiten Ventileinsatzelement mit den äußeren Strömungskanalanschlüssen verbunden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind das erste und das zweite Ventileinsatzelement einteilig ausgebildet und bilden den Ventileinsatz.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Strömungskanalanschlüsse einstückig am Ventilkörper angeordnet oder in einer auf dem Ventilkörper befestigten Ventilabdeckung ausgebildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind weist der Ventileinsatz eine Positionierungsstange zur Positionierung auf und die Positionierungsstange ragt in eine Positionierungsbohrung hin.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind ist ein erstes Dichtungselement, das an den Ventilkörper und den Ventileinsatz angepasst ist, in der Ventilabdeckung montiert, wobei das erste Dichtungselement Durchgangslöcher aufweist, welche den Strömungskanalanschlüssen entspricht.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein zweites, an den Ventileinsatz angepasstes Dichtungselement an einem Boden des Montagehohlraum vorgesehen, wobei das zweite Dichtungselement Durchgangslöcher aufweist, welche den Verbindungsausnehmungen entspricht.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind mindestens vier innere Strömungskanalanschlüsse und mindestens vier äußere Strömungskanalanschlüsse vorgesehen, wobei die Anzahl der inneren Strömungskanalanschlüsse von der Anzahl der äußeren Strömungskanalanschlüsse abweichen kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Ventilkörper eine Übertragungswelle auf, um den Ventileinsatz in Drehung zu versetzen, wobei die Übertragungswelle entweder mit dem ersten oder dem zweiten Ventileinsatzelement verbindbar ist.
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Das Mehrwegeventil kann als Kühlmittelventil verwendet werden. Beispielsweise kann das Ventil in einem Fluidsystem eines Kraftfahrzeugs verwendet 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 Umschalten oder Umleiten von Kühlflüssigkeiten innerhalb sogenannter Thermomanagementmodule, insbesondere von Hybridfahrzeugen oder elektrisch betriebenen Fahrzeugen, verwendet.
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Die vorliegende Erfindung hat die folgenden Vorteile.
- 1. Da die beiden Ventileinsatzelemente symmetrisch entlang einer Ebene senkrecht zur Achse des Ventileinsatzes angeordnet sind, wird, wenn ein bestimmter Ventileinsatz-Strömungskanal im ersten Ventileinsatzelement durchgesetzt wird, der Ventileinsatz-Strömungskanal an der symmetrischen Position im zweiten Ventileinsatzelement ebenfalls durchgesetzt, wodurch die Ventileinsatzelemente als Ganzes zur gleichen Zeit unter Druck gesetzt werden, so dass die Gesamtbelastung des Ventileinsatzes als Ganzes ausgeglichen ist.
- 2. Der Ventilkörper bzw. eine Ventilabdeckung ist mit mehreren Strömungskanalanschlüssen versehen und die Anzahl der Strömungskanalanschlüsse, die mit der externen Anschlussleitungen verbunden sind, kann in Übereinstimmung mit der tatsächlichen Anwendung bestimmt werden, während die anderen Strömungskanalanschlüsse abgedichtet werden können, so dass das Ventil mit guter Kompatibilität ausgestattet ist.
- 3. Obwohl der Ventileinsatz in der vorliegenden Erfindung aus zwei Teilen besteht, sind alle Strömungskanalanschlüsse an einer axialen Stirnseite des Ventilkörpers ausgebildet, was für die Anordnung der Anschlussleitungen und die Installation eines Aktuators günstig ist. Da die Ventileinsatz-Strömungskanäle voreingestellt sind, kann die Anordnung der Ventileinsatz-Strömungskanäle im Ventileinsatz ohne Änderung des Ventilkörpers geändert werden.
- 4. Da der Ventileinsatz aus zwei Teilen besteht, können mehr Ventileinsatz-Strömungskanäle im Ventileinsatz vorgesehen werden, wodurch die Praktikabilität verbessert werden kann und die Selektivität der Ventileinsatz-Strömungskanäle erhöht wird, was für die Gestaltung der Ventileinsatz-Strömungskanäle günstig ist.
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Die zu der Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen in:
- 1 eine räumliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines elektronischen Ventils,
- 2 ein Längsschnitt des Mehrwegeventils gemäß 1,
- 3 eine räumliche Darstellung eines Ventilkörpers des Mehrwegeventils gemäß 1,
- 4 eine räumliche Darstellung eines Ventildeckels des Mehrwegeventils gemäß 1,
- 5 eine räumliche Darstellung einer Ventileinsatzes des Mehrwegeventils gemäß 1.
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Unter Bezugnahme auf die 1-5 umfasst ein Ausführungsbeispiel eines elektronischen Ventils bzw. eines Mehrwegeventils einen Ventilkörper 1, einen Ventileinsatz 4 und eine Übertragungswelle 7. Der Ventilkörper 1 ist mit mehreren Strömungskanälen 2 versehen und der Ventileinsatz 4 ist mit mehreren Strömungskanälen bzw. Hohlräumen versehen, die zur Verbindung mit mindestens zwei Strömungskanalanschlüssen 31, 32 einer Ventilabdeckung 3 verwendet werden. Eine erste Stirnseite Ades Ventilkörpers 1 ist mit einem Sackloch versehen, das als ein Montagehohlraum 11 für den Ventileinsatz 4 verwendet wird. Die Ventilabdeckung 3 ist auf dieser Stirnseite A montiert, wobei alle Strömungskanalanschlüsse 31, 32 in die Ventilabdeckung 3 integriert sind und der Ventileinsatz 4 innerhalb des Montagehohlraums 11 montiert ist. Die Übertragungswelle 7 ist an einer zweiten Stirnseite B des Ventilkörpers 1 montiert, durchdringt die zweite Stirnseite B und ist mit dem Ventileinsatz 4 durch einen Passfederstift verbunden.
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An der zweiten Stirnseite B des Ventilkörpers 1 ist ein Drehwellen-Positionierungsblock 8 zur Positionierung der Übertragungswelle 7 vorgesehen, wobei der Drehwellen-Positionierungsblock 8 ein nicht bezeichnetes Dichtungselement und eine nicht bezeichnete Dichtungsstruktur zur Abdichtung eines Spalts zwischen der Übertragungswelle 7 und dem Drehwellen-Positionierungsblock 8 aufweist.
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Wenn die Strömungskanalanschlüsse 31, 32 mit einem externen Fluidsystem verbunden sind, fließt das Fluid durch einen der Strömungskanalanschlüsse 31, 32 in den Ventileinsatz 4 und aus einem anderen Strömungskanalanschluss 31, 32 heraus.
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Wie aus 2 ersichtlich weist der Ventileinsatz 4 ein erstes Ventileinsatzelement 41 und ein zweites Ventileinsatzelement 42 auf, welche symmetrisch ausgebildet sind. Der Ventileinsatz 4 ist dabei mit den beiden Ventileinsatzelementen 41, 42 einstückig ausgebildet.
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Wie aus den 3 und 4 ersichtlich ist, weist der Ventilkörper 1 mehrere unabhängige äußere Strömungskanäle 2, die gleichmäßig und ringförmig verteilt sind, sowie den konzentrisch zu einer äußeren Wandung des Ventilkörpers 1 angeordneten Montagehohlraum 11 für den Ventileinsatz 4 auf. Jeder äußere Strömungskanal 2 ist L-förmig ausgebildet, derart, dass zwischen einem Boden des Montagehohlraums 11 kein Kontakt mit einem Boden des Ventilkörpers 1 vorgesehen ist. Die äußeren Strömungskanäle 2 sind um den Montagehohlraum 11 herum verteilt, in welchem der Ventileinsatz 4 montiert ist. Der Boden des Montagehohlraums 11 weist mehrere Verbindungsausnehmungen 13 auf, welche in 3 deutlich erkennbar und die in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung mit den äußeren Strömungskanälen 2 angeordnet sind. Mit anderen Worten sind gleich viele äußere Strömungskanäle 2 und Verbindungsausnehmungen 13 vorgesehen, wobei diese zueinander entsprechend verteilt im Ventilkörper 1 ausgebildet sind.
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Die Ventilabdeckung 3 weist die äußeren Strömungskanalanschlüsse 31, die jedem der äußeren Strömungskanäle 2 des Ventilkörpers 1 entsprechen, und die inneren Strömungskanalanschlüsse 32, die gleichmäßig und ringförmig auf der Ventilabdeckung 3 verteilt sind und dem Ventileinsatz 4 entsprechen, auf.
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Wie aus den 2 und 5 zu entnehmen ist, weist das erste Ventileinsatzelemente 41 einen Hohlraum auf, welcher mit den inneren Strömungskanalanschlüssen 32 in Verbindung steht. Das zweite Ventileinsatzelemente 42 weist einen Hohlraum auf, der mit den Verbindungausnehmungen 13 in Verbindung steht.
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Beide Ventileinsatzelemente sind mit mehreren Ventileinsatz-Kulissen 43 versehen, die die Hohlräume innerhalb der Ventileinsatzelemente 41, 42 in mehrere Ventileinsatz-Strömungskanäle trennen, und jeder der Ventileinsatz-Strömungskanäle wird verwendet, um mit mindestens zwei Strömungskanalanschlüssen 31, 32 in Verbindung zu stehen. Die Ventileinsatz-Strömungskanäle der Ventileinsatzelemente 41, 42 sind in 2 nicht verbunden.
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Das erste Ventileinsatzelement 41 steuert die Verbindungsbeziehungen zwischen den inneren Strömungskanalanschlüssen 32 und das zweite Ventileinsatzelement 42 steuert die Verbindungsbeziehungen zwischen den äußeren Strömungskanalanschlüssen 31.
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Die Ventileinsatz-Strömungskanäle der Ventileinsatzelemente 41, 42 können jedoch verbunden sein, so dass, wenn ein Ventileinsatz-Strömungskanal des ersten Ventileinsatzelementes 41 mit einem Ventileinsatz-Strömungskanal des zweiten Ventileinsatzelementes 42 verbunden ist, Fluid in einen inneren Strömungskanalanschluss 32, weiter durch das erste Ventileinsatzelement 41, weiter durch das zweite Ventileinsatzelement 42 und einen äußeren Strömungskanal 2 zu einem äußeren Strömungskanalanschluss 31 fließen kann. Eine entgegengesetzte Fluidströmung ist ebenfalls denkbar.
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Wie in den 2 bis 4 dargestellt ist die Ventilabdeckung 3 mit einem ersten Dichtelementschlitz 33 versehen, wobei der erste Dichtelementschlitz 33 mit einem ersten Dichtelement 10 für die Kontaktfläche zwischen dem ersten Ventileinsatzelement 41 und der Ventilabdeckung 3 versehen ist. Ein zweiter Dichtungselementschlitz 12 ist am Boden des Montagehohlraums 11 vorgesehen, wobei ein zweites Dichtungselement 9 innerhalb des zweiten Dichtungselementschlitzes 12 zum Abdichten der Kontaktfläche zwischen dem zweiten Ventileinsatzelement 42 und dem Boden des Montagehohlraums 11 vorgesehen ist.
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Der Ventileinsatz 4 ist mit einer Positionierungsstange 5 zur Positionierung des Ventileinsatzes 4 versehen und die Ventilabdeckung 3 weist eine Positionierungsbohrung 34 auf, die mit der Positionierungsstange 5 zusammenpasst. Der Ventileinsatz 4 weist ferner eine Übertragungshülse 6 zur Verbindung mit der Übertragungswelle 7 auf.
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Im Betrieb des Ventils sind mindestens zwei äußere Strömungskanalanschlüsse 31 und/oder mindestens zwei innere Strömungskanalanschlüsse 32 mit einem externen Fluidsystem verbunden, während die anderen Strömungskanalanschlüsse 31, 32 verschlossen sind.
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Fließt Fluid von einem äußeren Strömungskanalanschluss 31 der Ventilabdeckung 31 zu dem entsprechenden äußeren Strömungskanal 2 im Ventilkörper 1, kann es über eines der Verbindungsausnehmungen 13 in einen Hohlraum des zweiten Ventileinsatzelement 42 eintreten. Über eine andere Verbindungsausnehmung 13 kann das Fluid anschließend aus dem Hohlraum des zweiten Ventileinsatzelementes 42 in einen anderen äußeren Strömungskanal 2 und einen entsprechenden äußeren Strömungskanalanschluss 31 herausfließen.
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In ähnlicher Weise strömt Fluid durch einen inneren Strömungskanalanschluss 32 in einen Hohlraum des ersten Ventileinsatzelementes 41 ein und strömt aus einem anderen inneren Strömungskanalanschluss 32 aus.
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Die Drehung der Übertragungswelle 7 treibt den Ventileinsatz 4 zur Drehung an, um die mit dem Ventileinsatz 4 verbundenen Strömungskanalanschlüsse 31, 32 zu regulieren, wobei das Ventil geschlossen ist, wenn ein geschlossener Strömungskanalanschluss an das externe Fluidsystem angeschlossen ist.
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Da das erste Ventileinsatzelement 41 und das zweite Ventileinsatzelement 42 symmetrisch entlang einer Ebene senkrecht zur Achse des Ventileinsatzes 4 angeordnet sind, wird außerdem, wenn ein bestimmter Hohlraum im ersten Ventileinsatzelement 41 durchströmt wird, ein bestimmter Hohlraum an der symmetrischen Position im zweiten Ventileinsatzelement 42 ebenfalls durchströmt, wodurch die beiden Teile des Ventileinsatzes 4 als Ganzes gleichzeitig unter Druck gesetzt werden, so dass die Gesamtbelastung des Ventileinsatzes 4 als Ganzes ausgeglichen ist.
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Die obigen Ausführungen sind nur Ausführungsformen der Erfindung und sollen den Schutzbereich der Erfindung nicht einschränken. Alle äquivalenten Strukturen oder die äquivalente Strömungsübertragung, die unter Verwendung der Erfindungsbeschreibung und der beigefügten Figur, der direkten oder der indirekten Anwendung in anderen relevanten technischen Bereichen gemacht wird, sind ebenfalls alle in den Schutzbereich der Erfindung abgedeckt.
