DE202023102035U1 - rotary valve - Google Patents
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Abstract
Rotationsventil (1), umfassend ein Ventilgehäuse (2) mit einer Ventilkammer (3), in welcher ein Ventilkern (4) aufgenommen ist, wobei der Ventilkern (4) rotatorisch in der Ventilkammer (3) gelagert ist, wobei der Ventilkern (4) mit einer Antriebswelle (5) versehen ist, welche durch eine in das Ventilgehäuse (2) eingebrachte Öffnung (6) ragt, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (5) in der Öffnung (6) des Ventilgehäuses (2) arretiert ist. Rotary valve (1), comprising a valve housing (2) with a valve chamber (3) in which a valve core (4) is accommodated, the valve core (4) being rotatably mounted in the valve chamber (3), the valve core (4) is provided with a drive shaft (5) which protrudes through an opening (6) made in the valve housing (2), characterized in that the drive shaft (5) is locked in the opening (6) of the valve housing (2).
Description
Die Erfindung betrifft ein Rotationsventil, umfassend ein Ventilgehäuse mit einer Ventilkammer, in welcher ein Ventilkern aufgenommen ist, wobei der Ventilkern rotatorisch in der Ventilkammer gelagert ist, wobei der Ventilkern mit einer Antriebswelle versehen ist, welche durch eine in das Ventilgehäuse eingebrachte Öffnung ragt.The invention relates to a rotary valve, comprising a valve housing with a valve chamber in which a valve core is accommodated, the valve core being rotatably mounted in the valve chamber, the valve core being provided with a drive shaft which protrudes through an opening made in the valve housing.
Derartige Rotationsventile finden häufig in Kühlkreisläufen zur Steuerung des Kühlmittelstroms Einsatz.Such rotary valves are often used in cooling circuits to control the flow of coolant.
In das Ventilgehäuse sind mehrere Fluidöffnungen eingebracht, durch die ein Kühlfluid ein- und ausströmen kann. In den Ventilkern ist eine Kanalstruktur eingebracht, welche den Kühlmittelstrom steuert, wobei je nach Ausgestaltung und Anzahl der Fluidöffnungen und der Kanalstruktur unterschiedliche Kühlkreisläufe beaufschlagt, der Volumenstrom reguliert oder die Durchflussrichtung modifiziert werden können.A plurality of fluid openings are introduced into the valve housing, through which a cooling fluid can flow in and out. A channel structure is introduced into the valve core, which controls the flow of coolant. Depending on the design and number of fluid openings and the channel structure, different cooling circuits can be applied, the volume flow can be regulated, or the direction of flow can be modified.
Die Ausgestaltung als Rotationsventil ist dabei vorteilhaft, weil eine Anpassung des Kühlmittelstroms durch Drehen des Ventilkerns erfolgt, wobei der entsprechende Aktor zum Drehen des Ventilkerns einfach ausgebildet und einfach ansteuerbar ist. Dementsprechend sind Rotationsventile und die dazugehörigen Aktoren kostengünstig herstellbar. Darüber hinaus erfordern Rotationsventile nur wenig Bauraum.The configuration as a rotary valve is advantageous because the coolant flow is adjusted by rotating the valve core, with the corresponding actuator for rotating the valve core having a simple design and being easy to control. Accordingly, rotary valves and the associated actuators can be produced inexpensively. In addition, rotary valves require little space.
Rotationsventile sind insbesondere vorteilhaft in Bezug auf den Einsatz in Temperierkreisläufen im Bereich der Elektromobilität. Zur Erzielung einer hohen Reichweite von Elektrofahrzeugen ist es beispielsweise erforderlich, elektrische Komponenten zu temperieren. Zu temperierende Komponenten von Elektrofahrzeugen sind dabei insbesondere Akkumulatoren, aber auch die Leistungselektronik oder Steckverbindungen von Schnellladeeinrichtungen. Ein Akkumulator hat eine bestmögliche Kapazität nur in einem sehr kleinen Temperaturspektrum. Daher ist es erforderlich, Akkumulatoren von Elektrofahrzeugen bei tiefen Umgebungstemperaturen zu erwärmen und bei hohen Außentemperaturen oder bei einer hohen Lastabnahme zu kühlen.Rotary valves are particularly advantageous with regard to use in temperature control circuits in the field of electromobility. In order to achieve a long range for electric vehicles, it is necessary, for example, to control the temperature of electrical components. The components of electric vehicles to be tempered are in particular accumulators, but also the power electronics or plug connections of fast charging devices. An accumulator has the best possible capacity only in a very small temperature range. It is therefore necessary to heat up accumulators in electric vehicles when the ambient temperatures are low and to cool them when the outside temperatures are high or when there is a high load decrease.
Hierzu ist es bekannt, einen Temperierkreislauf vorzusehen, durch welchen ein Temperiermedium strömt. Das Temperiermedium kann dabei je nach Anforderung entweder in einer Heizeinrichtung erwärmt oder in einer Kühleinrichtung abgekühlt werden. Die Steuerung des Temperiermedienstroms kann dabei durch Rotationsventile erfolgen.To this end, it is known to provide a temperature control circuit through which a temperature control medium flows. Depending on the requirement, the tempering medium can either be heated in a heating device or cooled in a cooling device. The flow of tempering media can be controlled by rotary valves.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rotationsventil bereitzustellen, welches kostengünstig herstellbar ist.The object of the invention is to provide a rotary valve which can be produced inexpensively.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.This object is solved with the features of
Das erfindungsgemäße Rotationsventil umfasst ein Ventilgehäuse mit einer Ventilkammer, in welcher ein Ventilkern aufgenommen ist, wobei der Ventilkern rotatorisch in der Ventilkammer gelagert ist, wobei der Ventilkern mit einer Antriebswelle versehen ist, welche durch eine in das Ventilgehäuse eingebrachte Öffnung ragt, wobei die Antriebswelle in der Öffnung des Ventilgehäuses arretiert ist.The rotary valve according to the invention comprises a valve housing with a valve chamber in which a valve core is accommodated, the valve core being rotatably mounted in the valve chamber, the valve core being provided with a drive shaft which protrudes through an opening made in the valve housing, the drive shaft in the opening of the valve housing is locked.
Dabei ist der Ventilkern erfindungsgemäß drehbar in der Ventilkammer gelagert, aber durch die Arretierung daran gehindert, sich relativ zum Ventilgehäuse in axialer Richtung zu bewegen. Dies ermöglicht eine vereinfachte Montage des Ventilkerns und es ist möglich, auch das Ventilgehäuse vereinfacht auszubilden. Insofern ist die Antriebswelle axial in der Öffnung des Ventilgehäuses arretiert.According to the invention, the valve core is rotatably mounted in the valve chamber, but is prevented by the locking mechanism from moving in the axial direction relative to the valve housing. This enables a simplified assembly of the valve core and it is possible to design the valve housing in a simplified manner as well. In this respect, the drive shaft is locked axially in the opening of the valve housing.
Vorzugsweise ist der Ventilkern durch die Arretierung verliersicher in dem Ventilgehäuse gehalten.The valve core is preferably held captively in the valve housing by the locking mechanism.
Das Ventilgehäuse kann eine Montageöffnung aufweisen, durch welche der Ventilkern in das Ventilgehäuse einführbar ist. Dabei kann die Öffnung in eine erste Stirnseite des Ventilgehäuses und die Montageöffnung in eine zweite Stirnseite des Ventilgehäuses eingebracht sein. Die erste Stirnseite und die zweite Stirnseite können sich dabei gegenüber liegen. Zur Montage wird der Ventilkern über die Montageöffnung in die Ventilkammer eingeführt und nach der lagerichtigen Montage wird der Ventilkern in der Öffnung des Ventilgehäuses arretiert.The valve housing can have an assembly opening through which the valve core can be inserted into the valve housing. The opening can be made in a first end face of the valve housing and the assembly opening can be made in a second end face of the valve housing. The first end face and the second end face can lie opposite one another. For assembly, the valve core is inserted into the valve chamber via the assembly opening and after assembly in the correct position, the valve core is locked in the opening of the valve housing.
Dadurch, dass der Ventilkern nach dem Einführen in der Öffnung des Ventilgehäuses arretiert ist, kann ein separater Deckel zum Verschluss der Montageöffnung entfallen. Mit anderen Worten, die Ventilkammer des Rotationsventils kann nach abgeschlossener Montage über die Montageöffnung zugänglich bleiben. Die Arretierung des Ventilkerns in der Öffnung verhindert, dass der Ventilkern aus der Montageöffnung herausfällt.Because the valve core is locked in the opening of the valve housing after it has been inserted, a separate cover for closing the assembly opening can be omitted. In other words, the valve chamber of the rotary valve can remain accessible via the assembly opening after assembly is complete. Locking the valve core in the hole prevents the valve core from falling out of the mounting hole.
In die Begrenzungswand der Öffnung kann eine erste Formschlussgeometrie eingebracht sein, welche in eine zweite Formschlussgeometrie eingreift, die in die Antriebswelle eingebracht ist. Dadurch erfolgt die Arretierung des Ventilkerns in der Öffnung über eine formschlüssige Verbindung. Formschlüssige Verbindungen sind einfach herstellbar und können reversibel gelöst werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die erste Formschlussgeometrie und die zweite Formschlussgeometrie als Bajonett-Verschluss ausgebildet.A first form-fit geometry can be introduced into the boundary wall of the opening, which engages in a second form-fit geometry which is introduced into the drive shaft. As a result, the valve core is locked in the opening via a form-fitting connection. Positive connections are easy to manufacture bar and can be solved reversibly. According to an advantageous embodiment, the first form-fitting geometry and the second form-fitting geometry are designed as a bayonet lock.
Der Ventilkern kann rotatorisch zwischen einer Montageposition und einem Arbeitsbereich verdrehbar sein, wobei der Arbeitsbereich einen Winkelbereich umfasst und der Ventilkern über den Winkelbereich innerhalb des Arbeitsbereichs drehbar ist. Bei dieser Ausgestaltung wird der Ventilkern zur Montage relativ in eine solche Winkellage zum Ventilgehäuse gebracht, dass die erste Formschlussgeometrie und die zweite Formschlussgeometrie fluchten, was der Montageposition entspricht. In dieser Position kann der Ventilkern in der Ventilkammer lagerichtig montiert werden. Sobald der Ventilkern verdreht wird und der Arbeitsbereich erreicht ist, ist der Ventilkern in dem Ventilgehäuse arretiert und eine Bewegung des Ventilkerns in axialer Richtung relativ zu dem Ventilgehäuse kann nicht mehr erfolgen. Der Arbeitsbereich umfasst einen Winkelbereich, in der der Ventilkern relativ zu dem Ventilgehäuse verdreht werden kann, um verschiedene Ventilstellungen zu ermöglichen.The valve core can be rotationally rotatable between a mounting position and a working area, the working area encompassing an angular range and the valve core being rotatable over the angular range within the working area. In this configuration, for assembly, the valve core is brought into such an angular position relative to the valve housing that the first form-fitting geometry and the second form-fitting geometry are aligned, which corresponds to the assembly position. In this position, the valve core can be installed in the correct position in the valve chamber. As soon as the valve core is rotated and the working range is reached, the valve core is locked in the valve housing and the valve core can no longer move in the axial direction relative to the valve housing. The working range includes an angular range in which the valve core can be rotated relative to the valve housing in order to enable different valve positions.
Zur Ausgestaltung der ersten Formschlussgeometrie kann aus der Öffnung des Ventilgehäuses ein teilweise umlaufender, radial nach innen ragender Vorsprung ausgebildet sein, wobei der Vorsprung an zwei einander gegenüberliegenden Bereichen unterbrochen ist. Bei dieser Ausgestaltung weist die in die Antriebswelle eingebrachte zweite Formschlussgeometrie radial nach außen ragende Stege auf, wobei die Stege kongruent zu den Unterbrechungen der ersten Formschlussgeometrie ausgebildet sind. Zur Montage wird der Ventilkern so relativ zu dem Ventilgehäuse verdreht, dass sich die Unterbrechungen und die Stege überdecken und der Ventilkern in das Ventilgehäuse eingeschoben werden kann. Anschließend wird der Ventilkern verdreht, so dass die Stege die Vorsprünge überdecken und der Ventilkern in den Arbeitsbereich gelangt und in dem Ventilgehäuse verriegelt ist. Alternativ ist auch denkbar, dass die zweite Formschlussgeometrie in Form von radial nach außen ragenden Zapfen ausgebildet ist.To design the first form-fitting geometry, a partially circumferential, radially inward-projecting projection can be formed from the opening of the valve housing, the projection being interrupted in two opposite areas. In this configuration, the second positive-locking geometry introduced into the drive shaft has webs that protrude radially outwards, the webs being configured congruently with the interruptions in the first positive-locking geometry. For assembly, the valve core is rotated relative to the valve housing in such a way that the interruptions and the webs overlap and the valve core can be pushed into the valve housing. The valve core is then rotated so that the webs cover the projections and the valve core reaches the working area and is locked in the valve housing. Alternatively, it is also conceivable that the second form-fitting geometry is designed in the form of radially outwardly projecting pins.
Die Formschlussgeometrien können eben ausgebildet sein. Alternativ können die Formschlussgeometrien auch stufenförmig oder L-förmig ausgebildet sein. In diesem Zusammenhang ist insbesondere denkbar, dass die erste Formschlussgeometrie mit einem Endanschlag ausgerüstet ist oder mit einer Stufengeometrie zur Ausbildung einer selbsttätigen Verriegelung.The form-fitting geometries can be flat. Alternatively, the form-fitting geometries can also be stepped or L-shaped. In this context, it is particularly conceivable that the first form-fitting geometry is equipped with an end stop or with a stepped geometry to form an automatic locking mechanism.
Ein Verriegelungselement kann den Ventilkern nach der Montage in dem Arbeitsbereich blockieren. Dadurch kann der Ventilkern nach der Montage nur noch den durch den Arbeitsbereich vorgegebenen Winkelbereich durch Rotation überstreichen, aber nicht mehr selbsttätig in die Montageposition gelangen. Dadurch kann verhindert werden, dass der Ventilkern versehentlich die Montageposition erreicht und sich in axialer Richtung relativ zu dem Ventilgehäuse bewegt.A locking element can block the valve core after assembly in the working area. As a result, after assembly, the valve core can only cover the angular range specified by the working area by rotation, but can no longer automatically reach the assembly position. This can prevent the valve core from accidentally reaching the mounting position and moving in the axial direction relative to the valve housing.
Das Verriegelungselement ist vorzugsweise außenseitig auf das Ventilgehäuse aufgesetzt. Weiter vorzugsweise greift das Verriegelungselement formschlüssig in die Öffnung ein und ist nach Montage verliersicher an dem Ventilgehäuse gehalten. Dies kann beispielsweise durch eine Schnappverbindung erfolgen. Zur Montage wird der Ventilkern in das Ventilgehäuse eingeführt und nach Erreichen der Montageposition zum Arretieren in den Arbeitsbereich gedreht und anschließend das Verriegelungselement so auf das Ventilgehäuse aufgesetzt, dass der Ventilkern nach der Montage in dem Arbeitsbereich blockiert ist.The locking element is preferably placed on the outside of the valve housing. More preferably, the locking element engages in a form-fitting manner in the opening and is held captively on the valve housing after assembly. This can be done, for example, by a snap connection. For assembly, the valve core is inserted into the valve housing and, after reaching the assembly position, rotated into the working area for locking, and then the locking element is placed on the valve housing such that the valve core is blocked in the working area after assembly.
Vorzugsweise ist das Verriegelungselement aus einem Tragkörper ausgebildet. Dies ermöglicht die Befestigung zusätzlicher Elemente an dem Rotationsventil, wobei der Tragkörper über das Verriegelungselement verliersicher an dem Ventilgehäuse gehalten ist.The locking element is preferably formed from a support body. This enables additional elements to be attached to the rotary valve, with the support body being held captively on the valve housing via the locking element.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung nimmt der Tragkörper einen Aktor auf, wobei der Aktor drehfest mit der Antriebswelle in Eingriff steht. Der Aktor kann beispielsweise ein Getriebe, ein hydraulischer Stellantrieb, ein pneumatischer Stellantrieb oder ein elektrischer Stellantrieb, insbesondere ein Schrittmotor sein. Dadurch, dass das Verriegelungselement fest mit dem Ventilgehäuse verbunden ist, ist auch der Tragkörper mit dem Aktor fest mit dem Ventilgehäuse verbunden und es ergibt sich eine vormontierte Einheit aus Rotationsventil, Tragkörper und Aktor.According to an advantageous embodiment, the supporting body accommodates an actuator, the actuator being in non-rotatable engagement with the drive shaft. The actuator can be, for example, a gear, a hydraulic actuator, a pneumatic actuator or an electric actuator, in particular a stepping motor. Because the locking element is firmly connected to the valve housing, the supporting body with the actuator is also firmly connected to the valve housing, resulting in a preassembled unit made up of rotary valve, supporting body and actuator.
Vorzugsweise sind das Ventilgehäuse, der Ventilkern samt Antriebswelle und/oder der Tragkörper samt Verriegelungselement aus Kunststoff ausgebildet. Als Kunststoff kommen dabei insbesondere Polyoxymethylene (POM), Polyphenylensulfide (PPS) oder Polyamide (PA) in Betracht. Die Kunststoffe können mit Zuschlägen, beispielsweise einer Faserverstärkung basierend auf Glasfasern versehen sein.The valve housing, the valve core together with the drive shaft and/or the supporting body together with the locking element are preferably made of plastic. In particular, polyoxymethylenes (POM), polyphenylene sulphides (PPS) or polyamides (PA) come into consideration as the plastic. The plastics can be provided with additives, for example fiber reinforcement based on glass fibers.
Das Rotationsventil eignet sich insbesondere für die Integration in eine Rohranordnung einer Temperiereinrichtung. Dabei kann die Rohranordnung als Blasformteil ausgebildet sein, wobei das Rotationsventil im Inneren der Rohranordnung aufgenommen ist. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Ausgestaltung der Rohranordnung. Durch die Integration kann auch das Rotationsventil einfach ausgebildet sein, beispielsweise kann die Wandung der Rohranordnung teilweise an dem Ventilgehäuse anliegen und dadurch das Ventilgehäuse mechanisch stützen.The rotary valve is particularly suitable for integration into a tube arrangement of a temperature control device. In this case, the pipe arrangement can be designed as a blow-moulded part, with the rotary valve being accommodated in the interior of the pipe arrangement. This enables a particularly compact configuration of the tube arrangement. As a result of the integration, the rotary valve can also be designed in a simple manner be, for example, the wall of the tube assembly can partially rest against the valve housing and thereby mechanically support the valve housing.
Einige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Rotationsventils werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen, jeweils schematisch:
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1 ein Rotationsventil in der Explosionsdarstellung; -
2 das Ventilgehäuse des Rotationsventils; -
3 der Ventilkern des Rotationsventils; -
4 das Rotationsventil im Schnitt; -
5 das Rotationsventil mit Tragkörper in der Explosionsdarstellung; -
6 das Rotationsventil mit Tragkörper und Aktor.
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1 an exploded view of a rotary valve; -
2 the valve body of the rotary valve; -
3 the valve core of the rotary valve; -
4 the rotary valve in section; -
5 the rotary valve with supporting body in the exploded view; -
6 the rotary valve with support body and actuator.
Das Rotationsventil 1 ist dabei integraler Bestandteil einer Rohranordnung für den Temperierkreislauf. Die Rohranordnung ist als Blasformteil ausgebildet und das Rotationsventil 1 bildet ein Funktionselement, welches in das Innere der Rohranordnung eingeformt ist. Hierzu wird das Rotationsventil 1 in einem Vorformling angeordnet und aus dem Vorformling im Blasformverfahren die Rohranordnung ausgebildet. Bei dieser Ausgestaltung bildet die Wandung der Rohranordnung eine Umhüllung für das Rotationsventil 1.The
Das Rotationsventil 1 ist in einen Temperierkreislauf eingebunden und lenkt Volumenströme des in dem Temperierkreislauf geführten Mediums zu den elektrischen Energiespeichern und Elektromotoren sowie zur Leistungselektronik. Durch das Rotationsventil 1 können die Temperiermittelströme des Temperierkreislaufs gesteuert werden. Insbesondere ist es denkbar, den Volumenstrom des Temperiermittels zu modifizieren, beispielsweise zu vergrößern und zu verkleinern. Des Weiteren können durch Drehen eines Ventilkerns 4 unterschiedliche Fluidöffnungen 19 strömungsleitend verbunden und so die Strömungsrichtung des Temperiermittels geändert werden oder andere Komponenten des Temperierkreislaufs angesteuert werden. Insofern bildet das erfindungsgemäße Rotationsventil 1 auch ein Wegeventil, durch das verschiedene Komponenten der zu temperierenden Einrichtung einzeln und gezielt mit Temperiermedium versorgt und bedarfsweise auch von Temperiermittelstrom getrennt werden können.The
Je nach Umgebungstemperaturen und Leistungsanforderung kann beispielsweise ein Temperiermittelstrom zunächst ausschließlich zu den elektrischen Energiespeichern geleitet werden und dort je nach Umgebungstemperaturen die elektrischen Energiespeicher kühlen oder erwärmen. Bei hohen Leistungsanforderungen kann ein Kühlmittelstrom zu der Leistungselektronik und auch zu den Elektromotoren geleitet werden, um diese Komponenten zu kühlen. Die Modifikation des Kühlmittelstroms erfolgt über das Rotationsventil 1.Depending on the ambient temperatures and the power requirement, for example, a flow of temperature control medium can initially be routed exclusively to the electrical energy stores and can cool or heat the electrical energy stores there, depending on the ambient temperatures. In the case of high performance requirements, a flow of coolant can be directed to the power electronics and also to the electric motors in order to cool these components. The coolant flow is modified via
Der Ventilkern 4 ist mit einem Dichtelement 20 versehen. Das Dichtelement 20 ist vorliegend in Form eines O-Rings ausgebildet und in einer in den Ventilkern 4 eingebrachten Nut 21 fixiert. Das Dichtelement 20 kann aus elastomerem Werkstoff oder aus thermoplastischem Elastomer bestehen. Das Dichtelement 20 bewirkt eine Abdichtung zwischen dem Ventilkern 4 und dem Ventilgehäuse 2. Das Dichtelement 20 kann in alternativen Ausgestaltungen auch direkt an der dem Ventilgehäuse 2 zugeordneten Seite des Ventilkerns 4 angeformt sein, wobei der Ventilkern 4 als Zweikomponentenformteil ausgebildet ist.The
Die Öffnung 6 des Ventilgehäuses 2 weist eine Begrenzungswand 10 auf (siehe
Die erste Formschlussgeometrie 11 und die zweite Formschlussgeometrie 12 bilden einen Bajonett-Verschluss aus. Der Ventilkern 4 ist rotatorisch zwischen einer Montageposition 13 (
Das Ventilgehäuse 2 weist eine Montageöffnung 7 auf, durch welche der Ventilkern 4 in das Ventilgehäuse 2 einführbar ist. Zur Montage des Ventilkerns 4 wird dieser über die Montageöffnung 7 so in das Ventilgehäuse 2 eingeführt, dass die Formschlussgeometrien 11, 12 in der Montageposition 13 zueinander ausgerichtet sind. In der Montageposition 13 kann der Ventilkern 4 vollständig in das Ventilgehäuse 2 eingeführt werden. Zum Arretieren des Ventilkerns 4 in dem Ventilgehäuse 2 wird der Ventilkern 4 verdreht. Dabei verlässt der Ventilkern 4 die Montageposition 13 und erreicht den Arbeitsbereich 14. In dem Arbeitsbereich 14 ist der Ventilkern 4 derart arretiert, dass der Ventilkern 4 relativ zu dem Ventilgehäuse 2 in Axialrichtung blockiert ist. Somit ist der Ventilkern 4 in dem Arbeitsbereich 14 nur rotatorisch in dem Ventilgehäuse 2 beweglich.The
Claims (15)
Priority Applications (1)
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DE202023102035.6U DE202023102035U1 (en) | 2023-04-19 | 2023-04-19 | rotary valve |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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2023
- 2023-04-19 DE DE202023102035.6U patent/DE202023102035U1/en active Active
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