DE2243618A1

DE2243618A1 - Durch einen drehantrieb betaetigbares steuerventil, insbesondere zur regelung des durchflusses eines fluessigen oder gasfoermigen mediums bei waermeaustauschern, vorzugsweise fuer klimaanlagen von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2243618A1
Application number: DE19722243618
Authority: DE
Inventors: Paul Hebrard
Original assignee: Tecalemit SA
Current assignee: Tecalemit SA
Priority date: 1972-03-16
Filing date: 1972-09-01
Publication date: 1973-09-27
Also published as: FR2176243A5; IT960410B; ES404567A1

Description

PATENTANWÄLTE

Dipi.-ing. H. Seiler Dipi.-ing. J. Pfenning Dipi.-Phys. K. H. Meinig

1 Berlin 19

Uas 2073 Oldenburgallee 1O

Tel. 0311/304 55 21

30455 22

Drahtwort: Seilwehrpatent Postscheckkto. Bln.W. 59

1. Sept. 1972 l·f/ochu

I£ö AI Jsfill S.u. 18, rue Brunei, 75-Paris (17)> Frankreich

Duron einen Drehantrieb betätigbares Steuerventil, insbesondere zur Regelung des Durchflusses eines flüssigen oder gasförmigen Mediums bei Wärmeaustauschern, vorzugsweise für Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen

Die Erfindung bezieht sich auf ein durch einen Drehantrieb

betätigbares Steuerventil, insbesondere' zur Regelung des ; Durcnflusses eines flüssigen oder gasförmigen Mediums bei Wärmeaustauschern, vorzugsweise für Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen.

Für diesen Zweck ist die Verwendung von Konusventilen oder Nadelventilen oder ähnlichen Ventilen bekannt, bei denen die Durchtrittsöffnung des Ventils mehr oder weniger geöffnet wird, um den Durchfluß des Mediums durch den Wärmeaustauscher mehr oder weniger zu drosseln. Bei solchen Wärmeaustauschern muß

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jedoch der Durchfluß des Mediums einem vorbestimmten Gesetz folgen, um die jeweils erforderlichen Unterschiedlichen Wärmegrade zu erzielen. So ist es beispielsweise nötig, während eines ersten Offnungsweges des Ventils einen sehr schwachen Durchfluß, während eines zweiten Öffnungsweges des Ventiles einen schneller wachsenden Durchfluß nach einem linearen oder nicht linearen Gesetz zu erzielen, während schließlich bei einem dritten Öffnungsweg des Ventiles der Durchfluß weniger schnell ansteigen muß. Mit den bisher bekannten, für diesen Zweck verwendeten Ventilen läßt eich diese Forderung nicht erfüllen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil, insbesondere für Wärmeaustauscher bei Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge zu schaffen, das in den einzelnen aufeinanderfolgenden uffnungswegen des Ventiles die Einstellung der Durchflußmenge nach einem vorbestimmten Gesetz ermöglicht .

Erfindungsgemäß ist das Ventil derart ausgebildet, daß es.

während eines ersten Betätigungsweges des Drehantriebes j einen sehr schwachen Durchfluß gestattet, der sich in Abhängig- j

keit von der Form des Ventiles einem bestimmten Gesetz folgend ;

i erhöht, ohne daß zusätzliche Elemente, wie luockenscheiben, i

Scnrauben oder ZahngestHnge zur Steuerung erforderlich sind. j

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•	2243618 - 3 -	Zeichnungen zeigen beispielsweise Ausführungs	ein en Längsschnitt durch das erfindungsgemäße
	der Erfindung ergeben sich aus d en Ansprüchen	3rfindungsgemäßen Ventils, und es bedeutet:	Ventil in der Schließstellung,
//ext ere Merlcmale	folgenden Beschreibung.	1	einen Querschnitt gemäß Fig. 1,
und aus der	Die "beiliegenden		Darstellung gemäß Fig. 1 in der Stellung
formen des e	OvI	für den Durchlaß geringer Mengen,
Mg.	3	Darstellung gemäß'Fig. 1 in der Offenstellung,
		Seitenansicht des Drehventils und seiner
Fig	. 4	Steuerachse,
Mg.	. 5	Längsschnitt durch ein Ventil in abgewandelter
		Ausführungsform in der Schließstellung.
Mg.	. 6	_ 4 _
Fig

Fig

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Die Figuren 1 bis 5 zeigen eine erste Ausfuhrungsform des erfindungsgemäüen Steuerventils, das aua einem Gehäuse 2 besteht, aas mit zwei Anschlubstutzen 4 und 5 versehen ist zur Verbindung mit der Zirkulationsleitung der Flüssigkeit, deren Durchfluß zu steuern ist. Das Gehäuse 3 ist durch einen Deckel 6 geschlossen, der durch geeignete Mittel mit dem Gehäuse 3 verbunden ist, beispielsweise durch Schrauben, nieten, Klemmvorrichtungen, Durch Lötung, durch Bügel und dergleichen. Diese Befestigungsmittel sind in der Zeichnung nicht gezeigt.

Das Gehäuse 3 bildet ein Lager 7 und der Deckel 6 ein Lager 8. Diese beiden Lager nehmen öme drehbare Welle 9 auf, deren eines ünae den der Steuerung des Ventiles dienenden Drehantrieb trägt, der beispielsweise aus einem nebel 10 besteht, der durch geeignete Mittel, beispielsweise durch eine Schraube 11 auf der Achse 9 befestigt ist.

Zur Verbindung des Hebels 10 mit cter Achse 9 wird vorzugsweise ihr freies ünde verwendet, das zylindrisch oder konisch ausgebildet sein kann oder auch Riefen 12 tragen kann, hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, den nebel 10 entsprechend den Betriebsbedingungen anzuordnen. Die den Wege des Hebels 10 begrenzenden, in der Zeichnung nicht dargestellten iündanschläge können beispielsweise auf dem Deckel 6 angeordnet sein, wobei die richtige

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Lage dieser Endanschläge durch Drehung des Deckels 6 auf dem Gehäuse 3 eingestellt werden kann.

Zwei O-Ringe 13, 14 gewährleisten die erforderliche Dichtigkeit. Ein Sprengring 15 verhindert eine Verschiebung der Achse 9 in dem G-ehäuse 3.

Das Gehäuse 3, der Deckel 6 und die Achse 9 können aus Metall oder aus einem geeigneten, gegenüber der Austauscherflüssigkeit physikalisch und chemisch resistenten Kunststoff bestehen.

Der Mittelteil 16 der Achse 9 ist als Vierkant oder flach ausgebildet, oder auf dem Teil 16 oder den von ihm aufgenommenen Teilen können Teile oder Äiefungen vorgesehen sein. Auf diesem mittleren Teil 16 der Achse 9 ist ein Drehschieber 17 aufgezogen oder angegossen, der sich mit der Achse 9 dreht. Der Drehschieber besteht aus Kautschuk oder einem Elastomer oder aus einem Kunststoff geeigneter Eigenschaften.

Vorzuziehen ist für die Bestandteile des Ventiles die Verwendung von plastischen Materialien, in die ein die Reibung verringernde^ Material, wie Graphit oder Molybdänsulfit, eingebettet ist.

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Der Drehschieber 13 liegt durch die Lippen 17-1 bis 17-6 an dem Deckel 6 und an dem Boden des Gehäuses 3 an.

Der Drehschieber 17 besitzt keine vollständig zylindirsche Umfaiigsflache. In dem Bereich von 18 bis 19 besitzt er einen konstanten Radius. Dieser Bereich ist also zylindrisch. Im Bereich von 19 bis 20 beginnt eine spiralförmig gegen den Mittelpunkt verlaufende Umfangsflache, bei der der Radius am Punkt 20 kurzer ist als der Radius am Punkt 19. Im Bereich von 20 bis Punkt 21 verringern sich die Radien stärker. Der Bereich von Punkt 20 bis Punkt 19 ist lediglich eine Verbindungs zone, die für die Arbeitsweise des Ventils ohne Bedeutung ist.

Die Radien beim Punkt 18 und Punkt 19 sind derart bemessen, daß der Drehschieber 17 in der in Pig. I gezeigten Schließstellung die innere Öffnung des Anschlußstutzens 4 verschließt. Zu diesem Zwecke bildet die Öffnung an den Stellen 22 und 23 in dem Gehäuse 3 eine zylindrische Sitzfläche. Der Drehschieber 17 übt auf die Sitzfläche im Bereich von Punkt 18 bis Punkt 19 einen Druck aus; die Radien der Sitzflächen 22 und 23 sind etwas kurzer als die Radien des Drehschiebers 17 im Bereich von 18 und 19. Auf diese Weise wird ein absolut sicherer Abschluß der inneren Öffnung des Stutzens 4 in der Schließstellung und damit eine totale Unterbindung des Zuflusses der Austauscherflüssigkeit gewährleistet.

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·- 7 —

Wenn der Hebel 10 in die Offenstellung gemäß Fig. 4 gedreht ist, befindet sich der Bereich von Punkt 20 zu Punkt 21 des Drehschie"bers 17 vor den Sitzflächen 22, 23 des Gehäuses 3. Da die Radien im Bereich von Punkt 20 zu Punkt 21 wesentlich kurzer sind als die Radien im Bereich von 18 bis 20, erfolgt ein Durchfluß der !flüssigkeit bei 24 und 25·

Die Größe des Durchflusses bei 24 und 25 wird somit geregelt durch die Formgebung der Spirale, die die Umfangsflache 28 des Drehschiebers 17 zwischen den Punkten 18'bis 19, 20 und bildet, und einem Gesetz folgt, das vorbestimmt werden kann.

Während der ersten Drehwinkel des Hebels 10 gemäß Fig. 3 bedingt die Spirale in ihrem Anfangsbereich einen geringen Durchfluß zwischen der Sitzfläche 23 und der Zone 20 des Drehschiebers 17, so daß eine kleine Flüssigkeitsmenge an der Stelle 26 hindurchtritt.

Man kann diesen Durchfluß regeln, indem man auf der Sitzfläche 23 oder besser auf der Oberfläche 28 .des Drehschiebers 17 eine nutenartige Rinne geringer Tiefe anordnet, die jede gewünschte Form haben kann, wie bei 27 in den Fig. 3 und 5 gezeigt ist.

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Ein wesentlicher Vorteil des Ventils 17 beruht auf der .Reibung des Drehschiebers 17 an den Sitzflächen 22, 23, wenn das Ventil sich in der Schließstellung befindet. Durch diese .Reibung werden die Einzelteile des Ventils gereinigt, und insbesondere Kesselstein oder irgendwelche anderen Unreinigkeiten beseitigt, die sich auf den Einzelteilen niedergeschlagen haben.

Bei der abgewandelten Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 6 ist die Änderung der Oberfläche des Drehschiebers 17 nicht mehr durch Anordnung einer Spirale auf der üiafangsfläche verwirklicht. Die Änderung liegt vielmehr in der rückwärtigen Stirnfläche 29 des Drehschiebers 17, wie Fig. 6 zeigt.

Die Ans chi uii stutzen 30 und 31 sind am Boden des Gehäuses 3 angeordnet. Die Stirnfläche 29 des Drehschiebers 17 verläuft in .Form einer regelmäßigen oder unregelmäßigen Schraube.

In der Schließstellung stützt sich der Teil 32 des Drehschiebers auf einer ebenen Sitzfläche 34 ab, die in dem Boden des Gehäuses 3 eingearbeitet ist. Diese Sitzfläche 32 ist eben, und die neigung der Schraubenfläche beginnt nach diesem Teil 32. In dem Maße, wie das Ventil geöffnet wird, entfernt sich die Stirnfläche 29 des Drehschiebers, die sich gegenüber der öffnung des Stutzens 30 befindet, von der" Sitz-

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fläche 34, so daß eine größere oder kleinere Flüssigkeitsmenge durch das Ventil hindurchtritt in Abhängigkeit von dem Gesetz, nach dem die schraubenförmige Oberfläche-29 des Drehschiebers 17 ausgebildet ist.

Bei dieser abgewandelten Ausführungsform ist die Arbeitsweise absolut identisch mit der in den Pig. 1 bis 5 gezeigten .Ausführungsform ο Ebenso wie bei der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 5, bei der eine nutförmige Rinne zur Freigabekteiner Durchflußmengen vorgesehen ist,, kann eine entsprechende Rinne 27 am Beginn der schraubenförmigen Fläche 29 des Drehschiebers 17 vorgesehen sein.

Bei der Ausführungsform gemäß Pig. 1 bis 5 kann das Gehäuse 3 auch mit zwei Deckeln auf jeder Seite versehen 'sein, d.h., daß der Boden des Gehäuses 3 durch einen entsprechenden Deckel ersetzt werden kann.

Die beiden Deckel besitzen die lager 7 und 8. Die Lager 7, 8 können hierbei exzentrisch zum Mitteilpunkt der beiden Deckel angeordnet sein. Auf diese tfeise kann man durch gleichzeitige Drehung der beiden Deckel auf dem Gehäuse die Stellung des Drehschiebers 17 zu den Sitzfläehen 22, 23 des Gehäuses 3 einreguliereno

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Bei der Abwandlung gemäß FIg, 6 kann der Sprengring 15 ersetzt werden, beispielsweise durch eine Stellmutter, durch deren Betätigung der auf der Achse befindliche Drehschieber versteilt werden kann und der Druck der fläche 32 des Drehschiebers auf der Sitzfläche 34 reguliert werden kann.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann dem Gehäuse 3 eine beiliebige Außenform gegeben werden, bei der Befestigungsklauen vorgesehen sind. Man kann auch der Manteillinie 28 des Drehschiebers 27 einen geraden Verlauf, einen gebrochenen Verlauf oder einen kurvenförmigen Verlauf geben« Dasgleiche gilt für die schraubenförmige Mantelfläche der Stirn fläche 29· Die Achsen der Stutzen 4 und 5 können versetzt zur Achse des Ventils angeordnet sein, wie bs besehrieben istj sie können auch in Verlängerung der Mittelachse liegen. Der Drehschieber 17 kann ein Profil aufweisen, das symmetrisch liegt zu einer Ebene durch die Achse 2-2, um eine gleiche Arbeitsweise zu erhalten bei Drehung des Hebels 10 nach links oder nach rechts. Diese Symmetrie kann auch vorhanden sein bei der schraubenförmigen Fläche 29 der abgewandelten Ausführungsform gemäß J?ig. 6. Die Betätigung der Achse des Drehschiebers kann anstelle eines üebels auch durch eine Hiemenscheibe, durch einen Zahnantrieb oder durch ein anderes geeignetes Mittel

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erfolgen.

Das erf inciting s gemäße Steuerventil kann ubera.ll dort Verwendung finden, wo exn Steuerorgan zur Regelung des Durchflusses eines flüssigen oder gasförmigen Mediums nach einem vorbestimmten Gesetz erforderlich ist, wobei insbesondere eine genaue _ Regelung zur üjrzielung kleiner Durchflüsse gewünscht wird.

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Claims

Ansprüche ■

Durch einen Drehantrieb betätigbares Steuerventil, insbesondere zur .Regelung des Durchflusses eines flüssigen oder gasförmigen Mediums bei Wärmeaustauschern, vorzugsweise für Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil derart ausgebildet ist, daß der Durchfluß des Mediums bei jeder Ventilstellung einem vorbestimmten Gesetz folgt.
2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Anschlußstutzen für den Zulauf und Abfluß des Mediums versehenes, durch einen Deckel verschließbares Gehäuse angeordnet ist, dass im Gehäuse der Aufnahme einer Drehachse dienende lager vorgesehen sind, daß auf dem einen ünde der Drehachse ein Betätigungsglied befestigt ist, das zwischen-zwei auf dem Deckel angeordneten, durch Drehung des Deckels einstellbaren üjadanscnlägen bewegbar ist, und daß am anderen jinde der Drehachse ein eine Verschiebung verhinderndes Clement befestigt ist.
3· Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekaimzeichnet, daß die Drehachse auf einem, beispielsweise als Vierkant ausgebildeten Mittelteil einen Drehschieber trägt, der

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mit seitlichen Lippen auf dem Boden des Gehäuses und dem Deckel aufliegt.
4. Steuerventil nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse, der Deckel und die Drehachse aus Metall oder einem geeigneten Kunststoff, und der Drehschieber aus Kautschuck, einem Elastomer oder einem geeigneten Kunststoff bestehen, in dem ein einen geringen .Reibungskoeffizienten verleihendes Material, wie Graphit oder Molybdänbisulfit eingebettet ist.
5. Steuerventil nacn Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber nicht zylindrisch' ausgebildet ist, sondern in einer ersten Zone eines Umfanges einen konstanten Durchmesser besitzt, in einer zweiten Zone spiralförmig mit progressiv sich verringernden Durchmesser und in einer dritten Zone mit sich stark verringerndem Durchmesser verläuft, wobei die Spiralform regelmäßig, gebrochen oder kurvenförmig sein kann.

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6. Steuerventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schließsteilung des Ventils die erste Zone des Drehschiebers sich auf der inneren Öffnung des' Zuflußstut ζens abstützt, die in dem Gehäuse als zylindrische Sitzfläche mit einem Hadius eingearbeitet ist, der etwas geringer ist alä der Hadius der ersten Zone des Drehschiebers.
7. Süeuerventil nach Anspruch 5_f dadurch gekennzeichnet,

daß bei Drehung des Drehschiebers zwischen der Sitzfläche des Gehäuses und der spiralförmigen Umfangsflache des Drehschiebers ein Flüssigkeitsdurchtritt geöffnet wird, dessen Größe dem durch die Spiralform gegebenen Gesetz folgt, wobei bei geringen Drehwinkeln des Drehschiebers eine geringe Durchtrittsöffnung zwischen der spiralförmigen Umiangsflache des Drehschiebers und der Sitzfläche sich ergibt aufgrund der Verringerung des Durchmessers der Spirale, und wobei die geringe Durchtrittemenge der !Flüssigkeit zusätzlich regulierbar ist durch eine in der Sitzfläche oder in der spiralförmigen Umfangsflache des Drehschiebers angeordnete rinnenartige Hut.
8. Steuerventil nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, '

I t

daß der Drehschieber anstelle seiher spiral form gen UmfangsJ-

i fläche auf seiner rückwärtigen Stirnfläche schraubenförmig

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ausgebildet ist, wobei die Schraubenflache gerade, gebrochen oder kurvenförmig verlaufen kann.
9. Steuerventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schließstellung des Ventiles die Stirnseite des Drehschiebers eine ebene Zone vor der schraubenförmigen Fläche aufweist, die auf einer in dem Boden des Gehäuses an der Öffnung des Zutrittsstutzens eingearbeiteten Sitzfläche aufliegt, wobei bei Drehung des Y entiles eine Steuerung des Durchflusses entsprechend dem durch die Schraubenform gegebenen Gesetz erfolgt.
10. Steuerventil nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Drehung des Drehschiebers und die Reibung zwischen diesem und der Sitzfläche des Gehäuses eine Selbstreinigung der Sitzfläche und des Drehschiebers erfolgt.
11. Steuerventil nach Anspruch 1 bis 7", dadurch gekennzeichnet daß das Gehäuse durch zwei beiderseitig angeordnete Deckel verschließbar ist, die zum Mittelpunkt exzentrisch angeordnete Lager aufweisen, wobei durch gleichzeitige Drehung der Deckel gegenüber dem Gehäuse der von der Oberfläche des Drehschiebers auf den zylindrischen Sitz des

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Gehäuses ausgeübte Druck einstellbar ist.
12. Steuerventil nach Anspruch 1 bis 3, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Verschiebung der Achse verhindernde Element ersetzt ist durch ein fiegelorgan, beispielsweise eine Stellschraube, die eine Verstellung des auf der Achse aufgenommenen Drehschiebers und damit eine Regulierung des Druckes der Oberfläche des Drehschiebers auf der im Boden des Gehäuses angeordneten Sitzfläche gestattet.

13· Steuerventil nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Spiralform oder die Schraubenform des Drehschiebers symmetrisch zu einer durch seine Achse gelegten Ebene ausgebildet ist,, um eine gleiche Betätigung des Ventiles durch Links- oder Hechtsdrehung seines Betätigungsgliedes zu gewährleisten.

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