DE29715258U1

DE29715258U1 - Schaltventil

Info

Publication number: DE29715258U1
Application number: DE29715258U
Authority: DE
Original assignee: Behr Thermot Tronik GmbH
Current assignee: Behr Thermot Tronik GmbH
Priority date: 1997-08-26
Filing date: 1997-08-26
Publication date: 1999-01-07
Anticipated expiration: 2007-08-27
Also published as: US5996619A; GB2328729A; GB2328729B; FR2767895A1; FR2767895B1; GB9817508D0

Description

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25.08.1997

Behr Thermot-tronik GmbH & Co. G 12172

Enzstraße 25 Da/sn

70806 Kornwestheim 97-T-lO

Schaltventil

Die Erfindung betrifft ein Schaltventil mit einem eine Verbindung zu einer Ventilkammer freigebenden oder absperrenden Schieberventil, das einen kolbenartigen Schieber aufweist, dem ein Schieberventilsitz zugeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltventil der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Stellwege für den Schieber zwischen der absperrenden und der freigebenden Position gering gehalten werden können, während andererseits in der freigebenden Position der Strömungwiderstand und die dadurch verursachten Druckverluste in dem Schieberventil möglichst gering sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in Verlängerung des dem Schieberventilsitz zugeordneten Stirnendes des Schiebers mehrere sternförmige angeordnete Flügel vorgesehen sind, die als Führungselemente zum Führen des Schiebers in seiner axialen Richtung dienen.

Die den Schieber stirnseitig verlängernden Flügel dienen einerseits als Führungselemente zum axialen Führen des Schiebers und andererseits als Strömungsleitelemente, die dazu

beitragen, daß die Strömungsverluste des geöffneten Schieberventils relativ gering bleiben.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß der Schieber im Bereich unmittelbar vor seinem Stirnende mit einem Dichtungsring versehen ist. Der Schieber dichtet somit im Bereich seines Stirnendes mit einem Dichtungsring ab, so daß kein größerer Verschiebeweg in den Schieberventilsitz hinein benötigt wird, um eine gute Dichtung zu erreichen. Entsprechend kurz kann deshalb auch der Verstellweg zwischen der geschlossenen und der offenen Position sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die Flügel in axialem Abstand zu dem Dichtungsring angeordnet sind. Dadurch wird erreicht, daß beim Öffnen sofort ein relativ großer Strömungsquerschnitt freigegeben wird, der nicht von den Abmessungen der Flügel beeinträchtigt ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß das Stirnende des Schieber angenähert die Gestalt eines Kegels aufweist, von welchem die Flügel abragen. Bei dieser Ausbildung wirkt auch die Stirnwand als eine Strömungsleitfläche, die die Strömung sanft in axialer Richtung umlenkt, so daß Strömungsverluste weiter verringert werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Kegel einen derart konkav geschwungenen Kegelmantel aufweist, daß der Kegelmantel im Bereich der Kegelspitze annähernd axial gerichtet ist. Damit ergeben sich besonders günstige Leitflächen für die Strömung.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele.

Fig. 1 zeigt eine Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schaltventil, das beispielsweise in einem Kühlkreislauf eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist, und das dazu dient, eine Verbindung

des Kühlmittelkreislaufes mit einem Wärmetauscher einer Zusatzeinrichtung, insbesondere einer Innenraumbeheizung, zu verbinden oder abzusperren,

Fig. 2 eine Ansicht des in Fig. 1 eingesetzten kolbenförmigen Schiebers in größerem Maßstab und

Fig. 3 eine abgewandelte Bauart eines kolbenförmigen Schiebers.

Das in Fig. 1 dargestellte Schaltventil besitzt ein Ventilgehäuse 10, das ein Ventilkammer bildet, zu der ein Zulaufanschluß 11 führt und an die ein Austrittsanschluß 12 angeschlossen ist. Die Verbindung der Ventilkammer zu dem Austrittsanschluß 12 wird von einem Schieberventil 13 freigegeben oder abgesperrt, das später noch näher im einzelnen erläutert werden wird. Das Schieberventil 13 enthält einen kolbenförmigen Schieber 14, der bei dem Ausführungsbeispiel mittels eines thermostatischen Arbeitselementes 15 gegen die Wirkung einer Rückstellfeder 16 in die Schließstellung gebracht werden kann. Das thermostatische Arbeitselement enthält einen Dehnstoff und eine elektrische Heizeinrichtung, die an einen Elektroanschluß 16 angeschlossen ist. Durch Bestromen der elektrischen Heizeinrichtung kann der Dehnstoff so weit aufgeheizt werden, daß er seinen Aggregatzustand ändert und einen Arbeitskolben (der in Fig. 1 nicht sichtbar ist) aus einem Führungsteil 17 des stationär angeordneten Gehäuses 18 des thermostatischen Arbeitselementes austreibt. Der Arbeitskolben nimmt dann den auf dem Führungsteil 17 geführten Schieber 14 gegen die Wirkung der Rückstellfeder 16 mit und schiebt dabei den Schieber 14 so weit in den Austrittsanschluß 12, daß dieser abgesperrt wird.

Der Dehnstoff des thermostatischen Arbeitselementes 15 ist so ausgelegt, daß er erst bei einer Temperatur seinen Aggregatzustand ändert, die klar über der Temperatur des abzusperrenden Mediums liegt, beispielsweise des Kühlmittels einer Kühl-

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anlage eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges. Das strömende Medium, beispielsweise das Kühlmittel, sorgt dann dafür, daß nach Beenden der Bestromung der elektrischen Heizeinrichtung das thermostatische Arbeitselement 15 so weit abgekühlt wird, daß die Rückstellfeder 16 den Schieber 14 in die geöffnete Stellung zurückdrückt und dabei den Arbeitskolben in das Gehäuse 18 des thermostatischen Arbeitselementes hineindrückt.

Um auch bei abgesperrter Verbindung der Ventilkammer zu dem Austrittsanschluß 12 eine Kühlmittelströmung im Bereich der Ventilkammer und damit im Bereich des thermostatischen Arbeitselementes 15 aufrechtzuerhalten, ist an die Ventilkammer ein Rücklaufanschluß 19 angeschlossen, der beispielsweise das Kühlmittel an einer geeigneten Stelle wieder dem Kühlmittelkreislauf zugibt. Das thermostatische Arbeitselement 15 ist unter Zwischenfügen eines Dichtungsringes dichtend in ein deckelartiges Bauteil 20 eingesetzt, das seinerseits unter Zwischenfügen eines Dichtungsringes 21 dichtend an dem Ventilgehäuse 10 gehalten ist. Das deckelartige Bauteil 20 ist gegenüber dem Austrittsanschluß 12 an dem Ventilgehäuse 10 mittels einer Bügelfeder 22 gehalten.

Zum Verstellen des Schiebers 14 kann anstelle eines thermostatischen Arbeitselementes 15 auch ein anderer Antrieb vorgesehen werden, beispielsweise ein elektrischer Stellmotor oder auch pneumatische oder hydraulische Verstellelemente.

Der kolbenförmige Schieber 14 ist in dem Bereich seines geschlossenen Endes, das einem Schieberventilsitz 23 zugewandt ist, der von dem Austrittsanschluß 12 gebildet wird, mit einem Dichtungsring 24 versehen. Zur Aufnahme des Dichtungsringes dient eine Ringnut 25, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Der Dichtungsring 24, insbesondere ein O-Ring, steht über die Ringnut 25 radial über, so daß er in der Schließstellung an das angefaste Ende des Schieberventilsitzes 23

unter elastischer Verformung anliegt und somit sicher abdichtet.

Der kolbenförmige Schieber 14 ist über sein geschlossenes Stirnende hinaus mittels eines Führungsansatzes 26 verlängert, mit dem er auch in der geöffenten Stellung, die in Fig. 1 dargestellt ist, in dem Schieberventilsitz 23 geführt oder zentriert ist. Dieser Führungsansatz 26 ist derart gestaltet, daß bei geöffnetem Schieberventil der Strömungswiderstand zwischen dem Zulaufanschluß 11 und dem Austrittsanschluß 12 möglichst gering ist, d.h., der Strömungswiderstand und damit der Druckverlust durch das Schieberventil hindurch.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 besitzt der Führungsansatz 26 vier sternförmig angeordnete Flügel 27, die an dem sich in Strömungsrichtung im wesentlichen kegelförmig verjüngenden Stirnende 28 des Schiebers angebracht sind und von diesem radial nach außen abragen. Wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen ist, verjüngt sich der Kegelmantel des Stirnendes 28 des Schiebers 14 in Strömungsrichtung in etwa konkav, so daß die Strömung von diesem Kegelmantel und den Flügeln 2 7 in axialer Richtung umgelenkt wird. Da bei offenem Schieberventil keine nennenswerten sprunghaften Erweiterungen auftreten, ist der Strömungswiderstand und damit der Druckverlust relativ gering.

Die Zahl der Flügel, die der Führungsansatz 26 aufweist, kann beliebig gewählt werden. Da der Schieber 14 auf dem Führungseinsatz 14 des thermostatischen Arbeitselementes 15 - oder bei einem anderen Antrieb auf einem ähnlichen Bauteil - bereits geführt ist, können zum Zentrieren des Schiebers 14 zwei Flügel 27 genügen. Zweckmäßig werden jedoch wenigstens drei Flügel 27' vorgesehen, wie dies bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 der Fall ist. Diese sternförmig unter einem Winkelabstand von 120° angeordneten Flügel 7' schließen an das kegelstumpfförmig gestaltete Stirnende 28 des Schiebers an, wobei die darauf folgenden Flächen zwischen den Flügeln

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27' eine räumliche gekrümmte Kontur aufweisen, die einen Übergang möglichst ohne Stufen gewährleistet.

Die Schieber 14 nach Fig. 2 oder 3 lassen sich in vorteilhafter Weise als Spritzteile aus Kunststoff oder Metall herstellen, so daß in preisgünstiger Weise eine strömungsgünstige Kontur für das Stirnende des Schiebers und die Flügel 27, 27' geschaffen werden kann.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist der Zulaufanschluß 11 geneigt an die Ventilkammer angeschlossen, wobei eine Strömungskomponente in Richtung zu dem Austrittsanschluß vorhanden ist. Das Stirnende 28 ist so ausgelegt, daß sein Kegelwinkel im Fußbereich in der Größenordnung von etwa 30° liegt, so daß es für eine schräge Zuströmung besonders gut geeignet ist.

Claims

Ansprüche

1. Schaltventil mit einem eine Verbindung zu einer Ventilkammer freigebenden oder absperrenden Schieberventil, das einen kolbenartigen Schieber aufweist, dem ein Schieberventilsitz zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Verlängerung des dem Schieberventilsitz (23) zugewandten Stirnende des Schiebers (14) mehrere sternförmig angeordnete Flügel (27, 27') vorgesehen sind, die als Führungselemente zum Führen des Schiebers dienen.

2. Schaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (14) im Bereich unmittelbar vor seinem Stirnende mit einem Dichtungsring (24) versehen ist.

3. Schaltventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (27, 27') in axialem Abstand zu dem Dichtungsring (24) angeordnet ist.

4. Schaltventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stirnende (28) des Schiebers (14) angenähert die Gestalt eines Kegels aufweist, von welchem die Flügel (27, 27') abragen.

5. Schaltventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (27, 27') ausgehend von der Kegelspitze sich nur über einen Teil der Höhe des Kegels erstrecken.

6. Schaltventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel des Kegels wenigstens im Fußbereich etwa 30° beträgt.

7. Schaltventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegel einen derart konkav geschwungenen Kegelmantel aufweist, daß der Kegelmantel im Bereich der Kegelspitze annähernd axial gerichtet ist.