DE3006386C2 - Drehzahlabhängig steuerbares Rotations-Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein drehzahlabhängig steuerbares Rotations-Ventil mit einem spannungs- bzw. drehzahlgeregelten Antriebsmotor und einem rotierenden Ventilkörper in einem Gehäuse mit mindestens einem Zulauf- und einem Rücklaufkanal, insbesondere für einen Heizungskreislauf bei Heizungs- bzw. Klimaanlagen in Fahrzeugen.

Es ist bereits ein durch Fliehkraft zu öffnender, selbstschließender Wasserleitungshahn bekannt (DE-PS 111), bei dem ein Schwungkugelregulator vorgesehen ist, der bei einer entsprechenden Drehzahl ein axial

angeordnetes Ventil betätigt bzw. öffnet

Es ist ferner ein Antrieb für Ventile bekannt, mit einem umsteuerbaren Elektromotor, dessen Drehung in den wechselnden Richtungen über eine drehmomentabhängige Kupplung und ein Getriebe auf das Verschlußstück übertragen wird, wobei die Kupplung durch eine zwischen dem drehbaren Teil des Motors und der eingehenden Welle des Getriebes angebrachte Fliehkraftreibungskupplung sebildet ist Hier erfolgt die Verstellung des Ventilgliedes in axialer Richtung (DE-AS 10 99 297).

Ferner sind Fliehkraftregler zur Regelung und Steuerung hydraulischer Einrichtungen, wie beispielsweise hydrostatische Getriebe, Hochdruckpumpen, bekannt, die mit Hilfe von axialverschiebbarem Kolben einen oder mehrere Querschnitte öffnen und schließen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein drehzahlabhängig steuerbares Rotations-Ventil zu schaffen, das in der Lage ist, einen größeren Flüssigkeitsstrom ohne wesentliche Strömungsverluste zu fördern und/oder den Durchfluß stetig mit ab- bzw. zunehmender Drehzahl des Antriebsmotors oder manuell bis auf V = 0 mVh zu regeln.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß bei einem drehzahlabhängig steuerbaren Rotations-Ventil der eingangs erläuterten Art, im Gehäuse, mindestens bestehend aus einem Zwischengehäuse, einem zylindrischen Gehäuse und einem Gehäusedeckel, mit Zulaufkanal und Rücklaufkanal, ein auf einer Motorwelle des Antriebsmotors drehfest angeordneter Drehkörper vorgesehen ist, daß koaxial zum Drehkörper auf der Motorwelle ein Rotor relativ winkelverdrehbar gegenüber dem Drehkörper angeordnet ist, daß der Rotor durch drehzahlabhängige Kräfte gegenüber dem Drehkörper, der Ventilöffnungen aufweist, verdrehbar ist und dabei die Ventilöffnungen öffnet bzw. verschließt.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind zur drehzahlabhängigen Verdrehung des Rotors gegenüber dem Drehkörper radial bewegliche, mit Blattfedern -orgespannte Fliehkraftgewichte vorgesehen, die eine fliehkrafterzeugte Reibungskraft hervorrufen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zur drehzahlabhängigen Verdrehung des Rotors gegenüber dem Drehkörper der Rotor als Schaufeirad mit Schaufeln ausgebildet und ruit ein Drehmoment als drehzahlabhängige Verdrehkraft hervor.

Durch die Rotorausbildung in Form von Flügeln oder Schaufeln, die diametral oder symmetrisch angeordnet sind, ergibt sich eine vom Druckabfall unabhängige Verdrehkraft bzw. Durchflußregelung.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, daß zur Rückstellung des Rotors gegenüber dem Drehkörper bei abnehmender Drehzahl oder bei Stillstand des Antriebsmotor eine zylindrische Schraubenfeder vorgesehen ist, die mit einem Ende am Drehkörper und mit dem zweiten Ende am Rotor angreift.

Bei abnehmender Drehzahl des Rotors bzw. des Drehkörpers und seiner Motorwelle wird das Reibmoment am Rotor kleiner, so daß sich die am Umfang des Drehkörpers angeordneten öffnungen des Ventiles durch ein von der Schraubenfeder ausgeübtes rückdrehendes Moment selbsttätig schließen (bzw. im umgekehrten Falle öffnen) können.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weisen die Flügel bzw. Schaufeln des Rotors keilförmige Dichtflächen auf, die mit anar/gen Dichtflächen an den öffnungen des DrehkörDers zusammenwirken. Durch diese keilförmige Ausbildung der sich schließenden Dichtflächen sind nur geringe Rückstellkräfte bzw. Rückstellmomente zur Abdichtung des Ventils notwendig.

In noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine mit dem Drehkörper sich drehende bzw. im zylindrischen Gehäuse oder im Gehäusedeckel feststehende Wellendichtung und eine sich am Drehkörper über die Druckfeder abstützende und mit der Motorwelle sich drehende Gleitringdichtung vorgesehen.

ίο Ist die gewählte Funktion des Ventils bei Stillstand des Antriebsmotors geschlossen, so ergibt sich eine Verbesserung der Abdichtung, weil die Wellenabdichtung am Drehkörper statisch erfolgt, während bei sich drehendem Drehkörper eine Undichtheit zulässig bzw. sogar erwünscht ist

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind mittels der Wellendichtung, dem Rotor, dem Drehkörper und dem Gehäuse abgedichtete Räume (Ringraum bzw. Kammer) gebildet wobei der Ringraum mit mindestens dem einen Rücklaufkanal bzw. einem zweiten Rücklaufkanal und die Kammer mit c-cn Zulauf verbunden sind.

Zur Begrenzung der Relativbewegung des P:otors zum Drehkörper sind in vorteilhafter Weise Anschlagmittel am Drehkörper für die mitdrehenden Flügel bzw. Schaufel des Rotors vorgesehen, wobei gleichzeitig eine Überdehnungssicherung der als Rückstellfeder dienenden zylindrischen Schraubfeder und eine Begrenzung der maximalen öffnung des Ventiles, unabhängig

von einer eventuellen Überdrehzahl des Antriebsmotors, gegeben ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine derartige relative Lage des Rotors zum Drehkörper bzw. dessen Öffnungen gewählt daß das Ventil bei Stillstand des Antriebsmotors geschlossen ist oder in Abwandlung bei Stillstand offen ist und erst mit Steigerung der Drehzahl schließt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird das Ventil mit einer Pumpe kombiniert Obgleich bei der Ausbildung des Rotors als Schaufelrad, der Rotor bei voll seöffnetem Ventil die Funktion einer Kreiselpumpe erfüllt, ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, daß koaxial auf der Motorwelle des Antriebsmotors eine integrierte, zusätzliche P-jmpenan-Ordnung, bestehend aus einem Schaufelrad, angeordnet und in Reihe mit dem Ventilteil gekoppelt ist, derart, daß die vom Ventilteil erzeugte Förderleistung erst nach einer bestimmten Pumpenleistung einsetzt und sich dann die beiden Förderleistungen addieren.

Die erfindungsgemäße Kombination eines Ventiles mit einer Pumpe in einem Gehäuse und mit einem Antrieb ist besonders vorteilhaft bei der Anwendung in Heizungs- oder Klimaanlagen in Fahrzeugen, weil nämlich die sonst erforderliche Ausführung von getrennten Komponenten entfällt und nur ein Antrieb.^elemen* erforderlich ist.

Ein entsprechender Kreislauf zum Heizen und/oder Kühlen von Räumen, insbesondere in Fahrzeugen, ist aus der DE-OS 20 08 280 bekannt. Dabei ist ein primärer Kühlerkreislauf und ein damit verbundener sekundärer Heizungs-Wärmetauscher-lCreislauf vorgesehen, mit vorzugsweise einem Thermostaten im primären Kreislauf und einer von der Brennkraftmaschine angetriebenen Pumpe, wobei im Sekundärkreislauf eine unabhängig von der D. shzahl der Brennkraftmaschine angetriebene Zusatzpumpe angeordnet und in die Verbindungsleitungen zum Primärkreislauf ein Mehr-Wege-Mischventil eingeschaltet wird. Das erfindungsgemäße

VentU eignet sich insbesondere zur Anwendung in diesem bekannten Kreislauf.

Insbesondere für diesen Anwendungszweck ist es vorteilhaft, daß das zylindrische Gehäuse zugleich als Pumpendeckel ausgebildet ist, einen Pumpenraum aufweist, und einen Kanal bildet, der mit einem Rücklaufkanal in Verbindung steht und daß im Rücklaufkanal ein Rückschlagventil angeordnet ist.

Dieses Rückschlagventil ist zweckmäßigerweise in an sich bekannter Weise aus einem mit einer Spiralfeder beaufschlagten Ventilteller, der sich gegen Ventilsitze im RUcklaufkanal anlegen kann, gebildet.

Um bei eventuellen Störungen der elektrischen Anlage das bei stillstehender Welle geschlossene Ventil manuell zu betätigen, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß die Motorwelle des Antriebsmotors am ventilfernen Ende Mittel zur Handversteilung des Drehkörpers gegenüber üetii icsigcsieüien Rotor aufweist.

Dabei kann die Motorwelle am Ende mit einem Schlitz und ein Exzenterbolzen zum Fixieren des Rotors vorgesehen sein.

Bei der vorteilhaften Anwendung des Ventils bei einem Kreislauf zum Heizen und/oder Kühlen von Räumen in Fahrzeugen ist in vorteilhafter Weise an den Zulaufkanal ein Primärvorlauf eines Kühlmittelkreislaufes einer Brennkraftmaschine mit Kühler, an den Rücklaufkanal ein Primärrücklauf des Kühlmittelkreislaufes und an den Druckstutzen ein Sekundärkreislauf für einen Heizungs-Wärmetauscher angeschlossen, wobei der Sekundärkreislauf über ein T-Verbindungsstück mit dem Primärrücklauf sowie dem Rücklaufkanal in Verbindung steht

Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, daß mit Hilfe des Rotor-Ventile;: je nach Vorspannung der Rückstellfeder im !Sekundär-Kreislauf sich vorerst durch die Wirkune der zusätzlich integrierten Pumpe ein kalter Rücklauf-Wasserdurchfluß einstellt und später durch die sich dazu addierende Förderleistung des Ventilteiles ab einer bestimmten Drehzahl ein regelbarer heißer Primär-Wasscrstrom zugemischt werden kann.

V/eitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch Ausführungsbeispiele darstellt. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt senkrecht zur Antriebswelle mit Blickrichtung auf eine Fliehkraftbremse und einem Exzenterbolzen zur Fixierung des Rotors,

F i g. 3 einen Querschnitt nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit voller Pumpenfunktion,

Fig.4 einen Querschnitt des Ausführungsbeispieles nach F i g. 3 mit den keilförmig gestalteten Dichtflächen des Ventils bei einem als Schaufelrad ausgebildeten Rotor,

F i g. 5 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Weiterbildung des Ventils mit integrierter zusätzlicher Pumpe, sowie

F i g. 6 schematisch einen Kühlmittel- und Heizungsbzw. Klima-Kreislauf.

Das in F i g. 1 dargestellte Rotor-Ventil, weist ein zylindrisches Gehäuse 2 auf, das mit Hilfe von Schrauben auf einem Zwischengehäuse 1 befestigt und durch einen Geh.äusedecke! 3 abgedeckt ist, Am Zwischengehäuse 1 ist ein Antriebsmotor 8 in geeigneter Weise befestigt, mit einer Motorwelle 9, die im Zwischengehäuse 1 zentrisch geführt ist.
Zur Abdichtung des Zwischengehäuses 1 zum Motor 8 ist in bekannter Weise eine Gleitringdichtung 10 vorgesehen, die beispielsweise mit einem O-Ring auf der Motorwelle 9 abgedichtet und von dieser mitgedreht wird.

Auf der Motorwelle 9 ist ein Drehkörper 13 aufgepreßt. Koaxial zu dem Drehkörper 13 ist ein Rotor 14 auf der Motorwelle 9 angeordnet, wobei zur Drehmomentübertragung von der Motorwelle 9 auf den Rotor 14 der Drehkörper 13 dient. Der Rotor 14 ist gegenüber

ίο dem Drehkörper 13 relativ winkeldrehbar. Die Verdrehung kann bis zu 90° betragen. Dabei kann im Drehkörper 13 ein Anschlag 28 (F i g. 4) vorgesehen sein. Der Rotor 14 verdreht sich im Drehkörper 13 gegen das Drehmoment, das durch eine zwischen dem Drehkörper 13 und dem Rotor 14 angeordnete zylindrische Schraubenfeder 18 ausgeübt wird. Durch die Verdrehung des Rotors 14 gegenüber dem Drehkörper 13, der öffnungen !5 Süfn'cisi, "'erden diese Öffnungen im nrehWfirper 13 mit steigender Drehzahl zunehmend geöffnet.

Die Ausbildung kann auch derart getroffen sein, daß

im Stillstand die Öffnungen 15 offen sind, während mit

zunehmender Drehzahl diese öffnungen verschlossen werden.

An dem aufgepreßten Drehkörper 13 einerseits und dem Zwischen-Gehäuse 1 andererseits stützt sich die vorerwähnte Gleitringdichtung 10 ab, während auf der ande; λ Seite gegen die Wirkung der zylindrischen Schraubenfeder 18 der Rotor 14 sich am Drehkörper 13 abstützt, wobei die Schraubenfeder 18 mit einem Ende im Drehkörper 13 und einem anderen Ende am Rotor 14 angreift

Zusätzlich ist ein Sicherungsring oder eine Sicherungsscheibe 17 zur axialen Absicherung des auf der Motorwelle 9 gleitbar und drehbar gelagerten Rotors 14 vorgesehen.

Der Gehäusedeckel 3 weist einen Zulauf-(Vorlauf-) Kanal 5 auf, der in eine durch einen Wellendichtring 12 und dem Rotor 14 gebildeten Kammer 32 mündet.
Der Rotor 14 trägt in seinem oberen Endbereich radial verschiebbare Fliehkraftgewichte 19, die von Blattfedern 20 vorgespannt sind Dadurch wird erreicht, daß das Ventil schon bei kleiner Drehzahl zu öffnen beginnt bzw. das Rückstellmoment größer ausgelegt werden kann.

Nach der Überwindung der Drehmoment-Vorspannung der zylindrischen Schraubenfeder 18 durch das Fliehkraft-Reibmoment kann sich der Rotor 14 bei steigender Drehzahl relativ zum Drehkörper 13 verdrehen und die Dichtflächen bzw. die öffnungen 15 des Ventils

so freigeben. Mit steigender Drehzahl werden &.<; Fliehkraftgewichte 19 stärker an die zylindrische Reibfläche des Gehäusedeckels 3 angepreßt Das Reibmoment wird auf den Rotor 14 durch die beispielsweise in Nuten des Rotors 14 verschiebbaren Riehkraftgewichte 19 selbst übertragen.

Beim Verdrehen des Rotors 14 gegenüber dem Drehkörper 13 w>rd ein Gleichgewicht zwischen Reibmoment und der Rückstellkraft der zylindrischen Rückstellfeder 18 aufrechterhalten, bis sich die Drehzahl ändert Eine Überlastung der Rückstellfeder 18 wird dadurch verhindert, daß die diametral oder symmetrisch angeordneten Schaufeln 16 bzw. 29 des Rotors 14 vor Erreichen der maximalen Drehzahl zu einem Anschlag 28 im Drehkörper 13 (F i g. 4) gelangen.
Die Summe der freiwerdenden Querschnitte 15 im Drehkörper 13 entspricht dem Querschnitt des Zulaufes 5, so daß nur geringe Durchflußwiderstände vorhanden sind, die bei sich drehendem Rotor 14 mit der strö-

mungsgünstig ausgestalteten Rotornabe ganz eliminiert werden bzw. wird bei höheren Drehzahlen durch den Rotor ein Förderdruck erzeugt.

Das zylindrische Gehäuse 2 ist zweckmäßig mit einem Rücklaufkanal 4 und einem Rücklauf-(Ablauf-)Kanal 6 versehen. Die Schaufeln des Rotors 14 sind in F i g. 1 mit 16 bezeichnet.

Fig.? zeigt einen zur Zeichnungsebene senkrechten Schnitt dieses Ausführungsbeispiels nach Fig. 1. Dabei sind wiederum Blattfedern 20 dargestellt, die beispielsweise die Fliehkraftgewichte 19 radial nach ?ußen driikken. Außerdem ist ein Exzenterbolzen 21 zur Fixierung des Rotors 14 angedeutet.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.3 ist eine Kombination zwischen einer Pumpe und einem Ventil vorgesehen, wobei der Rotor 14 bzw. ein als Schaufelrad 25 ausgebildeter Rotor durch den Drehkörper 13 bei Auftreten des entsprechenden Drehmomentes mitgenommen wird und die Rückstellung wiederum durch die analog ungeordnete zylindrische Schraubenfeder 18 bewirkt ist.

Die von der Drehzahl abhängige Betätigung des Ventils wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch die Schaufeln 29 erreicht, die in der Lage sind, ein größeres Drehmoment abzugeben, als das einfache Rotor-Ventil gemäß F i g. 1 und 2, welches, bedingt durch den kleineren Rotor-Durchmesser, eine kleinere Pumpenwirkung erzeugt.

Die Abdichtung des Drehkörpers 13, der stirnseitig eine dicht verbundene Scheibe 24 aufweist, erfolgt nach diesen" Ausführungsbeispiel ebenfalls durch einen WeI-lendichtring 12 im Gehäusedeckel 3, dessen Dichtlippen an der Scheibe 24 zum Zulauf 5 gerichtet sind.

Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht eine stetige, vom Druckabfall zwischen Zulaufkanal 5 und Ring- bzw. Pumpenraum 31 bzw. 26 unabhängige und von Druckimpulsen freie Regelung einer Fördermenge und die Kombination einer Pumpe mit der Funktion eines Ventils in einem gemeinsamen Gehäuse.

Das Ventil ist auch, bei eventuellen Störungen des Antriebsmotors 8, manuell regelbar.

Die manuelle Betätigung des Ventils wird mit einem als Exzenter ausgebildeten Bolzen 21 erzielt, der bei Betätigung durch Verdrehen in eine Aussparung des Rotors 14 eingreift und an einer Nocke 22 sich abstützen kann und den Rotor 14 blockiert

Die Motorwelle 9 weist am ventilfernen Ende einen Schlitz 27 auf, so daß die Motorwelle 9 zusammen mit dem Drehkörper 13 mittels eines Schraubenziehers oder eines ähnlichen Werkzeuges verdreht werden kann, wobei dieses Ventil öffnet bzw. schließt. Mit Hilfe einer Madenschraube oder einer ähnlichen Klemmvorrichtung kann dann die Motorwelle 9 in jeder Stellung fixiert werden.

Die Schaufeln 29 weisen zweckmäßig keilförmige Dichtflächen 30 auf, die mit analog ausgebildeten keilförmigen Dichtflächen 37 am Drehkörper 13 zusammenwirken. Dabei können die keilförmigen Dichtflächen 30 des Rotors 14 bzw. der Schaufeln 29 zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen mit einem entsprechenden Elastomer 23 beschichtet sein (F i g. A).

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.5 ist mit dem Rotor-Ventil eine Kreiselpumpe verbunden. Dabei ist wiederum mit dem Zwischengehäuse 1 ein zylindrisches Gehäuse 2 verbunden, das durch den Gehäusedekkel 3 abgedeckt ist Das Gehäuse weist einen Druckstutzen 7 als Anschluß auf. Auf der Motorwelle 9 ist ein Schaufelrad 25 angebracht und zwischen dem Zwischengehäuse 1 und dem zylindrischen Gehäuse 2 ist ein Pumpenraum 26 gebildet, der über einen Kanal 36 mit einem ringförmigen Spalt 33 des Rotor-Ventils und dem radial zwischen dem Rotor-Ventil und der Kreiselpumpe integrierten Rücklaufkanal 4 in Verbindung steht.

Aufbau und Wirkungsweise des Rotor-Ventiles entsprechen den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1,2 und 4.
Im Rücklaufkanal 4 ist ein Ventilteller 34 angeordnet, der gegen Ventilsitze 38, 39 des Rücklaufkanals 4 abdichtet und durch eine Spiralfeder 35 gegen den Ventilsitz 38 vorgespannt wird.

Die Betätigung des Rotors 14 mit Hilfe der Fliehkraftbremse, bestehend aus den Fliehkraftgewichten 19 und den Blattfedern 20 öffnen das Rotor-Ventil, während gleichzeitig das Schaufelrad 25 der Pumpe sich dreht und Flüssigkeit vom Zulauf- bzw. Vorlauf-Kanal 5 über den Druckstutzen 7 zum Rücklaufkanal 4 fördert.

Die Funktion des Rotor-Ventils mit Pumpe gemäß F i g. 5 wird nachfolgend anhand der F i g. 6, die ein Leitungsschema einer Kraftfahrzeug-Heizungsanlage darstellt, näher erläutert. Dabei ist eine Brennkraftmaschine 40 vorgesehen, eine von der Brennkraftmaschine 40 angetriebene Wasserpumpe 41, ein Kühler 42 mit Lüfter 43 und ein eine Bypass-Leitung 45 steuernder Thermostat 44.

An diesen Kühlmittelkreislauf ist ein Primärvorlauf 46 angeschlossen, der mit dem Zulaufkanal 5 in Verbindung steht. Ein Primärrücklauf 47 steht andererseits über ein T-förmiges Verbindungsstück 48 mit dem Rücklaufkanal 4 und dem Druckstutzen 7 über einen Sekundär-Kreislauf 51 mit dem Wärmetauscher 50 mit Lüfter 52 der Heizungs- bzw. Klimaanlage des Fahrzeuges in Verbindung.

Das Rotor-Ventil-Pumpenaggregat ist in Fig.6 als strichpunktiertes Rechteck angedeutet.

Mit einer kleinen Drehzahl des Antriebsmotors 8 wird bei zunächst noch geschlossenem Rotor-Ventil der Ventilteller 34 durch den von der Pumpe erzeugten Differenzdruck vom Ventilsitz 38 entgegen der relativ gering vorgespannten Spiralfeder 35 abgehoben und somit im Sekundär-Kreislauf 51 eine kalte Grundwassermenge durch den Wärmetauscher 50 gefördert.
Mit zunehmender Drehzahl wird dann eine im Verhältnis zum bereits fließenden Rücklauf-Volumenstrom kleine aber heiße Wassermenge von dem unter Druck (bedingt durch die Wasserpumpe 41) stehenden Primärvorlauf 46 über das nun geringfügig geöffnete Rotor-Ventil dem kalten Rücklaufwasser aus dem Rücklaufkanal 4 beigemischt und dem Wärmetauscher 50 zugeführt

Dies ergibt eine besonders vorteilhafte, gleichmäßige Verteilung der Wärmemenge und eine gleichmäßige luftseitige Austrittstemperatur am Wärmetauscher 50.

Damit wird zugleich die als besonders nachteilig bekannte Strähnigkeit der Luftaustrittstemperatur am Wärmetauscher 50 ausgeschlossen.

Wird bei weiterer Steigerung der Drehzahl des Antriebsmotors 8 das Rotor-Ventil weiter geöffnet so

eo kann sich der Förderdruck der von der Brennkraftmaschine 40 angetriebenen Wasserpumpe 41 auch stärker auf den Ventilteller 34 auswirken, der nun im Gleichgewichtszustand eine mittlere Position zwischen den Ventilsitzen 38 und 39 einnimmt Die maximale Heizleistung ohne Wärme- bzw. Wasserverluste über den Rücklaufkanai 4 wird dann erreicht, wenn das Rotor-Ventil bei maximaler Drehzahl des Motors 8 voll geöffnet ist, die Wasserpumpe 41, das Rotor-Ventil sowie die vom Mo-

tor 8 angetriebene Wasserpumpe die volle Förderleistung erzielen und dabei der Ventilteller 34 durch den höheren Förderdruck der Wasserpumpe 41 wieder an die Ausgangsstellung am Ventilsitz 38 zurückgekehrt und den Rücklaufkanal 4 abdichtet. s

Wird anschließend eine geringe Heizleistung gewünscht, so wird mit kleiner weidender Rotor- bzw. Motordrehzshl das Rotor-Ventil teilweise geschlossen und durch den größeren Differenzdruck der Zusatzwasserpumpe gegenüber der nicht mehr so stark zur Wirkung kommenden Pumpe 41 der Ventilsitz 38 wieder geöffnet und das vom Wärmetauscher 50 abgekühlte Rücklaufwasser über den Rücklaufkanal 4 dem Sekundär-KreisIauf 51 wieder beigemischt.

Die bekanntlich im Leerlauf der Brennkraftmaschine 40 zu geringe Förderleistung der Pumpe 41 wird durch die Zusatzpumpe mit integriertem Rotor-Ventil und der sich addierenden Förderleistungen sowie dem Förderieistungsgewinn des Rotor-Ventiies bei maximaler Drehzahl des Motors 8 in vorteilhafter Weise ausgeglichen. Der Ventilteller 34 dichtet dabei entgegen der Federvorspannung am Ventilsitz 39 ab, so daß sämtliches Primärwasser über den Wärmetauscher 50 fließen muß und ein Aufheizen dieses Wärmetauschers gewährleistet ist

In vorteilhafter Weise wirkt das in F i g. 5 dargestellte Rotor-Ventil im Heizungs-Kreislauf eines Kraftfahrzeuges auch als Standheizung. Die im Kühlmittel vorhandene Restwärmemenge kann bei abgestellter Brennkraftmaschine 40 durch das mit Hilfe der Autobatterie angetriebene Rotor-Ventil-Pumpaggregat mit dem vorhandenen direkten Anschluß des Zulauf-(Vorlauf-)KanaIs 5 am Primärvorlauf 46 dem Wärmetauscher 50 zugeführt werden.

In diesem Zustand wird, da kein Vordruck von der Wasserpumpe 41 vorhanden ist, der Ventilteller 34 bei

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^;; Differenzdruck der Zusatzwasserpumpe entgegen der

Federvorspannung gegen den Ventilsitz 39 gedrückt und somit der Rücklaufkanal 4 geschlossen.

Die Zusatzpumpe wirkt dann verstärkt durch das Rotor-Ventil als Primärkixiislaufpumpe, so daß sämtliches vom Wärmetauscher 50 abgekühlte Rücklaufwasser wieder der Brennkraftmaschine 40 zugeführt werden : kann und dessen gespeicherte Wärme voll ausgenützt

wird.

Fällt während der Fahrt die elektronische Regelung des Rotor-Ventil-Pump-Aggregates auj; irgendwelchen Gründen aus, so kann auch das in F i g. 5 dargestellte Rotor-Ventil durch die in den vorhergehenden Figuren .si dargestellte Verstellvorrichtung manuell betätigt wer-

den.

% Durch diese Maßnahme kann heißes Primärwasser

vom Primärvorlauf 46 durch den Wärmetauscher 50

Sj fließen und von dort direkt zurück in den Primärrück-

gj lauf 47, da der Rücklaufkanal 4 durch Anliegen des Ven-

tiltellers 34 am Ventilsitz 38 geschlossen ist

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
60

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Drehzahlabhängig steuerbares Rotations-Ventil mit einem spannungs- bzw. drehzahlgeregelten Antriebsmotor und einem rotierenden Ventilkörper in einem Gehäuse mit mindestens einem Zulauf- und einem Rücklaufkanal, insbesondere für einen Heizungskreislauf bei Heizungs- bzw. Klimaanlagen in Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse, mindestens bestehend aus einem Zwischengehäuse (1), einem zylindrischen Gehäuse (2) und einem Gehäusedeckel (3), mit Zulaufkanal (5) und Rücklaufkanal (6), ein auf einer Motorwelle (9) des Antriebsmotors (8) drehfest angeordneter Drehkörper (13) vorgesehen ist, daß koaxial zum Drehkörper (13) auf der Motorwelle (9) ein Rotor (14) relativ winkelverdrehbar gegenüber dem Drehkörper (13> <uigeordnet ist, daß der Rotor (14) durch drehzahisbhängige Kräfte gegenüber dem Drehkörper (13), der Ventilöffnungen (15) aufweist, verdrehbar ist und dabei die Ventilöffnungen (15) öffnet bzw. schließt

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur drehzahlabhängigen Verdrehung des Rotors (14) gegenüber den. Drehkörper (13) radial bewegliche, mit Blattfedern (20) vorgespannte Fliehkraftgewichte (19) vorgesehen sind, die eine fliehkrafterzeugte Reibungskraft hervorrufen.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur drehzahlabhängigen Verdrehung des Rotors (i4) gegenüber den Drehkörper (13) der Rotor (14) als Schaufelrad (25) mit Schaufeln (16, 29) ausgebildet ist und ein Dreht oment als drehzahlabhängige Verdrehkraft hervorruft.

4. Ventil nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rückstellung des Rotors (14) gegenüber dem Drehkörper (13) bei abnehmender Drehzahl oder bei Stillstand des Antriebsmotors (8) eine zylindrische Schraubenfeder (18) vorgesehen ist, die mit einem Ende am Drehkörper (13) und mit dem zweiten Ende am Rotor (14) angreift.

5. Ventil nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel bzw. Schaufeln (16, 29) des Rotors (14) keilförmige Dichtflächen (30) aufweisen, die mit analogen Dichtflächen (37) an den öffnungen (15) des Drehkörpers (13) zusammenwirken.

6. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine mit dem Drehkörper (Ϊ3) sich drehende bzw. im zylindrischen Gehäuse (2) oder im Gehäusedeckel (3) feststehende Wellendichtung (12) und einer sich am Drehkörper (13) über die Druckfeder (11) abstützende und mit der Motorwelle (9) sich drehende Gleitringdichtung (10).

7. Ventil nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Wellendichtung (12), dem Rotor (14), dem Drehkörper (13) und dem Gehäuse (1, 2, 3) abgedichtete Räume (Ringraum 31 bzw. Kammer 32) gebildet sind, wobei der Ringraum (31) mit mindestens dem einen Rücklaufkanal (6) bzw. einem zweiten Rücklaufkanal (4) und die Kammer (32) mit dem Zulauf (5) verbunden sind.

8. Ventil nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch Anschlagmittel (28) am Drehkörper (13) für die mitdrehenden Flügel bzw. Schaufeln (16, 29) des Rotors (14) zur Überdehnungssicherung der als Rückstellfeder dienenden zylindrischen Schraubfeder (18) und als Begrenzung der maximalen öffnung des Ventils unabhängig von einer eventuellen Überdrehzahl des Antriebsmotors (8).

9. Ventil na.ch einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine derartige relative Lage dies Rotors (14) zum Drehkörper (13) bzw. dessen Öffnungen (15), daß das Ventil bei Stillstand des Antriebsmotors (8) geschlossen ist oder bei Stillstand offen ist und erst mit steigender Drehzahl schließt

10. Ventil nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet dur;h eine integrierte zusätzliche Pumpenanordnung, bestehend aus einem Schaufelrad (25), das koaxial auf der Motorwelle (9) des Antriebsmotors (8) angeordnet und in Reihe mit dem Ventilteil gekoppelt ist derart daß die vom Ventilteil erzeugte Förderleistung erst nach einer bestimmten Pumpenleistung einsetzt und sich dann die beiden Förderleistungen addieren.

11. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß das zylindrische Gehäuse (2) zugleich als Pumpendeckel ausgebildet ist einen Pumpenraum (26) aufweist und einen Kanal (36) bildet der mit einem Rücklaufkanal (4) in Verbindung steht und daß im Rückteufkanal (4) ein Rückschlagventil (49) angeordnet ist

12. Ventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß das Rückschlagventil (49) in an sich bekannter Weise aus einem mit einer Spiralfeder (35) beaufschlagten Ventilteller (34), der sich gegen Ventilsitze (38, 39) im Rücklaufkanal (4) anlegen kann, besteht

13. Ventil nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet daß die Motorwelle (9) des Äntriebsrnoiors (8) am ventilfernen Ende Mitte! zur Handverstellung des Drehkörpers (13) gegenüber dem festgestellten Rotor (14) aufweist.

14. Ventil nach Anspruch Vi, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (9) am Ende mit einem Schlitz (27) versehen ist und daß ein Exzenterbolzen (21) zum Fixieren des Rotors (14) vorgesehen ist

15. Ventil nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet daß an den Zulaufkanal (5) ein Primärvorlauf (46) eines Kühlmittelkreislaufes einer Brennkraftmaschine (40) mit Kühler (42), an den Rücklaufkanal (4) ein Primärrücklauf (47) des Kühlmitteikrnslaufes und an den Druckstutzen (7) ein Sekundärkreislauf (51) für einen Heizungs-Wärmetauscher (50) angeschlossen sind, wobei der Sekundärkreislauf (51) über ein T-Verbindungsstück (48) mit dem Primärrücklauf (47) sowie dem Rücklaufkanal (4) in Verbindung steht.