EP4665991A1 - Mehrfachventil zum steuern eines flusses eines fluids - Google Patents

Mehrfachventil zum steuern eines flusses eines fluids

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Publication number
EP4665991A1
EP4665991A1 EP24703534.8A EP24703534A EP4665991A1 EP 4665991 A1 EP4665991 A1 EP 4665991A1 EP 24703534 A EP24703534 A EP 24703534A EP 4665991 A1 EP4665991 A1 EP 4665991A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
sealing surface
connection openings
rotary
central axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24703534.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Tappe
Andreas Mann
Branislav Zlatkov
Marc Rüggeberg
Ralf LÜDERS
Rika Berger
Felix Ehrhardt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP4665991A1 publication Critical patent/EP4665991A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K5/00—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
    • F16K5/04—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having cylindrical surfaces; Packings therefor
    • F16K5/0457—Packings
    • F16K5/0478—Packings on the plug
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/165—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control characterised by systems with two or more loops
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/08—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only taps or cocks
    • F16K11/085—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only taps or cocks with cylindrical plug
    • F16K11/0853—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only taps or cocks with cylindrical plug having all the connecting conduits situated in a single plane perpendicular to the axis of the plug
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K25/00—Details relating to contact between valve members and seats
    • F16K25/005—Particular materials for seats or closure elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K27/00—Construction of housing; Use of materials therefor
    • F16K27/06—Construction of housing; Use of materials therefor of taps or cocks
    • F16K27/065—Construction of housing; Use of materials therefor of taps or cocks with cylindrical plugs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K5/00—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
    • F16K5/04—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having cylindrical surfaces; Packings therefor
    • F16K5/045—Particular coverings and materials

Definitions

  • the invention relates to a multiple valve for controlling a flow of a fluid according to claim 1.
  • the above object is achieved in that the rotary valve has a slide body and at least one sealing surface, wherein the sealing surface is formed from a softer material than the slide body.
  • valve housing in which a housing space with a central axis is formed
  • the above object is achieved in that the rotary valve has a slide body and at least one sealing surface, wherein the sealing surface is formed from a softer material than the slide body.
  • At least one state can be set by means of the rotary slide valve in which all connection openings are closed or there is no fluidic connection between two connection openings.
  • at least one state can be set by means of the rotary valve, in which at least or exactly two connection openings, for example as an inlet, are communicatively connected to a further connection opening, for example as an outlet or vice versa.
  • At least one state can be set by means of the rotary slide valve, in which at least two connection openings are communicatively connected to one another and at least two further or other connection openings are communicatively connected to one another.
  • the soft material of the sealing surface in the sealing insert in the multiple valve is elastically deformable, preferably rubber-like, from a corresponding counter surface of the valve housing or the housing space.
  • the slide body in any state is in force-transmitting, preferably touching, contact with the valve housing at most with its sealing surface in the region of the connection openings.
  • the slide body in every state the slide body, except with its sealing surface, is in force-transmitting, preferably touching, contact with the valve housing exclusively with a bearing device.
  • the slide body apart from its sealing surface and possibly with its optionally separate bearing device, is free from a force-transmitting, preferably free from a touching, contact with the valve housing.
  • the valve housing has, in the region of the connection openings, an elevation directed towards the central axis and/or the central region of the valve housing.
  • the housing space is narrowed inwardly by an elevation, wherein this elevation forms a region in which at least one connection opening is formed.
  • an elevation is formed with a surface rounded to the central axis, preferably a concentric arc segment surface, wherein This rounded surface forms a complementary counter surface for at least one sealing surface of the slide body.
  • the at least one sealing surface can be brought into sealing contact, preferably into touching contact, exclusively with a complementary counter surface formed by such an elevation.
  • the sealing surface is free from contact with the valve housing outside of contact with a complementary counter surface, preferably formed by such an elevation.
  • valve housing has a pot and a cover, wherein the rotary slide can be inserted linearly into the pot for assembly.
  • the rotary valve can be inserted into the pot for assembly axially to its own axis of rotation and/or concentrically to the central axis.
  • At least two separate flow channels are formed in the rotary valve.
  • the at least two separate flow channels are permanently fluidically separated from one another by means of a partition wall of the rotary valve.
  • the at least two separate flow channels are both open in at least one state for communicating connection of two, preferably different, connection openings.
  • a fluid from two connection openings can be mixed into another connection opening by means of at least one flow channel.
  • a fluid from at least one connection opening can be divided into at least two other connection openings by means of at least one flow channel.
  • a fluid from at least two connection openings can be mixed or divided into at least two other connection openings by means of at least one flow channel.
  • connection openings are arranged cylindrically to the central axis of the valve housing and are spaced from one another at an angle in the circumferential direction.
  • connection openings are arranged circularly and/or concentrically to the central axis of the valve housing.
  • connection openings are arranged oval and/or concentrically to the central axis of the valve housing.
  • the sealing surfaces of the slide body are arranged cylindrically to the central axis of the valve housing.
  • the sealing surfaces of the slide body are arranged circularly and/or concentrically to the central axis of the valve housing.
  • the sealing surfaces of the slide body are arranged oval and/or concentrically to the central axis of the valve housing.
  • the sealing surfaces of the slide body are arranged in a free form to the central axis of the valve housing.
  • the sealing surfaces and the counter surfaces are arranged complementarily to one another in such a way that a desired state can be set at a certain angle.
  • only pairs of sealing surfaces and complementary counter surfaces are formed, wherein no pairing for sealing can be formed by means of other sealing surfaces and complementary counter surfaces, i.e. no complementary sealing pair is formed by such a sealing surface and counter surface.
  • At least one of the sealing surfaces has a size and arrangement such that at least one of the connection openings can be closed with this one sealing surface alone.
  • a single connection opening can be closed exclusively by means of two sealing surfaces of the slide body, thus preventing a fluidic connection to another connection opening.
  • the sealing surface is axially higher and/or wider in the circumferential direction than the complementary counter surface of the respective connection opening.
  • the complementary counter surface of the respective connection opening is axially higher and/or wider in the circumferential direction than at least one, preferably all, of the sealing surfaces.
  • the slide body of the rotary slide valve and the valve housing are made of the same material.
  • the slide body and/or the valve housing is formed from a metal, preferably a steel alloy or aluminum alloy.
  • the slide body and/or the valve housing is made of a plastic, preferably a reinforced plastic.
  • At least one contact surface, preferably the entire material, of the valve housing is made of the same, preferably identical, material as the material of the slide body apart from the sealing surface.
  • the slide body and the sealing surface are formed from the same plastic, wherein the sealing surface comprises a further softening component, for example an elastomer and/or plasticizer, and/or the slide body comprises a further hardening component, for example a duromer, a non-plastic and/or a fiber material.
  • a further softening component for example an elastomer and/or plasticizer
  • a further hardening component for example a duromer, a non-plastic and/or a fiber material.
  • the softer material of the at least one sealing surface of the rotary valve is made of a rubber-elastic material.
  • the softer material is a thermoplastic, an elastomer or a thermoplastic elastomer [TPE],
  • the harder material of the rotary valve and/or the valve housing is a thermoplastic, a duromer and/or a reinforced plastic.
  • the rotary valve is injection-molded, and the material of the valve body is formed from a first plastic component and the material of the sealing surface is formed from a second plastic component.
  • the material of the second plastic component is softer than the material of the first plastic component.
  • the material of the first plastic component is the same as the material of the second plastic component, wherein a reinforcing additive is added to at least the first plastic component.
  • the material of the sealing surface is connected to the slide body by means of positive locking, frictional locking, gluing, welding, spraying and/or vulcanizing.
  • the slide body of the rotary slide valve is made of a metal, wherein the material of the sealing surface is connected to the slide body by means of positive locking, frictional locking, gluing, spraying and/or vulcanizing.
  • the slide body of the rotary slide is injection-molded and the sealing surface is connected as a material inserted into the injection mold in a material-locking and/or form-locking manner to the slide body by means of the injection process, preferably not detachable without causing damage.
  • Fig. 1 in a spatial view a valve housing with three connection openings,
  • Fig. 2 in a spatial view a valve housing with four connection openings
  • Fig. 3 a top view of a valve housing with five connection openings
  • Fig. 4 in a spatial view a rotary valve with a closing angle of 120°
  • Fig. 5 in a spatial view a rotary valve with a closing angle of 90°
  • Fig. 6 in a spatial view the rotary valve according to Fig. 5 rotated by 90°
  • Fig. 7 a plan view of a rotary valve with two flow channels
  • Fig. 8 in a schematic view a section of a base surface of a rotary valve with force-fitted material of the sealing surface
  • Fig. 9 in a schematic view a section of a base surface of a rotary valve with positively and/or materially connected material of the sealing surface,
  • Fig. 10 a plan view of a multiple valve with three connection openings including rotary slide, and
  • Fig. 11 Top view of a multiple valve with five connection openings including rotary slide.
  • Fig. 1 shows a spatial view of a valve housing 10 for a multiple valve 100, as shown for example in Fig. 10, with three connection openings 12.1, 12.2, 12.3.
  • the valve housing 10 is circularly cylindrical to a central axis Z.
  • the central axis Z and the central region ZA are identical and/or the central region ZA is a concentric circular cylinder around the central axis Z, for example with the radial extension of the bearing holder 18 shown.
  • the valve housing 10 comprises a pot 15 with the connection openings 12.1, 12.2, 12.3 and a cover 14, shown here in dashed lines, with a bearing holder 18 for a bearing device 28 of a complementary rotary slide valve 20 (see Fig. 4 to Fig. 7).
  • the valve housing 10 or its cup 15 encloses a housing space 11, into which, in this case, three elevations 13 protrude inward, each in the area of a connection opening 12.1, 12.2, 12.3.
  • the elevations 13 have a curved, more precisely a circular arc-segment-shaped, counter surface 16 directed towards the central axis Z, and here also concentrically thereto, for the sealing contact of a complementary sealing surface 22 of a rotary slide valve 20.
  • the counter surfaces 16 purely for the sake of clarity, only the one at the rear right, i.e. the first connection opening 12.1, is provided with a reference number in this view.
  • the contact phases i.e. the phases causing an increased torque
  • with the complementary sealing surface 22 are locally limited to what is necessary, in comparison to a continuous wall.
  • connection openings 12.1, 12.2, 12.3 each have a connection projection 17 on the outside, i.e. radially facing away from the central axis Z, which is designed for easy assembly or connection to a line.
  • connection projections 17 are preferably formed in one piece with the rest of the pot 15 of the valve housing 10, for example by means of injection molding.
  • connection projections 17 purely for the sake of clarity, only the one at the front, i.e. the second connection opening 12.2, is provided with a reference symbol in this view.
  • the cover 14 of the valve housing 10 is formed separately from the pot 15 so that a slide body 21 can be inserted into the housing space 11 along the central axis Z, thus being easy to assemble.
  • the pot 15 has here, purely optionally, a further bearing holder 18 for a rotary valve 20 in the center.
  • Fig. 2 shows a three-dimensional view of a valve housing 10 with four connection openings 12.1, 12.2, 12.3, 12.4. Otherwise, without excluding generality, the embodiment shown is identical to the embodiment according to Fig. 1 for the sake of clarity, so that reference is made to the description there. In contrast, four connection openings 12.1, 12.2, 12.3, 12.4 are provided here, which are optionally regularly spaced 90° from each other in the direction of rotation CD.
  • Fig. 3 shows a top view of a valve housing 10 for a multiple valve 100, as shown for example in Fig. 11, with five connection openings 12.1, 12.2, 12.3, 12.5. Otherwise, without excluding generality, the embodiment shown is identical to the embodiment according to Fig. 1 and Fig. 2 for the sake of clarity, so that reference is made to the description there.
  • five connection openings 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 are provided, of which the first connection opening 12.1 is optionally spaced from the second connection opening 12.2 and the second connection opening 12.2 is spaced from the third connection opening 12.3 by 90° from each other in the direction of rotation CD.
  • the remaining connection openings 12.1, 12.3, 12.4, 12.5 are spaced 60° apart from each other in the direction of rotation CD.
  • Fig. 4 shows a three-dimensional view of a rotary slide valve 20 with a closing angle W of 120° in the direction of rotation CD relative to the central axis Z.
  • the rotary slide valve 20 is optionally circular, cylindrical and concentric to the central axis Z.
  • This shape can be changed as required to meet specific requirements, for example oval, eccentric, angular or free-form.
  • the shape does not have to correspond directly to the shape of the valve housing 10 (see, for example, Fig. 1 to Fig. 3). Only a sealing surface 22 of the rotary slide valve 20 and an associated counter surface 16 of the corresponding valve housing 10 must be designed to be complementary, i.e. to seal for the desired conditions.
  • a simple complementary circular shape is shown, with the sealing surfaces 22 complementary to the counter surfaces 16 in the areas near the connection openings 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, i.e. for example in the embodiments according to Fig. 1 to Fig. 3 the counter surfaces 16 formed by the elevations 13 as circular cylindrical arc segment surface are formed.
  • the sealing surfaces 22, here two, the rear one being concealed, extend over a closing angle W in the direction of rotation CD to the central axis Z.
  • the closing angle W extends purely by way of example over 120° of 360°, preferably the same for the concealed sealing surface 22.
  • an opening i.e.
  • a single flow channel 23 is formed here, through which a fluid, for example a gas or a liquid, can flow in a corresponding relative orientation, i.e. a relative angle of rotation, to at least two connection openings 12.1, 12.2 in accordance with the indicated flow path F.
  • a fluid for example a gas or a liquid
  • the rotary slide valve 20 shown is formed in one piece by means of injection molding with two plastic components C1, C2, wherein the slide body 21 is formed from a first plastic component C1, for example a fiber-reinforced thermoplastic, and the sealing surface 22 is formed from a second plastic component C2, for example an elastomeric thermoplastic [TPE], and can thus be made softer.
  • first plastic component C1 for example a fiber-reinforced thermoplastic
  • second plastic component C2 for example an elastomeric thermoplastic [TPE]
  • Fig. 5 shows a three-dimensional view of a rotary slide valve 20 with a closing angle W of 90° in the direction of rotation CD relative to the central axis Z. Otherwise, without excluding generality, the embodiment shown is identical to the embodiment according to Fig. 4 for the sake of clarity, so reference is made to the description there. In contrast, the closing angle W here is 90° of 360°.
  • Fig. 6 shows a spatial view of the rotary slide valve 20 according to Fig. 5, rotated by 90° in the direction of rotation CD relative to the central axis Z compared to the illustration there, so that the flow channel 23 is clearly visible, with the rear, hidden opening 26 shown by dashed lines.
  • Another possible flow path F is also shown here, namely with two connection openings at the front opening 25, as well as with two connection openings at the rear opening 26, which are not shown here, however. This shows a state in which two separate fluid streams flow in at the front opening 25 according to the flow path F shown and mix, and then split again into two separate fluid streams at the rear opening 26 according to the flow path F shown.
  • Fig. 7 shows a plan view of a rotary valve 20 with two flow channels 23, 24.
  • two flow channels 23, 24 are provided, which are fluidically separated from one another by means of a central partition 27, so that in a corresponding state the separate flow paths F shown can be established.
  • the flow direction is arbitrary, for example it can also be designed in the opposite direction.
  • one of the flow channels 23, 24 can also be closed, for example by at least one of the two openings 25, 26 of the flow channel 23, 24 in question not being positioned in relation to a connection opening.
  • the flow channels 23, 24 it is often advantageous, but not necessary, for the flow channels 23, 24 to be designed the same and/or mirrored.
  • the sealing surfaces 22 or the closing angles W are larger or smaller than shown here and/or can be designed with different dimensions.
  • a connecting disk on the underside or cover side is shown here as transparent.
  • a disk is only provided on one side and therefore the wall profiles of the flow channels 23, 24 shown are shown in dashed lines.
  • Fig. 8 shows a schematic view of a section of a base surface of a rotary slide valve 20 in the area of the sealing surface 22 with the material of the sealing surface 22 non-positively connected to the slide body 21.
  • the material from which the slide body 21 is formed is, for example, a first plastic component C1 or a metal part.
  • a recess R is provided for the material from which the sealing surface 22 of the rotary slide valve 20 is formed.
  • This second material is formed by a second plastic component C2, for example pushed or clicked into the recess R and thereby elastically deformed.
  • the second plastic component C2 is, for example, an elastomer.
  • Fig. 9 shows a schematic view of a section of a base surface of a rotary slide valve 20 in the area of the sealing surface 22 with the material of the sealing surface 22 connected to the slide body 21 in a form-fitting and/or material-fitting manner.
  • the embodiment shown is identical to the embodiment according to Fig. 8, so that reference is made to the description therein.
  • the second material is only connected in a form-fitting and/or material-fitting manner and is inserted into the recess R, for example with a clearance.
  • the second material is fixed in the recess R by means of gluing or vulcanization.
  • FIG. 10 shows a top view of a multiple valve 100 with three connection openings 12.1, 12.2, 12.3, for example according to Fig. 1, with an inserted rotary slide 20, which here has a single sealing surface 22.
  • the third connection opening 12.3 is closed in a fluid-tight manner, for example in a multiple valve 100 for a liquid, it is tight against the ingress of a liquid, but not tight against the ingress of a gas. For example, tightness is only achieved from a predetermined low viscosity.
  • a seal is considered to be present, for example, if the ingress of a fluid to be blocked is possible, but negligible or does not interfere with the desired control behavior. It should be noted that this does not exclude the possibility that such a multiple valve 100 or the sealing surface 22 and a complementary counter surface 16 can be designed to be sealed in the technical sense.
  • a single flow channel 23 is formed between the first connection opening 12.1 and the second connection opening 12.2, so that the flow pattern F shown can be set with any desired or operational flow direction.
  • any of the connection openings 12.1, 12.2, 12.3 or, with a suitable extension of the closing angle W of the sealing surface 22, two, and thus ultimately all of the connection openings 12.1, 12.2, 12.3, can be closed at the same time.
  • a support column 29 is preferably formed in the central area ZA and/or at least one other location.
  • Fig. 11 shows a plan view of a multiple valve 100 with a valve housing 10 with five connection openings 12.1, 12.2, 12.3, as shown for example in Fig. 3, together with a rotary slide valve 20, as shown for example in Fig. 7. Otherwise, without excluding generality, the embodiment shown is identical to the embodiment according to Fig. 10 for the sake of clarity, so reference is made to the description there. In contrast, here five connection openings 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 and a rotary slide valve 20 with two separate flow channels 23, 24 separated by a partition 27 are provided.
  • a state is shown in which the fourth connection opening 12.4 and the fifth connection opening 12.5 are connected to one another in a communicating manner, but are closed to the other connection openings 12.1, 12.2, 12.3, so that the flow pattern F shown there can occur. Furthermore, the first connection opening 12.1 to the third connection opening 12.3 are connected to one another in a communicating manner, so that the flow pattern F shown here, which splits or mixes in the opposite flow direction, can occur.
  • This is achieved by providing the partition wall 27 and the sealing surfaces 22 each have a sealing contact at the end of the partition wall 27 with the counter surfaces 16 of the elevations 13 of the first connection opening 12.1 and opposite at the third connection opening 12.3, while the remaining sealing surfaces 22 have no sealing function in this state.
  • the sealing element is not firmly connected to the housing and can therefore move uncontrollably in the x-axis, y-axis and z-axis, which in turn can have a negative impact on operability.
  • sealing material with better wear resistance is required today in order to reduce negative influences on operation.
  • the invention disclosed here relates to a multiple valve 100, comprising a valve housing 10, in which at least two connection openings 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 or connections for fluid lines, namely at least one flow connection, also simply referred to as inlet, and at least one return connection, also simply referred to as outlet, are provided. Furthermore, a rotary slide 20 is arranged within the valve housing 10 between the flow and return connections, to which the sealing elements attached or in which the sealing elements are integrated. By rotating, the rotary slide valve 20 with integrated sealing element moves into the connection opening 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 and thus has the sealing function.
  • the valve housing 10 contains a mounting opening for the rotary slide valve 20 on one side, wherein the mounting opening is tightly closed, for example, by a closure element detachably connected to the valve housing 10.
  • the task of the multiple valve 100 is completely fulfilled by this invention, whereby the manufacturing costs can be reduced.
  • better reproducibility of the function can be achieved and less wear on the surface of the sealing element, i.e. the sealing surface 22, can be achieved during aging.
  • the proposed concept is also advantageous for a more complex application.
  • this multiple valve 100 it is possible to control a plurality of external flow channels of a system with, for example, a plurality of fluid circuits in a structurally and circuit-wise simple manner. This makes it possible to save a plurality of conventional multiple valves 100 and replace them with just a single multiple valve 100. In addition, the assembly effort is simplified and reduced, and costs can therefore be reduced.

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Abstract

Um ein Mehrfachventil (100) zum Steuern eines Flusses eines Fluids zu schaffen, welches kostengünstig und zuverlässig funktioniert, ist vorgeschlagen, dass das Mehrfachventil (100) Folgendes aufweist: - ein Ventilgehäuse (10), in welchem ein Gehäuseraum (11) mit einer Zentralachse (Z) gebildet ist; - zumindest drei separate zu der Zentralachse (Z) und/oder einem Zentralbereich (ZA) des Gehäuseraums (11) ausgerichtete Anschlussöffnungen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5); - einen Drehschieber (20), welcher in dem Gehäuseraum (11) einsetzbar und um die Zentralachse (Z) verdrehbar ist, wobei mittels des Drehschiebers (20) zumindest ein Zustand, in welchem zumindest zwei Anschlussöffnungen (12.1, 12.2) kommunizierend verbunden sind und zeitgleich zumindest eine Anschlussöffnung (12.3, 12.4, 12.5) relativ zu den kommunizierend verbundenen Anschlussöffnungen (12.1, 12.2) verschlossen ist, und ein davon verschiedener Zustand einstellbar ist. Das Mehrfachventil (100) ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschieber (20) einen Schieberkörper (21) und zumindest eine Dichtfläche (22) aufweist, wobei die Dichtfläche (22) aus einem weicheren Material als der Schieberkörper (21) gebildet ist.

Description

Beschreibung
Mehrfachventil zum Steuern eines Flusses eines Fluids
Die Erfindung betrifft ein Mehrfachventil zum Steuern eines Flusses eines Fluids nach Anspruch 1.
Die Erfindung betrifft ein Mehrfachventil zum Steuern eines Flusses eines Fluids, aufweisend - ein Ventilgehäuse, in welchem ein Gehäuseraum mit einer Zentralachse gebildet ist;
- zumindest drei separate zu der Zentralachse und/oder einem Zentralbereich des Gehäuseraums ausgerichtete Anschlussöffnungen;
- einen Drehschieber, welcher in dem Gehäuseraum einsetzbar und um die Zentralachse verdrehbar ist, wobei mittels des Drehschiebers zumindest ein Zustand, in welchem zumindest zwei Anschlussöffnungen kommunizierend verbunden sind und zeitgleich zumindest eine Anschlussöffnung relativ zu den kommunizierend verbundenen Anschlussöffnungen verschlossen ist, und ein davon verschiedener Zustand einstellbar ist.
Es sind Mehrfachventile zum Verteilen und/oder Steuern von Flüssigkeiten aus dem Stand der Technik bekannt. Die Entwicklung von Thermomanagementbauteilen eines zentralen Kühlsystems ist für diverse Fahrzeugaggregate derzeit im Fokus.
Aus der DE 102016 116 550 A1 ist ein Drehschieber mit kompaktem Dichtelement eines Drehschieberventils für einen Kraftfahrzeug-Kühlkreislauf bekannt, bei welchem das Dichtelement als ein zusammenhängendes separates Element mit einer komplementären Krümmung gebildet und in dem Gehäuse des Drehschieberventils eingesetzt ist.
Aus der DE 102014207675 A1 ist eine Ventilanordnung mit einem elektrisch angetriebenen Drehschieber bekannt, wobei zwei permanent im Dreheingriff befindliche Schrittmotoren vorgesehen sind. Damit ist beabsichtigt, eine statische Dichtung einzusetzen, welche am Gehäusedeckel fixiert ist.
Aus der DE 102014 003 802 B4 ist ein Mehrfachventil für einen rohrartigen Durchgang bekannt, bei welchem eine einzige Einlassöffnung mit mehreren radial nach außen abzweigenden Auslassöffnungen mittels eines in dem Durchgang verdrehbaren Ventilschließkörpers steuerbar ist. In einer Ausführungsform ist eine Auslassöffnung von einer Ringdichtung umgeben, welche am Verteilergehäuse oder am Ventilschließkörper angebracht ist. Eine solche Ringdichtung ist gemäß dortiger Figur von mehreren O-Ringen gebildet. Aus der DE 2 136 857 OS ist ein Drehschieber-Ventil für Leitungen strömender Medien, insbesondere Flüssigkeiten, z.B. Kohlenwasserstoffen, und eine Dichtung dafür bekannt, wobei in einem mehrteiligen Drehschieber ein Dichtungsring eingespannt und gegen eine korrespondierende Dichtfläche vorgespannt ist.
Der Erfindung liegt gegenüber vorbekannten Mehrfachventilen die Aufgabe zugrunde, ein Kühlmittelverteilmodul zu entwickeln mit einer guten Kompaktheit, weniger Bauteilen, unter Beibehaltung der derzeit üblichen Funktionen. Zugleich sollen Kostenvorteile und eine zuverlässige Technik erzielt werden.
Gemäß Anspruch 1 wird die obige Aufgabe gelöst, indem der Drehschieber einen Schieberkörper und zumindest eine Dichtfläche aufweist, wobei die Dichtfläche aus einem weicheren Material als der Schieberkörper gebildet ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgeschlagen, dass das Mehrfachventil Folgendes aufweist:
- ein Ventilgehäuse, in welchem ein Gehäuseraum mit einer Zentralachse gebildet ist;
- zumindest drei separate zu der Zentralachse und/oder einem Zentralbereich des Gehäuseraums ausgerichtete Anschlussöffnungen;
- einen Drehschieber, welcher in dem Gehäuseraum einsetzbar und um die Zentralachse verdrehbar ist, wobei mittels des Drehschiebers zumindest ein Zustand, in welchem zumindest zwei Anschlussöffnungen kommunizierend verbunden sind und zeitgleich zumindest eine Anschlussöffnung relativ zu den kommunizierend verbundenen Anschlussöffnungen verschlossen ist, und ein davon verschiedener Zustand einstellbar ist.
Gemäß Anspruch 1 wird die obige Aufgabe gelöst, indem der Drehschieber einen Schieberkörper und zumindest eine Dichtfläche aufweist, wobei die Dichtfläche aus einem weicheren Material als der Schieberkörper gebildet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist mittels des Drehschiebers zumindest ein Zustand einstellbar, in welchem alle Anschlussöffnungen verschlossen sind beziehungsweise keine fluidische Verbindung zwischen zwei Anschlussöffnungen vorliegt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist mittels des Drehschiebers zumindest ein Zustand einstellbar, in welchem zumindest oder genau zwei Anschlussöffnungen, beispielsweise als Einlass, mit einer weiteren Anschlussöffnung, beispielsweise als Auslass oder umgekehrt, kommunizierend verbunden sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist mittels des Drehschiebers zumindest ein Zustand einstellbar, in welchem zumindest zwei Anschlussöffnungen kommunizierend miteinander verbunden sind und zumindest zwei weitere beziehungsweise andere Anschlussöffnungen kommunizierend miteinander verbunden sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das weiche Material der Dichtfläche im dichtenden Einsatz in dem Mehrfachventil von einer korrespondierenden Gegenfläche des Ventilgehäuses beziehungsweise des Gehäuseraums, bevorzugt gummi-, elastisch deformierbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in jedem Zustand der Schieberkörper maximal mit seiner Dichtfläche im Bereich der Anschlussöffnungen mit dem Ventilgehäuse in kraftübertragendem, bevorzugt in berührendem, Kontakt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in jedem Zustand der Schieberkörper, außer mit seiner Dichtfläche, ausschließlich mit einer Lagereinrichtung mit dem Ventilgehäuse in kraftübertragendem, bevorzugt in berührendem, Kontakt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in jedem Zustand der Schieberkörper, abgesehen von seiner Dichtfläche und gegebenenfalls mit seiner optional separaten Lagereinrichtung frei von einem kraftübertragendem, bevorzugt frei von einem berührendem, Kontakt mit dem Ventilgehäuse.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Ventilgehäuse im Bereich der Anschlussöffnungen jeweils eine hin zu der Zentralachse und/oder dem Zentralbereich des Ventilgehäuses gerichtete Erhebung auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist von einer Erhebung der Gehäuseraum einwärtig verengt, wobei von dieser Erhebung ein Bereich gebildet ist, in welchem zumindest eine Anschlussöffnung gebildet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Erhebung mit einer zu der Zentralachse gerundeten Fläche, bevorzugt konzentrischen Bogensegmentfläche gebildet, wobei von dieser gerundeten Fläche eine komplementäre Gegenfläche für die zumindest eine Dichtfläche des Schieberkörpers gebildet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die zumindest eine Dichtfläche ausschließlich mit einer von einer solchen Erhebung gebildeten komplementären Gegenfläche in dichtenden, bevorzugt in berührenden, Kontakt bringbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Dichtfläche außerhalb von einem Kontakt mit einer komplementären Gegenfläche, bevorzugt gebildet von einer solchen Erhebung, frei von einem Kontakt mit dem Ventilgehäuse.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Ventilgehäuse einen Topf und einen Deckel auf, wobei der Drehschieber zur Montage linear in den Topf einführbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Drehschieber zur Montage axial zur eigenen Drehachse und/oder konzentrisch zu der Zentralachse in den Topf einführbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind in dem Drehschieber zumindest zwei separate Durchflusskanäle gebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die zumindest zwei separaten Durchflusskanäle mittels einer Trennwand des Drehschiebers dauerhaft voneinander fluidisch getrennt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die zumindest zwei separaten Durchflusskanäle in zumindest einem Zustand beide zum kommunizierenden Verbinden von jeweils zwei, bevorzugt verschiedenen, Anschlussöffnungen offen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist mittels zumindest eines Durchflusskanals ein Fluid aus zwei Anschlussöffnungen in eine andere Anschlussöffnung einmischbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist mittels zumindest eines Durchflusskanals ein Fluid aus zumindest einer Anschlussöffnung auf zumindest zwei andere Anschlussöffnungen aufteilbar. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist mittels zumindest eines Durchflusskanals ein Fluid aus zumindest zwei Anschlussöffnungen auf zumindest zwei andere Anschlussöffnungen einmischbar beziehungsweise aufteilbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Anschlussöffnungen zylindrisch zu der Zentralachse des Ventilgehäuses angeordnet und mit einem Winkel in Umlaufrichtung zueinander beabstandet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Anschlussöffnungen kreisrund und/oder konzentrisch zu der Zentralachse des Ventilgehäuses angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Anschlussöffnungen oval und/oder konzentrisch zu der Zentralachse des Ventilgehäuses angeordnet.
Gemäß einerweiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Dichtflächen des Schieberkörpers zylindrisch zu der Zentralachse des Ventilgehäuses angeordnet.
Gemäß einerweiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Dichtflächen des Schieberkörpers kreisrund und/oder konzentrisch zu der Zentralachse des Ventilgehäuses angeordnet.
Gemäß einerweiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Dichtflächen des Schieberkörpers oval und/oder konzentrisch zu der Zentralachse des Ventilgehäuses angeordnet.
Gemäß einerweiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Dichtflächen des Schieberkörpers in einer Freiform zu der Zentralachse des Ventilgehäuses angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Dichtflächen und die Gegenflächen derart komplementär zueinander angeordnet, dass bei einem bestimmten Winkel ein gewünschter Zustand einstellbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind ausschließlich Paare von Dichtflächen und komplementären Gegenflächen gebildet, wobei mittels anderer Dichtflächen und komplementärer Gegenflächen keine Paarung zum Dichten bildbar ist, also von einer solchen Dichtfläche und Gegenfläche kein komplementäres Dichtungspaar gebildet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist zumindest eine der Dichtflächen eine Größe und Anordnung auf, sodass zumindest eine der Anschlussöffnungen mit dieser einen Dichtfläche allein verschließbar ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine einzige Anschlussöffnung ausschließlich mittels zwei Dichtflächen des Schieberkörpers verschließbar, also eine fluidische Verbindung zu einer anderen Anschlussöffnung unterbindbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Dichtfläche axial höher und/oder in Umlaufrichtung breiter als die komplementäre Gegenfläche der jeweiligen Anschlussöffnung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die komplementäre Gegenfläche der jeweiligen Anschlussöffnung axial höher und/oder in Umlaufrichtung breiter als zumindest eine, bevorzugt alle, der Dichtflächen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind der Schieberkörper des Drehschiebers und das Ventilgehäuse aus demselben Material gebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Schieberkörper und/oder das Ventilgehäuse aus einem Metall, bevorzugt einer Stahl-Legierung oder Aluminium-Legierung, gebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Schieberkörper und/oder das Ventilgehäuse aus einem Kunststoff, bevorzugt einem verstärkten Kunststoff, gebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zumindest eine Kontaktfläche, bevorzugt das gesamte Material, des Ventilgehäuses aus einem gleichen, bevorzugt identischen, Material wie dasjenige Material des Schieberkörpers abgesehen von der Dichtfläche gebildet.
Gemäß einerweiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Schieberkörper und die Dichtfläche aus dem gleichen Kunststoff gebildet, wobei die Dichtfläche eine weitere weich-machende Komponente, beispielsweise ein Elastomer und/oder Weichmacher, und/oder der Schieberkörper eine weitere härtende Komponente, beispielsweise ein Duromer, einen Nicht-Kunststoff und/oder ein Fasermaterial, umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das weichere Material der zumindest einen Dichtfläche des Drehschiebers aus einem gummi-elastischen Material gebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das weichere Material ein Thermoplast, ein Elastomer oder ein thermoplastisches Elastomer [TPE], Gemäß einerweiteren Ausführungsform der Erfindung ist das härtere Material des Drehschiebers und/oder des Ventilgehäuses ein Thermoplast, ein Duromer und/oder ein verstärkter Kunststoff.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Drehschieber spritzgegossen, und das Material des Schieberkörpers ist aus einer ersten Kunststoff-Komponente und das Material der Dichtfläche aus einer zweiten Kunststoff-Komponente gebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Material der zweiten Kunststoff- Komponente weicher als dasjenige Material der ersten Kunststoff-Komponente.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Material der ersten Kunststoff- Komponente gleich demjenigen Material der zweiten Kunststoff-Komponente, wobei zumindest der ersten Kunststoff-Komponente ein, dann verstärkender, Zuschlagstoff beigegeben ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Material der Dichtfläche mittels Formschluss, Kraftschluss, Verkleben, Verschweißen, Aufspritzen und/oder Vulkanisieren mit dem Schieberkörper verbunden.
Gemäß einerweiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Schieberkörper des Drehschiebers aus einem Metall gebildet, wobei das Material der Dichtfläche mittels Formschluss, Kraftschluss, Verkleben, Aufspritzen und/oder Vulkanisieren mit dem Schieberkörper verbunden ist.
Gemäß einerweiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Schieberkörper des Drehschiebers spritzgegossen und die Dichtfläche als in die Spritzguss-Form eingelegtes Material stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Schieberkörper mittels des Spritzprozesses, bevorzugt nicht zerstörungsfrei lösbar, verbunden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : in einer räumlichen Ansicht ein Ventilgehäuse mit drei Anschlussöffnungen,
Fig. 2: in einer räumlichen Ansicht ein Ventilgehäuse mit vier Anschlussöffnungen,
Fig. 3: in einer Draufsicht ein Ventilgehäuse mit fünf Anschlussöffnungen,
Fig. 4: in einer räumlichen Ansicht einen Drehschieber mit einem Schließwinkel von 120°,
Fig. 5: in einer räumlichen Ansicht einen Drehschieber mit einem Schließwinkel von 90°,
Fig. 6: in einer räumlichen Ansicht den Drehschieber gemäß Fig. 5 um 90° gedreht,
Fig. 7: in einer Draufsicht einen Drehschieber mit zwei Durchflusskanälen, Fig. 8: in einer schematischen Ansicht einen Abschnitt einer Grundfläche eines Drehschiebers mit kraftschlüssig verbundenem Material der Dichtfläche,
Fig. 9: in einer schematischen Ansicht einen Abschnitt einer Grundfläche eines Drehschiebers mit formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbundenem Material der Dichtfläche,
Fig. 10: in einer Draufsicht ein Mehrfachventil mit drei Anschlussöffnungen samt Drehschieber, und
Fig. 11 : in einer Draufsicht ein Mehrfachventil mit fünf Anschlussöffnungen samt Drehschieber.
Fig. 1 zeigt in einer räumlichen Ansicht ein Ventilgehäuse 10 für ein Mehrfachventil 100, wie beispielsweise in Fig. 10 gezeigt, mit drei Anschlussöffnungen 12.1 , 12.2, 12.3. Hierbei ist das Ventilgehäuse 10 kreisrund zylindrisch zu einer Zentralachse Z gebildet. Bei dieser Ausführungsform sind die Zentralachse Z und der Zentralbereich ZA identisch und/oder der Zentralbereich ZA ein konzentrischer kreisrunder Zylinder um die Zentralachse Z, beispielsweise mit der radialen Ausdehnung der gezeigten Lageraufnahme 18. Das Ventilgehäuse 10 umfasst einen Topf 15 mit den Anschlussöffnungen 12.1 , 12.2, 12.3 und einen, hier gestrichelt dargestellten, Deckel 14 mit einer Lageraufnahme 18 für eine Lagereinrichtung 28 eines komplementären Drehschiebers 20 (vergleiche Fig. 4 bis Fig. 7). Von dem Ventilgehäuse 10 beziehungsweise dessen Topf 15 ist ein Gehäuseraum 11 umschlossen, in welchen, hier drei, Erhebungen 13 jeweils im Bereich einer Anschlussöffnung 12.1 , 12.2, 12.3 einwärtig hineinragen. Die Erhebungen 13 weisen hier zu der Zentralachse Z gerichtet, und hier zudem konzentrisch dazu, eine gekrümmte, genauer eine kreisrunde bogensegmentförmige, Gegenfläche 16 zum dichtenden Anliegen von einer komplementären Dichtfläche 22 eines Drehschiebers 20 auf. Von den Gegenflächen 16 ist hier rein der Übersichtlichkeit halber pars-pro-toto nur derjenige rechts hinten, also der ersten Anschlussöffnung 12.1 , in dieser Ansicht mit einem Bezugszeichen versehen. Mittels der Erhebungen 13 sind im Vergleich zu einer durchgehenden Wandung die Kontaktphasen, also die ein erhöhtes Drehmoment verursachenden Phasen, mit der komplementären Dichtfläche 22 lokal auf das nötige beschränkt.
Unabhängig davon weisen die Anschlussöffnungen 12.1 , 12.2, 12.3 auf der Außenseite, also radial von der Zentralachse Z abgewandt, jeweils einen Anschlussvorsprung 17 auf, welcher zum einfachen Montieren beziehungsweise Verbinden mit einer Leitung eingerichtet ist. Diese Anschlussvorsprünge 17 sind bevorzugt mit dem übrigen Topf 15 des Ventilgehäuses 10 einstückig, beispielsweise mittels Spritzgießen, gebildet. Von den Anschlussvorsprüngen 17 ist hier rein der Übersichtlichkeit halber pars-pro-toto nur derjenige vorne, also der zweiten Anschlussöffnung 12.2, in dieser Ansicht mit einem Bezugszeichen versehen. Der Deckel 14 des Ventilgehäuses 10 ist hier separat von dem Topf 15 gebildet, sodass ein Schieberkörper 21 entlang der Zentralachse Z in den Gehäuseraum 11 einführbar ist, also leicht montierbar ist.
Der Topf 15 weist hier zentral rein optional eine weitere Lageraufnahme 18 für einen Drehschieber 20 auf.
Fig. 2 zeigt in einer räumlichen Ansicht ein Ventilgehäuse 10 mit vier Anschlussöffnungen 12.1 , 12.2, 12.3, 12.4. Im Übrigen ist ohne Ausschluss der Allgemeinheit rein der Übersichtlichkeit halber die gezeigte Ausführungsform identisch mit der Ausführungsform gemäß Fig. 1 , sodass insoweit auf die dortige Beschreibung verwiesen wird. Im Unterschied dazu sind hier eben vier Anschlussöffnungen 12.1 , 12.2, 12.3, 12.4 vorgesehen, welche rein optional regelmäßig um 90° zueinander in Umlaufrichtung CD beabstandet sind.
Fig. 3 zeigt in einer Draufsicht ein Ventilgehäuse 10 für ein Mehrfachventil 100, wie beispielsweise in Fig. 11 gezeigt, mit fünf Anschlussöffnungen 12.1 , 12.2, 12.3, 12.5. Im Übrigen ist ohne Ausschluss der Allgemeinheit rein der Übersichtlichkeit halber die gezeigte Ausführungsform identisch mit der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und Fig. 2, sodass insoweit auf die dortige Beschreibung verwiesen wird. Im Unterschied dazu sind hier eben fünf Anschlussöffnungen 12.1 , 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 vorgesehen, von welchen rein optional regelmäßig die erste Anschlussöffnung 12.1 von der zweiten Anschlussöffnung 12.2, sowie die zweite Anschlussöffnung 12.2 von der dritten Anschlussöffnung 12.3 um jeweils 90° zueinander in Umlaufrichtung CD beabstandet sind. Die übrigen Anschlussöffnungen 12.1 , 12.3, 12.4, 12.5 sind um jeweils 60° zueinander in Umlaufrichtung CD beabstandet.
Fig. 4 zeigt in einer räumlichen Ansicht einen Drehschieber 20 mit einem Schließwinkel W von 120° in Umlaufrichtung CD bezogen auf die Zentralachse Z. Der Drehschieber 20 ist bei dieser Ausführungsform rein optional kreisrund zylindrisch und konzentrisch zu der Zentralachse Z ausgebildet. Diese Form ist beliebig für die jeweiligen Bedürfnisse veränderbar, beispielsweise oval, exzentrisch, eckig oder eine Freiform. Die Form ist dabei auch nicht unmittelbar korrespondierend zu der Form des Ventilgehäuses 10 (vergleiche beispielsweise Fig. 1 bis Fig. 3) zu bilden. Einzig müssen bedarfsgerecht eine Dichtfläche 22 des Drehschiebers 20 und eine zugehörige Gegenfläche 16 des korrespondierenden Ventilgehäuses 10 komplementär, also für die gewünschten Zustände dichtend, ausgebildet sein. Hier ist rein für die bessere Verständlichkeit eine simple komplementäre kreisrunde Form dargestellt, wobei die Dichtflächen 22 komplementär zu den Gegenflächen 16 in den Bereichen bei den Anschlussöffnungen 12.1 , 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, also beispielsweise bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 bis Fig. 3 den von den Erhebungen 13 gebildeten Gegenflächen 16 als kreisrunde zylindrische Bogensegmentfläche gebildet sind. Die, hier zwei, Dichtflächen 22, wobei die hintere verdeckt ist, erstrecken sich über einen Schließwinkel W in Umlaufrichtung CD zu der Zentralachse Z. Bei der vorderen, sichtbaren Dichtfläche 22 erstreckt sich der Schließwinkel W rein beispielhaft über 120° von 360°, bevorzugt ebenso die verdeckte Dichtfläche 22. In Umlaufrichtung CD zwischen den Dichtflächen 22 ist jeweils eine Öffnung, also zwei Öffnungen 25, 26, gebildet, sodass hier ein einziger Durchflusskanal 23 gebildet ist, welcher in einer entsprechenden relativen Ausrichtung, also einem relativen Drehwinkel, zu zumindest zwei Anschlussöffnungen 12.1 , 12.2 gemäß dem angedeuteten Strömungsverlauf F von einem Fluid, beispielsweise einem Gas oder einer Flüssigkeit, durchströmbar ist.
Beispielsweise ist der dargestellte Drehschieber 20 einstückig mittels Spritzgießen mit zwei Kunststoff-Komponenten C1 , C2 gebildet, wobei der Schieberkörper 21 von einer ersten Kunststoff-Komponente C1 gebildet ist, beispielsweise ein faserverstärkter Thermoplast, und die Dichtfläche 22 von einer zweiten Kunststoff-Komponente C2, beispielsweise einem elastomeren Thermoplast [TPE], gebildet ist, also damit weicher ausbildbar ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass es grundsätzlich auch möglich ist, nur eine einzige, beispielsweise wie die hier sichtbare, Dichtfläche 22 vorzusehen.
Fig. 5 zeigt in einer räumlichen Ansicht einen Drehschieber 20 mit einem Schließwinkel W von 90° in Umlaufrichtung CD bezogen auf die Zentralachse Z. Im Übrigen ist ohne Ausschluss der Allgemeinheit rein der Übersichtlichkeit halber die gezeigte Ausführungsform identisch mit der Ausführungsform gemäß Fig. 4, sodass insoweit auf die dortige Beschreibung verwiesen wird. Im Unterschied dazu beträgt der Schließwinkel W hier 90° von 360°.
Fig. 6 zeigt in einer räumlichen Ansicht den Drehschieber 20 gemäß Fig. 5 im Vergleich zu der dortigen Darstellung um 90° in Umlaufrichtung CD bezogen auf die Zentralachse Z gedreht, sodass der Durchflusskanal 23 gut sichtbar ist, wobei die hintere, verdeckte Öffnung 26 mittels gestrichelter Linien dargestellt ist. Hier ist zudem ein anderer möglicher Strömungsverlauf F gezeigt, nämlich von zwei Anschlussöffnungen bei der vorderen Öffnung 25, wie auch mit zwei Anschlussöffnungen bei der hinteren Öffnung 26, die hier aber nicht dargestellt sind. Damit ist ein Zustand gezeigt, dass an der vorderen Öffnung 25 zwei separate Fluidströme gemäß dem gezeigten Strömungsverlauf F einströmen und sich vermischen, sowie bei der hinteren Öffnung 26 sich wieder auf zwei separate Fluidströme gemäß dem gezeigten Strömungsverlauf F auftrennen.
Fig. 7 zeigt in einer Draufsicht einen Drehschieber 20 mit zwei Durchflusskanälen 23, 24. Im Übrigen ist ohne Ausschluss der Allgemeinheit rein der Übersichtlichkeit halber die gezeigte Ausführungsform identisch mit der Ausführungsform gemäß Fig. 4, sodass insoweit auf die dortige Beschreibung verwiesen wird. Im Unterschied dazu sind eben zwei Durchflusskanäle 23, 24 vorgesehen, welche mittels einer zentralen Trennwand 27 fluidisch voneinander separiert sind, sodass sich in einem entsprechenden Zustand die gezeigten separaten Strömungsverläufe F einstellen können. Es sei darauf hingewiesen, dass die Strömungsrichtung dabei beliebig ist, beispielsweise auch gegenläufig ausgebildet sein kann. Weiterhin kann auch einer der Durchflusskanäle 23, 24 geschlossen sein, beispielsweise indem zumindest eine der beiden Öffnungen 25, 26 des betreffenden Durchflusskanals 23, 24 nicht zu einer Anschlussöffnung positioniert ist. Weiterhin ist es zwar oftmals vorteilhaft, aber nicht notwendig, dass die Durchflusskanäle 23, 24 gleich und/oder gespiegelt ausgebildet sind. Die Dichtflächen 22 beziehungsweise die Schließwinkel W (vergleiche Fig. 4 bis Fig. 6) sind größer oder kleiner als hier dargestellt und/oder mit unterschiedlichen Abmessungen ausführbar.
Bevorzugt ist eine unterseitige oder deckelseitige Verbindungsscheibe, wie sie in Fig. 4 bis Fig. 6 oben und unten dargestellt ist, hier durchsichtig dargestellt. Alternativ ist eine solche nur einseitig vorgesehen und daher die Wandungsverläufe der gezeigten Durchflusskanäle 23, 24 gestrichelt dargestellt.
Fig. 8 zeigt in einer schematischen Ansicht einen Abschnitt einer Grundfläche eines Drehschiebers 20 im Bereich der Dichtfläche 22 mit kraftschlüssig mit dem Schieberkörper 21 verbundenem Material der Dichtfläche 22. Das Material, von dem der Schieberkörper 21 gebildet ist, ist beispielsweise eine erste Kunststoff-Komponente C1 oder ein Metallteil. In diesem Abschnitt des Schieberkörpers 21 ist eine Aussparung R für das Material, von dem die Dichtfläche 22 des Drehschiebers 20 ausgebildet ist, vorgesehen. Dieses zweite Material ist von einer zweiten Kunststoff-Komponente C2 gebildet, beispielsweise in die Aussparung R eingeschoben oder eingeklickt und dabei elastisch verformt. Die zweite Kunststoff- Komponente C2 ist beispielsweise ein Elastomer.
Fig. 9 zeigt in einer schematischen Ansicht einen Abschnitt einer Grundfläche eines Drehschiebers 20 im Bereich der Dichtfläche 22 mit formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Schieberkörper 21 verbundenem Material der Dichtfläche 22. Im Übrigen ist ohne Ausschluss der Allgemeinheit rein der Übersichtlichkeit halber die gezeigte Ausführungsform identisch mit der Ausführungsform gemäß Fig. 8, sodass insoweit auf die dortige Beschreibung verwiesen wird. Im Unterschied dazu ist das zweite Material nur formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden und, beispielsweise mit einem Spiel, in die Aussparung R gefügt. Beispielsweise ist das zweite Material in der Aussparung R mittels Kleben oder Vulkanisieren fixiert. Fig. 10 zeigt in einer Draufsicht ein Mehrfachventil 100 mit drei Anschlussöffnungen 12.1 , 12.2, 12.3, beispielsweise gemäß Fig. 1 , mit einem eingesetzten Drehschieber 20, welcher hier eine einzige Dichtfläche 22 aufweist. Mittels der einzigen Dichtfläche 22 im Zusammenspiel mit der komplementären Gegenfläche 16 der dortigen Erhebung 13 ist die dritte Anschlussöffnung 12.3 fluid-dicht verschlossen, beispielsweise bei einem Mehrfachventil 100 für eine Flüssigkeit zwar dicht gegen ein Eintreten von einer Flüssigkeit, aber nicht dicht gegen ein Eintreten von einem Gas. Beispielsweise ist eine Dichtigkeit auch erst ab einer vorbestimmt niedrigen Viskosität erzielt. Unabhängig davon ist beispielsweise eine Dichtung als dann gegeben angesehen, wenn ein Eindringen von einem zu sperrenden Fluid zwar möglich, aber für das gewünschte Regelungsverhalten vernachlässigbar oder nicht störend ist. Es sei darauf hingewiesen, dass damit nicht ausgeschlossen ist, dass ein solches Mehrfachventil 100 beziehungsweise die Dichtfläche 22 und eine komplementäre Gegenfläche 16 im technischen Sinne dicht ausführbar sind.
Im gezeigten Zustand ist ein einziger Durchflusskanal 23 zwischen der ersten Anschlussöffnung 12.1 und der zweiten Anschlussöffnung 12.2 gebildet, sodass sich der gezeigte Strömungsverlauf F mit beliebiger beziehungsweise betriebsbedingter Strömungsrichtung einstellen kann. Mittels Drehen des Drehschiebers 20 um die Zentralachse Z ist eine beliebige der Anschlussöffnungen 12.1 , 12.2, 12.3 oder bei geeigneter Ausdehnung des Schließwinkels W der Dichtfläche 22 auch zwei, und damit im Ergebnis alle Anschlussöffnungen 12.1 , 12.2, 12.3, zugleich verschließbar. Bevorzugt ist für eine gute Stabilität des Drehschiebers 20 beziehungsweise des Schieberkörpers 21 im Zentral be re ich ZA und/oder an zumindest einer anderen Stelle eine Stützsäule 29 gebildet.
Fig. 11 zeigt in einer Draufsicht ein Mehrfachventil 100 mit einem Ventilgehäuse 10 mit fünf Anschlussöffnungen 12.1 , 12.2, 12.3, wie beispielsweise in Fig. 3 gezeigt, samt Drehschieber 20, wie beispielsweise in Fig. 7 gezeigt. Im Übrigen ist ohne Ausschluss der Allgemeinheit rein der Übersichtlichkeit halber die gezeigte Ausführungsform identisch mit der Ausführungsform gemäß Fig. 10, sodass insoweit auf die dortige Beschreibung verwiesen wird. Im Unterschied dazu sind hier eben fünf Anschlussöffnungen 12.1 , 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 und ein Drehschieber 20 mit zwei mittels einer Trennwand 27 getrennten, also separaten, Durchflusskanälen 23, 24 vorgesehen. Hier ist ein Zustand gezeigt, bei welchem die vierte Anschlussöffnung 12.4 und die fünfte Anschlussöffnung 12.5 miteinander kommunizierend verbunden sind, aber zu den anderen Anschlussöffnungen 12.1 , 12.2, 12.3 verschlossen sind, sodass sich der dort gezeigte Strömungsverlauf F einstellen kann. Weiterhin sind die erste Anschlussöffnung 12.1 bis dritte Anschlussöffnung 12.3 miteinander kommunizierend verbunden, sodass sich der hier gezeigte sich aufspaltende, beziehungsweise bei umgekehrter Strömungsrichtung vermischende, Strömungsverlauf F einstellen kann. Dies ist erzielt, indem die Trennwand 27 vorgesehen ist und die Dichtflächen 22 jeweils endseitig der Trennwand 27 bei den Gegenflächen 16 der Erhebungen 13 der ersten Anschlussöffnung 12.1 sowie gegenüberliegend bei der dritten Anschlussöffnung 12.3 dichtend anliegt, während die übrigen Dichtflächen 22 in diesem Zustand keine dichtende Funktion aufweisen.
Unabhängig davon, dass der Stand der Technik viele Lösungen kennt, weisen heutige Mehrfachventile 100 einige Nachteile auf: beispielsweise werden keine Dichtelemente vorgesehen, oder entsprechende Dichtelemente führen zu einer aufwändigeren Montage, und/oder die Dichtelemente benötigen eine separate Herstellung und damit ist die ganze Evaluierung von Werkzeugfreigabe bis Baumustergenehmigung notwendig. Darüber hinaus sind Dichtungselemente aus dem Stand der Technik häufig nur unzureichend gegen Verschleiß geschützt. Es heißt, dass im Ventilgehäuse 10 des Mehrfachventils 100 der Drehschieber 20 eingebaut ist, der sich ständig beim Funktionswechsel drehen muss, und dass es darüber hinaus bei der schwimmenden Lagerung der Dichtung zu großen Unterschieden beim Drehmoment kommen kann. Weiterhin sind heutige Lösungen so ausgebildet, dass sich das Dichtungselement im eingebauten Zustand zwischen Gehäuse und Drehschieber 20 befindet und so seine Funktion gewährleisten muss. Bei so einem Zusammenbau kann sehr schnell eine Unterwanderung von transportiertem Medium (Fluid, Paste, Gel, etc.) in der Trennebene zwischen Gehäuse und Dichtungselement stattfinden und sich damit negativ auf die Betriebsfähigkeit auswirken. Weiterhin ist das Dichtungselement nicht fest mit dem Gehäuse verbunden und dadurch unkontrolliert in der x-Achse, y-Achse und z-Achse bewegbar, was sich wiederum negativ auf die Betriebsfähigkeit auswirken kann. Weiterhin wird heute Dichtungsmaterial mit besserer Verschleißfestigkeit benötigt, um negative Einflüsse auf den Betrieb zu reduzieren.
Diese Nachteile sind mit der vorliegenden Erfindung gelöst, indem ein neues Dichtungskonzept für ein Mehrfachventil 100 sowie das Mehrfachventil 100 selbst bereitgestellt ist, welches einfach herstellbar ist und eine sichere Abdichtung mit ausreichender mechanischer Belastbarkeit gewährleistet. Weiterhin ist ein Mehrfachventil 100 mit gegenüber den bekannten Lösungen reduziertem Drehmoment und geringerem Kontakt an der jeweiligen Abdichtungsstelle (Abdichtungsfläche) während der Auf-Position und Zu-Position vorgeschlagen, wobei das Mehrfach ventil 100 die Funktion vollständig erfüllen kann.
Die hier offenbarte Erfindung betrifft ein Mehrfach ventil 100, umfassend ein Ventilgehäuse 10, in welchem mindestens zwei Anschlussöffnungen 12.1 , 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 beziehungsweise Anschlüsse für Fluidleitungen, und zwar mindestens einem Vorlauf-Anschluss, auch einfach als Einlass bezeichnet, und mindestens einem Rücklauf-Anschluss, auch einfach als Auslass bezeichnet, vorgesehen sind. Weiterhin ist innerhalb des Ventilgehäuses 10 zwischen den Vor- und Rücklauf-Anschlüssen ein Drehschieber 20 angeordnet, an welchem die Dichtungselemente angebracht beziehungsweise in welchen die Dichtungselemente integriert sind. Durch das Drehen fährt der Drehschieber 20 mit integriertem Dichtungselement an der Anschlussöffnung 12.1 , 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 ein und weist so die Dichtfunktion auf. Das Ventilgehäuse 10 beinhaltet in einer vorteilhaften Ausführungsform auf einer Seite eine Montageöffnung für den Drehschieber 20, wobei die Montageöffnung beispielsweise durch ein lösbar mit dem Ventilgehäuse 10 verbundenes Verschlusselement dicht verschlossen ist. Im Grunde genommen wird die Aufgabe des Mehrfachventils 100 durch diese Erfindung vollständig erfüllt, wobei die Herstellungskosten reduziert werden können. Weiter ist eine bessere Reproduzierbarkeit der Funktion erzielbar bzw. ein geringerer Verschleiß an der Oberfläche des Dichtungselements also der Dichtfläche 22, während der Alterung erzielbar. Das vorgeschlagene Konzept ist auch bei einer komplexeren Anwendung vorteilhaft.
Mit diesem Mehrfachventil 100 ist es möglich, eine Mehrzahl von externen Strömungskanälen eines Systems mit beispielsweise einer Mehrzahl von Fluidkreisläufen auf konstruktiv und schaltungstechnisch einfache Art und Weise anzusteuern. Damit ist es möglich, eine Mehrzahl von üblichen Mehrfachventilen 100 einzusparen und durch lediglich ein einziges Mehrfachventil 100 zu ersetzen. Darüber hinaus wird der Montageaufwand vereinfacht, reduziert, und dadurch können Kosten gesenkt werden.
Bezugszeichenliste
100 Mehrfachventil
10 Ventilgehäuse 11 Gehäuseraum 12.1 erste Anschlussöffnung
12.2 zweite Anschlussöffnung
12.3 dritte Anschlussöffnung
12.4 vierte Anschlussöffnung
12.5 fünfte Anschlussöffnung
13 Erhebung
14 Deckel
15 Topf
16 Gegenfläche
17 Anschlussvorsprung
18 Lageraufnahme
20 Drehschieber
21 Schieberkörper
22 Dichtfläche
23 erster Durchflusskanal
24 zweiter Durchflusskanal
25 erste Öffnung
26 zweite Öffnung
27 Trennwand
28 Lagereinrichtung
29 Stützsäule
F Strömungsverlauf
R Aussparung
W Schließwinkel z Zentralachse CD Umlaufrichtung ZA Zentralbereich
C1 erste Kunststoff-Komponente C2 zweite Kunststoff-Komponente

Claims

Patentansprüche
1. Mehrfach ventil (100) zum Steuern eines Flusses eines Fluids, aufweisend:
- ein Ventilgehäuse (10), in welchem ein Gehäuseraum (11) mit einer Zentralachse (Z) gebildet ist;
- zumindest drei separate zu der Zentralachse (Z) und/oder einem Zentralbereich (ZA) des Gehäuseraums (11) ausgerichtete Anschlussöffnungen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5);
- einen Drehschieber (20), welcher in dem Gehäuseraum (11) einsetzbar und um die Zentralachse (Z) verdrehbar ist, wobei mittels des Drehschiebers (20) zumindest ein Zustand, in welchem zumindest zwei Anschlussöffnungen (12.1 , 12.2) kommunizierend verbunden sind und zeitgleich zumindest eine Anschlussöffnung (12.3, 12.4, 12.5) relativ zu den kommunizierend verbundenen Anschlussöffnungen (12.1, 12.2) verschlossen ist, und ein davon verschiedener Zustand einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschieber (20) einen Schieberkörper (21) und zumindest eine Dichtfläche (22) aufweist, wobei die Dichtfläche (22) aus einem weicheren Material als der Schieberkörper (21) gebildet ist.
2. Mehrfachventil (100) nach Anspruch 1 , wobei das Ventilgehäuse (10) im Bereich der Anschlussöffnungen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5) jeweils eine hin zu der Zentralachse (Z) und/oder dem Zentralbereich (ZA) des Ventilgehäuses (10) gerichtete Erhebung (13) aufweist.
3. Mehrfachventil (100) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Ventilgehäuse (10) einen Topf (15) und einen Deckel (14) aufweist und der Drehschieber (20) zur Montage linear in den Topf (15) einführbar ist.
4. Mehrfach ventil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Drehschieber (20) zumindest zwei separate Durchflusskanäle (23, 24) gebildet sind.
5. Mehrfach ventil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anschlussöffnungen (12.1 , 12.2, 12.3, 12.4, 12.5) zylindrisch zu der Zentralachse (Z) des Ventilgehäuses (10) angeordnet und mit einem Winkel in Umlaufrichtung (CD) zueinander beabstandet sind.
6. Mehrfach ventil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der Dichtflächen (22) eine Größe und Anordnung aufweist, sodass zumindest eine der Anschlussöffnungen (12.1 , 12.2, 12.3, 12.4, 12.5) mit dieser einen Dichtfläche (22) allein verschließbar ist.
7. Mehrfach ventil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schieberkörper (21) des Drehschiebers (20) und das Ventilgehäuse (10) aus demselben Material gebildet sind.
8. Mehrfach ventil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das weichere Material der zumindest einen Dichtfläche (22) des Drehschiebers (20) aus einem gummielastischen Material gebildet ist.
9. Mehrfach ventil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Drehschieber (20) spritzgegossen ist und das Material des Schieberkörpers (21) aus einer ersten Kunststoff-Komponente (C1) und das Material der Dichtfläche (22) aus einer zweiten Kunststoff-Komponente (C2) gebildet ist.
10. Mehrfach ventil (100) nach einem von Anspruch 1 bis Anspruch 8, wobei das Material der Dichtfläche (22) mittels Formschluss, Kraftschluss, Verkleben, Verschweißen, Aufspritzen und/oder Vulkanisieren mit dem Schieberkörper (21) verbunden ist.
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