WO2012171703A1 - Ventil, insbesondere digitalventil, sowie pumpe, insbesondere wasserpumpe - Google Patents

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WO2012171703A1
WO2012171703A1 PCT/EP2012/057673 EP2012057673W WO2012171703A1 WO 2012171703 A1 WO2012171703 A1 WO 2012171703A1 EP 2012057673 W EP2012057673 W EP 2012057673W WO 2012171703 A1 WO2012171703 A1 WO 2012171703A1
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valve
actuator
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closing
slide track
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PCT/EP2012/057673
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Werner Prohaska
Sven Urlaub
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Robert Bosch Gmbh
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    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
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    • F16K31/5284—Mechanical actuating means with crank, eccentric, or cam with pin and slot comprising a tap or cock
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    • 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
    • F16K5/0442—Spindles and actuating means
    • 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
    • F01P2007/146—Controlling of coolant flow the coolant being liquid using valves

Definitions

  • Valve in particular digital valve, and pump, in particular water pump
  • the invention relates to a valve, in particular a digital valve, for influencing a fluid volume flow in a heating, cooling and / or refrigerant circuit, preferably a cooling water circuit of a motor vehicle. Furthermore, the invention relates to a digital valve for switching on / off a fluid volume flow in a heating, cooling and / or refrigerant circuit, preferably a cooling water circuit of a motor vehicle. Furthermore, the invention relates to a pump, in particular a water pump.
  • a cooling circuit with a liquid cooling medium for.
  • various valves or actuators for controlling, regulating and interconnecting the individual circuits of the cooling circuit.
  • Both digital valves that are to be controlled or regulated and proportional valves that are to be continuously controlled or regulated are used, with passive and active actuators or thermostats or electrically excitable and mechanically actuable actuators of such valves being distinguished.
  • d. H. used reciprocating actuators such.
  • Such actuators are electrically, electromotively, hydraulically or mechanically driven.
  • an object of the invention to provide an improved valve, in particular an improved digital valve, for influencing or for switching on / off a fluid idvolumenstrom in a heating, cooling and / or refrigerant circuit, preferably a cooling water circuit of a motor vehicle.
  • inventive valve disadvantages of digital switching solenoid valves - such. As pressure surges or pressure pulsations, especially during a closing operation of the valve, a load-free positioning of an actuator of the valve, a lack of control characteristics, etc. - avoid. In this case, it should be possible, in particular, to impart a certain control or regulating characteristic to a digital valve.
  • the valve according to the invention should be simple and small and inexpensive to manufacture.
  • the object of the invention is by means of a valve, in particular a digital valve, for influencing a fluid volume flow in a heating, cooling and / or refrigerant circuit, preferably a cooling water circuit of a motor vehicle, according to claim 1; by means of a digital valve for switching on / off a fluid volume flow in a heating, cooling and / or refrigerant circuit, preferably a cooling water circuit of a motor vehicle, according to claim 2; and a pump, in particular a water pump, with a valve according to the invention, in particular a digital valve according to the invention, according to claim 10.
  • the present invention discloses a continuously switching and preferably unidirectional alternative concept for a valve, in particular a digital valve, which combines the advantages of a lifting magnet valve with the advantages of a rotary cylinder valve which is preferably to be controlled, and thus provides a valve in both offers economic as well as technically advantageous approach.
  • the invention is particularly applicable to digital and electrically excited actuators or digital and electrically excited valves.
  • the valve or digital valve has an actuator which can be moved translationally in a valve body for opening / closing a fluid passage through the valve.
  • the valve or digital valve comprises a translation device which imparts a rotary component for opening / closing the fluid passage to a translatory opening / closing movement of the actuator.
  • the valve or digital valve according to the invention has an actuator movably mounted rotatably in a valve body for opening / closing a fluid passage through the valve. Furthermore, this valve or digital valve comprises a fluid idkanal such that the actuator alternately opens and closes the fluid passage with alternating rotations in a rotational direction or opposite directions of rotation and vice versa.
  • the respective actuator of the valve or digital valve is at least partially rotationally symmetrical. This relates in particular to at least one sealing region of the adjusting member, which is preferably cylindrical.
  • Such an inventive rotary cylinder lift valve (essentially first variant of the invention) or rotary cylinder valve (essentially second variant of the invention) offers a possibility preferably digital control in a compact space for a variety of applications in cooling circuits or
  • a sliding track can be used for a variable and independent pending control characteristic for the opening and closing of the valve or digital valve can be realized.
  • the translation device of the valve or of the digital valve has mutually complementary translation devices which, in particular due to their geometry, the translational or the rotational opening / closing movement of the actuator impose or impose the rotational or a translational component
  • the valve or the digital valve has a coil device with at least two mutually complementary coils and the actuator instead of a solenoid, a rotary magnet.
  • the coil device can be energized electrically in such a way that the actuator can be moved to continued rotation in one direction of rotation or in opposite directions of rotation due to its rotary magnet.
  • the translation devices of the translation device can be, for example, a slide track and a slide pin or sliding block, and / or they can be complementary mold sections on the actuator and on the valve body or another device of the valve.
  • the translation device may be a guide arrangement, which guides the actuator in the valve body in rotational and / or translational movement direction.
  • the valve or the digital valve can be designed such that the actuator has the slide pin or sliding block, and the valve body has the corresponding track path.
  • this is also reversible, in which case the valve body has the slide pin or sliding block, and the actuator has the corresponding slide track.
  • the slide track may have a plurality, in particular two, two times two or four substantially identical sections, which preferably are arranged regularly at the respective circumference in the interior of the valve seat. body or outside of the actuator are arranged.
  • a portion of the slide track, which causes an opening of the actuator have a different configuration, as a portion of the slide track, which causes a closing of the actuator.
  • FIG. 1 shows a two-dimensional, central sectional view of a first variant of a valve or digital valve according to the invention in a closed position, wherein reference numerals for a second variant according to the invention are shown in parentheses;
  • Fig. 2 is an analogous to Fig. 1 representation of the valve or digital valve, however, in its open position, again the reference numerals for the second variant of the invention are shown in parentheses;
  • FIG 3 shows a first embodiment according to the invention of a slide track of the first variant of the valve or digital valve shown unwound in a plane
  • FIG. 4 shows a second embodiment according to the invention of a slide track of the first variant of the valve or digital valve shown unwound in a plane.
  • the invention should not be limited to such an application, but should be applicable to all controls, controls, interconnections, etc. of fluid flows.
  • the invention z. B. especially applicable to fluid flow in a heating, cooling and / or refrigerant circuit with any refrigerant or refrigerant.
  • the two variants, embodiments of the two variants and embodiments to combine the invention.
  • the invention is applicable to digitally operating valves for switching on / off a fluid volume flow, but can also be applied to other valves, such. B. proportional valves. The following statements relate initially to both variants of the invention.
  • the valve 1 according to the invention (see FIGS. 1 and 2), which can also be referred to as digital valve 1 or binary valve 1, comprises a valve body 20 with a fluid passage 22 passing through it and an actuator 10 rotatably mounted in the valve body 20 and having a fluid channel 12 passing therethrough ,
  • the fluid passage 22 of the valve body 20 and / or the fluid channel 12 of the actuator 10 is preferably formed as a through hole 12, 22.
  • the valve body 20 can also be designated, for example, as a valve housing 20 and the actuator 12 can also be designated as a valve member 10.
  • the actuator 10 For opening / closing the fluid passage 22, the actuator 10 is rotated about its longitudinal axis L (see below), so that according to the invention of a rotary cylinder-lift valve 1 (substantially the first variant of the invention) or rotary cylinder valve 1 (substantially second variant of the invention) can be spoken.
  • the actuator 10 is mounted around the longitudinal axis L, which is preferably substantially perpendicular to a flow direction of a fluid through the valve 1, in particular both possible directions of rotation preferably rotatable by more than 360 ° in the valve body 20, so that in a complete rotational movement of Actuator 10 in the valve body 20, the actuator 10, the fluid passage 22 of the valve body 20 is blocked twice and releases twice.
  • the valve 1 or its actuator 10 is switched in 90 ° - rotations. This is to be understood by a rotation, a rotary movement, followed by a stop of the actuator 10, wherein in a complete turning around the actuator 10 about its longitudinal axis L, the actuator 10 preferably four times stops while the valve 1 opens twice and closes twice.
  • the fluid channel 12 of the actuator 10 may further have a plurality of inlet openings and / or outlet openings and / or fluid channels 12 (in the Drawing not shown). This may also apply to the valve body 20.
  • the actuator 10 is at least partially rotationally symmetrical, wherein at least one sealing region of the actuator 10 is preferably cylindrical. If the valve 1 operates as a digital valve 1, then the actuator 10 opens or closes the fluid passage 22 substantially completely after a rotation, ie preferably a 90 ° rotational movement, of the actuator 10.
  • the actuator 10 preferably has at least one centering, in particular besides a centering via a sealing surface of the actuator 10, by means of centering devices 44, 45, in particular by means of a centering pin 44 and a centering recess 45, which the actuator 10 at least one, preferred centered on both end faces of the actuator 10.
  • the valve body 20 at least one centering recess 45 and the actuator 10 at least one complementary centering pin 44, and / or vice versa.
  • such a centering device can form a translation device 40 for the actuator 10, wherein at least one centering pin 44 and at least one centering recess 45 form transmission devices 44, 45 of the transmission device 40 (see below).
  • the actuator 10 preferably away from its fluid channel 12, a solenoid 14, the actuator 10 moves translationally when electrical energization of a coil 30, so a valve actuator 30 of the valve 1, d. H. raising.
  • the valve 1 is constructed such that the coil 30 surrounds the solenoid 14 of the actuator 10 in all positions of the actuator 10 in the circumferential direction, wherein the actuator 10 against its stroke direction, in particular by means of a spring 50 and a compression spring 50, is mechanically biased.
  • the valve 1 has, opposite to a longitudinal end of the actuator 10, which is located inside the coil 30, a mechanical damping 60.
  • the valve drive 30 and the actual actuator 10 are preferably separated from each other in a fluid-mechanical manner by means of a separating membrane.
  • the actuator 10 preferably away from its fluid channel 12, a rotary magnet 16, the electric current of a coil means 30 (valve drive 30) of the valve 1, the actuator 10 rotatably moved, that rotates about its longitudinal axis L.
  • the valve 1 is constructed such that the coil device 30 surrounds the rotary magnet 16 of the actuator 10 in all positions of the actuator 10 in the circumferential direction, wherein the actuator 10 is preferably not biassed mechanically.
  • the coil device 30 has at least two coils 32, 33, which are preferably arranged offset by 90 ° to each other, so that depending on an electrical energization of a coil 32, 33, the rotary magnet 16 is magnetically attracted and continues to rotate 90 °.
  • a combined translational-rotational or axial-rotational movement of the actuator 10 takes place, which is preferably realized by a translation device 40 of the valve 1.
  • the translation device 40 gives the initial translational movement of the actuator 10 a rotational component. This can also be used in the second embodiment of the invention, wherein from the rotational movement of the actuator 10 results in a translational movement.
  • the translation device 40 preferably encompassed by the actuator 10 and the valve body 20 complementary to each other.
  • a gate assembly or a guide arrangement between the actuator 10 and the valve body 20 may be provided or formed.
  • a gate arrangement is used, wherein preferably the actuator 10 and preferably the valve body 20 having mutually corresponding link devices 42, 43, preferably a link pin 42 or sliding block 42 or guide pin 42 and a slide track 43 and 43sammlung ,
  • FIGS. 1 and 2 show, suggestively, the scenes tap 42 on the outer circumference of the actuator 10, that is, that the sectional view of Fig. 1 and 2 in this area a plan view of the slide pin 42 and no sectional view. It is preferred that the slide pin
  • the mutually complementary translation devices 42, 43 in particular the link devices 42, 43, provided away from an opening cross-section of the actuator 10 and the valve body 20.
  • the slide track 43 or the slide pins 42 with the respective part integrally, d. H. materially integral, is formed. These are as mentioned above preferred the actuator 10 and the valve body 20.
  • the slide track 43 or the slide pin 42 may be formed as an insertion part of the valve body 20 and the actuator 10. In this case, it is preferable that the valve body 20 is injection-molded with the integral slide track 43, or the slide track 43 is an insert part for the valve body 20.
  • the slide track 43 preferably over an entire inner or outer circumference forced leads, whereby the actuator 10 relative to the valve body 10 performs a certain translational-rotational movement, the latest, depending on the design of the slide track 43, after a 360 ° rotation of the actuator 10 repeatedly.
  • the slide track 43 is preferably designed such that such a movement is repeated after a rotation of the actuator 10 of 90 °, 180 ° or 270 °.
  • the slide track 43 a plurality, for. B. two, three, two times two (see Fig. 4) or four (see Fig. 3) have substantially identical sections, which are preferably arranged regularly on the circumference, wherein sections for closing the valve 1 may have other configurations , as sections for opening the valve 1.
  • the slide track 43 is in particular designed such that these and / or a first and / or a second mathematical derivative of a function of the preferably idealized slide track 43, preferably apart from rest positions of the actuator 10 in the valve 1, is free of points of discontinuity.
  • a curvature of the slide track 43 changes in transition regions between straight and arcuate areas in particular continuously, preferably linear.
  • the cou- The trace of lanes 43 is preferably formed in sections by straight sections and / or bends, in particular clothoids, cubic parabolas and / or sinusoids.
  • the slide track 43 have a comparatively small pitch, wherein the slope of the slide track 43 be substantially zero immediately before the onset of opening and / or directly after the closing of the valve 1 can. Furthermore, the slope of the slide track 43 at the end and / or during the opening / closing of the valve 1 may be comparatively high or maximum.
  • the first embodiment (see also Figs. 1 and 2) teaches a rotary cylinder solenoid valve 1 with a rotationally symmetrical cylinder-pointing actuator 10 with a through hole 12 and a crank pin 42. Further, the valve 1, a valve housing 20 with a arranged on four times 90 ° on the circumference slide track 43, wherein the slide track 43 is used to open / close the valve 1, d. H. twice open / close per complete revolution of the actuator 10 with respect to the longitudinal axis L. The cylinder of the actuator 10 is connected directly to the solenoid 14, wherein the
  • Actuator 10 is guided on the front side via centering pins 44.
  • the necessary to adjust the actuator 10 coil 30 encloses the solenoid 14 and is statically decoupled from a medium or fluid.
  • the solenoid 14 and thus the (rotary) cylinder (actuator 10) is adjusted by the link pin 42 and the slide track 43 in a combined translational-rotational movement.
  • the valve 1 remains electrically open or closed.
  • the second embodiment (not shown in the drawing) teaches a double rotary cylinder solenoid valve 1 according to the first embodiment, wherein the valve 1 has two inputs and one output and one and two outputs for the medium or fluid.
  • the two channels are rigidly interconnected. It is also possible to use the rotary cylinder
  • Hubmagnet valve 1 form as a double valve (in the drawing also not shown), wherein two superimposed valve body 20 are interconnected rigidly.
  • both valve bodies 20 it is possible for both valve bodies 20 to open or close substantially simultaneously, ie to have fluid passages 22 arranged mainly in parallel. It is also possible to provide the fluid passages 22 at an angle to each other, so that when switching the valve 1, for example, a fluid passage 22 is opened and the other fluid passage 22 is closed.
  • the third embodiment (see also reference numerals in parentheses of FIGS. 1 and 2) teaches a rotary cylinder (lift) valve 1 according to the first embodiment, wherein a rotary movement of the actuator 10 is preferably purely rotational and a shift gate assembly in the valve 1 can be omitted.
  • the rotary cylinder 10 (actuator 10) has a magnetized "head, which is adjustable via two offset by 90 ° coils 32, 33. By an alternating actuation of the two coils 32, 33 of the rotary cylinder 10 is moved in each case in a defined and a coil 32, 33 associated position; z. B. first coil 32 is electrically energized and second coil 33 is not energized.
  • the fourth embodiment (not shown in the drawing) of the invention teaches a combination of a valve 1 according to the invention and a rotary cylinder solenoid valve 1 according to the invention or a rotary cylinder (lift) valve 1 with a pump, in particular a water pump as a complete Control or regulation system for a wide variety of refrigeration or refrigerant cycle applications in the automotive and non-automotive sector, eg. B. the heating technology.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil (1), insbesondere ein Digitalventil (1), zur Beeinflussung eines Fluidvolumenstroms in einem Heiz-, Kühl- und/oder Kältemittelkreislauf, bevorzugt einem Kühlwasserkreislauf eines Kraftfahrzeugs, mit einem in einem Ventilkörper (20) translatorisch bewegbar gelagerten Stellglied (10) zum Öffnen/Schließen einer Fluidpassage (22) durch das Ventil (1) hindurch, wobei das Ventil (1) eine Übersetzungseinrichtung (40) aufweist, welche einer translatorischen Öffnungs-/Schließbewegung des Stellglieds (10) eine rotatorische Komponente zum Öffnen/Schließen der Fluidpassage (22) aufprägt. Ferner betrifft die Erfindung ein Digitalventil (1) zum Ein-/Ausschalten eines Fluidvolumenstroms in einem Heiz-, Kühl- und/oder Kältemittelkreislauf, bevorzugt einem Kühlwasserkreislauf eines Kraftfahrzeugs, mit einem in einem Ventilkörper (20) rotatorisch bewegbar gelagerten Stellglied (10) zum Öffnen/Schließen einer Fluidpassage (22) durch das Ventil (1) hindurch, wobei das Ventil (1) einen Fluidkanal (12) derart aufweist, dass das Stellglied (10) bei fortgesetzten Drehungen in eine Drehrichtung oder einander entgegengesetzte Drehrichtungen die Fluidpassage (22) abwechselnd öffnet und schließt bzw. schließt und öffnet. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Pumpe, insbesondere eine Wasserpumpe, wobei die Pumpe bzw. die Wasserpumpe ein erfindungsgemäßes Ventil (1), insbesondere ein erfindungsgemäßes Digitalventil (1), aufweist.

Description

Beschreibung
Titel
Ventil, insbesondere Digitalventil, sowie Pumpe, insbesondere Wasserpumpe
Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere ein Digitalventil, zur Beeinflussung eines Fluidvolumenstroms in einem Heiz-, Kühl- und/oder Kältemittelkreislauf, bevorzugt einem Kühlwasserkreislauf eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Digitalventil zum Ein-/Ausschalten eines Fluidvolumenstroms in einem Heiz-, Kühl- und/oder Kältemittelkreislauf, bevorzugt einem Kühlwasserkreislauf eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Pumpe, insbesondere einer Wasserpumpe.
Stand der Technik
In einem Kühlkreislauf mit einem flüssigen Kühlmedium, z. B. ein Wasser-Glykol- Gemisch mit einem variablen Mischungsverhältnis für Kraftfahrzeuge, werden diverse Ventile oder Stellglieder zur Steuerung, Regelung und Verschaltung der einzelnen Kreisläufe des Kühlkreislaufs eingesetzt. Hierbei kommen sowohl anzusteuernde bzw. einzuregelnde Digitalventile als auch kontinuierlich zu steuernde bzw. zu regelnde Proportionalventile zum Einsatz, wobei man passive und aktive Stellglieder bzw. fremd- (Thermostate) oder elektrisch erregbare und mechanisch betätigbare Stellglieder solcher Ventile unterscheidet. In der Regel werden für die weit verbreitet eingesetzten Digitalventile reversible, d. h. hin- und hergehende Stellglieder verwendet, wie z. B. Hubmagnet-Ventile mit Kegelsitzgeometrie. Solche Stellglieder sind elektrisch, elektromotorisch, hydraulisch oder auch mechanisch antreibbar.
Aufgabenstellung Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Ventil, insbesondere ein verbessertes Digitalventil, zur Beeinflussung bzw. zum Ein-/Ausschalten eines Flu- idvolumenstroms in einem Heiz-, Kühl- und/oder Kältemittelkreislauf, bevorzugt einem Kühlwasserkreislauf eines Kraftfahrzeugs, anzugeben. Hierbei soll das er- findungsgemäße Ventil Nachteile von digital schaltenden Hubmagnet-Ventilen - wie z. B. Druckstöße bzw. Druckpulsationen, insbesondere während eines Schließvorgangs des Ventils, eine lastfreie Positionierung eines Stellglieds des Ventils, eine fehlende Regelcharakteristik, etc. - vermeiden. Hierbei soll es insbesondere möglich sein, einem Digitalventil eine gewisse Steuer- bzw. Regelcha- rakteristik zu verleihen. Ferner soll das erfindungsgemäße Ventil einfach und klein aufgebaut und kostengünstig in der Herstellung sein.
Offenbarung der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung wird mittels eines Ventils, insbesondere eines Digitalventils, zur Beeinflussung eines Fluidvolumenstroms in einem Heiz-, Kühl- und/oder Kältemittelkreislauf, bevorzugt einem Kühlwasserkreislauf eines Kraftfahrzeugs, gemäß Anspruch 1 ; mittels eines Digitalventils zum Ein-/Ausschalten eines Fluidvolumenstroms in einem Heiz-, Kühl- und/oder Kältemittelkreislauf, be- vorzugt einem Kühlwasserkreislauf eines Kraftfahrzeugs, gemäß Anspruch 2; und einer Pumpe, insbesondere einer Wasserpumpe, mit einem erfindungsgemäßen Ventil, insbesondere einem erfindungsgemäßen Digitalventil, gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung.
Die vorliegende Erfindung offenbart im Gegensatz zum Stand der Technik ein kontinuierlich zu schaltendes und bevorzugt unidirektional arbeitendes Alternativkonzept für ein Ventil, insbesondere ein Digitalventil, welches Vorteile eines Hub- magnet-Ventils mit Vorzügen eines bevorzugt zu regelnden Drehzylinder-Ventils verbindet und damit einen sowohl in wirtschaftlicher als auch in technischer Hinsicht vorteilhaften Lösungsansatz bietet. Die Erfindung ist hierbei insbesondere auf digitale und elektrisch erregte Stellglieder bzw. digitale und elektrisch erregte Ventile anwendbar. In einer ersten Variante der Erfindung weist das Ventil bzw. Digitalventil ein in einem Ventilkörper translatorisch bewegbares Stellglied zum Öffnen/Schließen einer Fluidpassage durch das Ventil hindurch auf. Ferner umfasst das Ventil bzw. Digitalventil eine Übersetzungseinrichtung, welche einer translatorischen Öff- nungs-/Schließbewegung des Stellglieds eine rotatorische Komponente zum Öffnen/Schließen der Fluidpassage aufprägt. In einer zweiten Variante weist das erfindungsgemäße Ventil bzw. Digitalventil ein in einem Ventilkörper rotatorisch bewegbar gelagertes Stellglied zum Öffnen/Schließen einer Fluidpassage durch das Ventil hindurch auf. Ferner umfasst dieses Ventil bzw. Digitalventil einen Flu- idkanal derart, dass das Stellglied bei fortgesetzten Drehungen in eine Drehrichtung oder einander entgegengesetzte Drehrichtungen die Fluidpassage abwechselnd öffnet und schließt bzw. umgekehrt. Hierbei ist das jeweilige das Stellglied des Ventils bzw. Digitalventils wenigstens abschnittsweise rotationssymmetrisch ausgebildet. Dies betrifft insbesondere wenigstens einen Dichtbereich des Stell- glieds, der bevorzugt zylinderförmig ausgebildet ist.
Ein solches erfindungsgemäßes Drehzylinder-Hubventil (im Wesentlichen erste Variante der Erfindung) bzw. Drehzylinder-Ventil (im Wesentlichen zweite Variante der Erfindung) bietet eine Möglichkeit bevorzugt digitale Regelungen in einem kompakten Bauraum für eine Vielzahl von Anwendungen in Kühlkreisläufen oder
Kühlmittelkreisläufen zu realisieren. Es ist natürlich möglich, die Erfindung auf andere Fluidanwendungen zu übertragen. Durch eine erfindungsgemäße Kombination von positiven Eigenschaften einer bevorzugt digitalen Hubmagnet-Ventiltechnik auf der einen mit einer Drehzylinder-Ventiltechnik auf der anderen Seite, entsteht eine kostengünstige, bauraumoptimierte und dem Stand der Technik gegenüber überlegene technische Lösung für Ventile. Insbesondere ist die Erfindung bei allen Ventilen in temperaturgeregelten Kreisläufen mit flüssigen Medien und einer digitalen Regelstrategie anwendbar. Hierbei werden Nachteile bekannter Hubmagnet-Ventile - wie z. B. Erzeugung von Druckstößen bzw. Druckpulsationen, insbesondere während eines Schließvorgangs des Ventils bzw. Digitalventils, eine lastfreie Positionierung des Stellglieds des Ventils bzw. Digitalventils, eine fehlende Regelcharakteristik, etc. - durch ein Drehzylinder-Ventilprinzip vermieden und gemäß der Erfindung mit den Vorteilen der„einfachen" Hubmagnet-Ventiltechnik verbunden. Darüber hinaus kann über eine Kulissenbahn (siehe unten) eine variable und voneinander unab- hängige Regelcharakteristik für das Öffnen und das Schließen des Ventils bzw. Digitalventils realisiert werden. Ferner ist ein Stromverbrauch des erfindungsgemäßen Ventils bzw. Digitalventils mit vergleichbaren Ventilen aus dem Stand der Technik, wie z. B. einem digitalen Hubmagnet-Ventil, gering, da das Ventil nur im Schalt- bzw. Stellfall bestromt werden muss, in den zeitlich langen Phasen dazwischen muss das erfindungsgemäße Ventil nicht bestromt sein.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weist die Übersetzungseinrichtung des Ventils bzw. des Digitalventils zueinander komplementäre Überset- Zungsvorrichtungen auf, welche, insbesondere aufgrund ihrer Geometrie, der translatorischen oder der rotatorischen Öffnungs-/Schließbewegung des Stellglieds die rotatorische bzw. eine translatorische Komponente aufprägt bzw. aufprägen. Ferner weist in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung das Ventil bzw. das Digitalventil eine Spuleneinrichtung mit wenigstens zwei zueinander komplementären Spulen und das Stellglied statt einem Hubmagnet, einen Rotationsmagnet auf. Hierbei ist die Spuleneinrichtung derart elektrisch bestrombar, dass das Stellglied aufgrund seines Rotationsmagneten zu fortgesetzten Drehungen in die eine Drehrichtung oder in einander entgegengesetzte Drehrichtungen bewegbar ist.
Die zueinander komplementären und erfindungsgemäßen Übersetzungsvorrichtungen der Übersetzungseinrichtung können beispielsweise eine Kulissenbahn und ein Kulissenzapfen oder Kulissenstein sein, und/oder sie können zueinander komplementäre Formabschnitte am Stellglied und am Ventilkörper oder einer an- deren Vorrichtung des Ventils sein. Ferner kann die Übersetzungseinrichtung eine Führungsanordnung sein, welche das Stellglied im Ventilkörper in rotatorischer und/oder translatorischer Bewegungsrichtung führt. Hierbei kann das Ventil bzw. das Digitalventil derart ausgebildet sein, dass das Stellglied den Kulissenzapfen oder Kulissenstein, und der Ventilkörper die dazu korrespondierende Ku- lissenbahn aufweist. Dies ist natürlich auch umkehrbar, wobei dann der Ventilkörper den Kulissenzapfen oder Kulissenstein, und das Stellglied die dazu korrespondierende Kulissenbahn aufweist.
In Ausführungsformen der Erfindung kann die Kulissenbahn eine Mehrzahl, ins- besondere zwei, zwei mal zwei oder vier im Wesentlichen identische Abschnitte aufweisen, die bevorzugt regelmäßig am betreffenden Umfang innen im Ventil- körper oder außen am Stellglied angeordnet sind. Hierbei kann ein Abschnitt der Kulissenbahn, welcher ein Öffnen des Stellglieds verursacht, eine unterschiedliche Ausgestaltung besitzen, als ein Abschnitt der Kulissenbahn, welcher ein Schließen des Stellglieds hervorruft.
Kurzbeschreibung der Figuren
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In den schematischen Figuren der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine zweidimensionale, zentrale Schnittansicht einer ersten Variante eines erfindungsgemäßen Ventils bzw. Digitalventils in einer Schließstellung, wobei Bezugszeichen für eine zweite erfindungsgemäße Variante in Klammern dargestellt sind;
Fig. 2 eine zur Fig. 1 analoge Darstellung des Ventils bzw. Digitalventils jedoch in dessen Offenstellung, wobei wiederum die Bezugszeichen für die zweite Variante der Erfindung in Klammern dargestellt sind;
Fig. 3 eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform einer in einer Ebene abgewickelt dargestellten Kulissenbahn der ersten Variante des Ventils bzw. Digitalventils; und
Fig. 4 eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform einer in einer Ebene abgewickelt dargestellten Kulissenbahn der ersten Variante des Ventils bzw. Digitalventils.
Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden werden zwei Varianten und eine Mehrzahl von Ausführungsformen der Erfindung, insbesondere für einen Kühlwasserkreislauf eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungs- und/oder Elektromotor näher erläutert. Die Erfindung soll jedoch nicht auf eine solche Anwendung beschränkt sein, sondern soll auf sämtliche Steuerungen, Regelungen, Verschaltungen etc. von Fluidströmen anwendbar sein. So ist die Erfindung z. B. insbesondere auch auf Fluidstrome in einem Heiz-, Kühl- und/oder Kältemittelkreislauf mit einem beliebigen Kühl- bzw. Kältemittel anwendbar. Ferner ist es gemäß der Erfindung möglich, die beiden Varianten, Ausführungsformen der beiden Varianten und Ausführungsbeispiele der Erfindung zu kombinieren. Bevorzugt ist die Erfindung auf digital arbeitende Ventile zum Ein-/Ausschalten eines Fluidvolumenstroms anwendbar, kann aber auch auf andere Ventile, wie z. B. Proportionalventile, angewendet werden. Die Folgenden Ausführungen beziehen sich zunächst auf beide Varianten der Erfindung.
Das erfindungsgemäße Ventil 1 (siehe Fig. 1 und 2), das auch als Digitalventil 1 oder Binärventil 1 bezeichnet werden kann, umfasst einen Ventilkörper 20 mit einer hindurchgehenden Fluidpassage 22 und ein im Ventilkörper 20 drehbar gelagertes Stellglied 10, das einen hindurchgehenden Fluidkanal 12 aufweist. Hierbei ist die Fluidpassage 22 des Ventilkörpers 20 und/oder der Fluidkanal 12 des Stellglieds 10 bevorzugt als eine Durchgangsbohrung 12, 22 ausgebildet. Der Ventilkörper 20 ist beispielsweise auch als Ventilgehäuse 20 und das Stellglied 12 auch als Ventilglied 10 bezeichenbar. Zum Öffnen/Schließen der Fluidpassage 22 wird das Stellglied 10 um seine Längsachse L gedreht (siehe unten), so dass gemäß der Erfindung von einem Drehzylinder-Hubventil 1 (im Wesentlichen die erste Variante der Erfindung) oder Drehzylinder-Ventil 1 (im Wesentlichen die zweite Variante der Erfindung) gesprochen werden kann.
Das Stellglied 10 ist um die Längsachse L, welche bevorzugt im Wesentlichen senkrecht auf einer Durchflussrichtung eines Fluids durch das Ventil 1 hindurch steht, in insbesondere beide möglichen Drehrichtungen bevorzugt um mehr als 360° drehbar im Ventilkörper 20 gelagert, so dass bei einer vollständigen Drehbewegung des Stellglieds 10 im Ventilkörper 20, das Stellglied 10 die Fluidpassage 22 des Ventilkörpers 20 zweimal versperrt und zweimal freigibt. Gemäß der Erfindung ist es bevorzugt, dass das Ventil 1 bzw. dessen Stellglied 10 in 90°- Drehungen geschaltet wird. Hierbei soll unter einer Drehung eine Drehbewegung, mit einem anschließendem Stopp des Stellglieds 10 verstanden werden, wobei bei einem vollständigen Herumdrehen des Stellglieds 10 um seine Längsachse L, das Stellglied 10 bevorzugt viermal stoppt und dabei das Ventil 1 zweimal öffnet und zweimal schließt. Es ist natürlich auch möglich, das Stellglied 10 nicht immer in eine Drehrichtung weiterzudrehen, sondern ggf. alternierend in beide Drehrichtungen. Der Fluidkanal 12 des Stellglieds 10 kann ferner eine Mehrzahl von Eingangsöffnungen und/oder Ausgangsöffnungen und/oder Fluidkanälen 12 besitzen (in der Zeichnung nicht dargestellt). Dies kann auch auf den Ventilkörper 20 zutreffen. Des Weiteren ist das Stellglied 10 wenigstens abschnittsweise rotationssymmetrisch ausgebildet, wobei wenigstens ein Dichtbereich des Stellglieds 10 bevorzugt zylinderförmig ausgebildet ist. Arbeitet das Ventil 1 als ein Digitalventil 1 , so öffnet bzw. schließt das Stellglied 10 die Fluidpassage 22 nach einer Drehung, also bevorzugt einer 90°-Drehbewegung, des Stellglieds 10 im Wesentlichen vollständig.
Bevorzugt weist das Stellglied 10 wenigstens eine Zentrierung, insbesondere ne- ben einer Zentrierung über eine Dichtfläche des Stellglieds 10, mittels Zentriereinrichtungen 44, 45, insbesondere mittels eines Zentrierstifts 44 und einer Zent- rierausnehmung 45 auf, welche das Stellglied 10 an wenigstens einer, bevorzugt beiden Stirnseiten des Stellglieds 10 zentriert. Hierfür weist der Ventilkörper 20 wenigstens eine Zentrierausnehmung 45 und das Stellglied 10 wenigstens einen dazu komplementären Zentrierstift 44, und/oder umgekehrt auf. Hierbei kann eine solche Zentrierung eine Übersetzungseinrichtung 40 für das Stellglied 10 bilden, wobei wenigstens ein Zentrierstift 44 und wenigstens eine Zentrierausnehmung 45 Übersetzungsvorrichtungen 44, 45 der Übersetzungseinrichtung 40 ausbilden (siehe unten).
Bei der ersten Variante der Erfindung weist das Stellglied 10 bevorzugt abseits seines Fluidkanals 12, einen Hubmagnet 14 auf, der bei elektrischer Bestromung einer Spule 30, also einem Ventilantrieb 30 des Ventils 1 das Stellglied 10 translatorisch bewegt, d. h. anhebt. Hierbei ist es bevorzugt, dass das Ventil 1 derart aufgebaut ist, dass die Spule 30 den Hubmagnet 14 des Stellglieds 10 in sämtlichen Positionen des Stellglieds 10 in Umfangsrichtung umgibt, wobei das Stellglied 10 entgegen seiner Hubrichtung, insbesondere mittels einer Feder 50 bzw. einer Druckfeder 50, mechanisch vorgespannt ist. Ferner besitzt das Ventil 1 gegenüberliegend zu einem Längsende des Stellglieds 10, welches sich innerhalb der Spule 30 befindet, eine mechanische Dämpfung 60. Der Ventilantrieb 30 und das eigentliche Stellglied 10 sind bevorzugt mittels einer Trennmembran fluidme- chanisch voneinander getrennt.
Bei der zweiten Variante der Erfindung weist das Stellglied 10 bevorzugt abseits seines Fluidkanals 12, einen Rotationsmagnet 16 auf, der bei elektrischer Bestromung einer Spuleneinrichtung 30 (Ventilantrieb 30) des Ventils 1 das Stellglied 10 rotatorisch bewegt, d. h. um seine Längsachse L dreht. Hierbei ist es ebenfalls bevorzugt, dass das Ventil 1 derart aufgebaut ist, dass die Spuleneinrichtung 30 den Rotationsmagnet 16 des Stellglieds 10 in sämtlichen Positionen des Stellglieds 10 in Umfangsrichtung umgibt, wobei das Stellglied 10 bevorzugt mecha- nisch nicht vorgespannt ist. Die Spuleneinrichtung 30 weist wenigstens zwei Spulen 32, 33 auf, die bevorzugt um 90° versetzt zueinander angeordnet sind, so dass je nach einer elektrischen Bestromung einer Spule 32, 33, der Rotationsmagnet 16 magnetisch angezogen wird und sich um 90° weiterdreht. Bevorzugt findet beim Bewegen des Stellglieds 10 der ersten Variante der Erfindung eine kombinierte translatorisch-rotatorische bzw. axial-rotatorische Bewegung des Stellglieds 10 statt, was bevorzugt durch eine Übersetzungseinrichtung 40 des Ventils 1 realisiert ist. Die Übersetzungseinrichtung 40 verleiht der initial translatorischen Bewegung des Stellglieds 10 eine rotatorische Komponente. Dies kann auch bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung angewendet werden, wobei hier aus der Rotationsbewegung des Stellglieds 10 eine translatorische Bewegung resultiert.
Hierfür weist die Übersetzungseinrichtung 40 bevorzugt Übersetzungsvorrichtun- gen 44, 45 auf, die am Stellglied 10 und am Ventilkörper 20 zueinander komplementär vorgesehen sind. Als Übersetzungseinrichtung 40 kann eine Kulissenanordnung oder eine Führungsanordnung zwischen dem Stellglied 10 und dem Ventilkörper 20 vorgesehen oder ausgebildet sein. Ferner sind für die Übersetzungseinrichtung 40 z. B. komplementäre Formabschnitte am Stellglied 10 und am Ventilkörper 20 oder einer anderen Vorrichtung des Ventils 1 anwendbar. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kommt eine Kulissenanordnung zur Anwendung, wobei bevorzugt das Stellglied 10 und bevorzugt der Ventilkörper 20 miteinander korrespondierende Kulisseneinrichtungen 42, 43, bevorzugt einen Kulissenzapfen 42 bzw. Kulissenstein 42 bzw. Führungsdorn 42 und eine Kulissenbahn 43 bzw. Führungskulisse 43 aufweisen.
Bevorzugt befindet sich innen am/im Ventilkörper 20 die bevorzugt vollständig umlaufende Kulissenbahn 43. Siehe hierzu die Abwicklungen solcher Kulissenbahnen in den Fig. 3 und 4. Außen am Stellglied 10 befindet sich der davon be- vorzugt radial wegstehende Kulissenzapfen 42. Dies kann jedoch auch umgekehrt ausgebildet sein. Die Fig.1 und 2 zeigen andeutungsweise den Kulissen- zapfen 42 am äußeren Umfang des Stellglieds 10, d. h. dass das Schnittbild der Fig. 1 und 2 in diesem Bereich eine Draufsicht auf den Kulissenzapfen 42 zeigt und keine Schnittdarstellung. Hierbei ist es bevorzugt, dass der Kulissenzapfen
42 seitlich abseits eines Öffnungsquerschnitts des Fluidkanals 12 des Stellglieds 10 vorgesehen ist.
Gemäß der Erfindung sind die zueinander komplementären Übersetzungsvorrichtungen 42, 43, insbesondere die Kulisseneinrichtungen 42, 43, abseits von einem Öffnungsquerschnitt des Stellglieds 10 und des Ventilkörpers 20 vorgesehen. Be- vorzugt ist es, dass die Kulissenbahn 43 oder der Kulissenzapfen 42 mit dem jeweiligen Teil integral, d. h. stofflich einstückig, ausgebildet ist. Dies sind wie oben schon angesprochen bevorzugt das Stellglied 10 bzw. der Ventilkörper 20. Ferner kann die Kulissenbahn 43 oder der Kulissenzapfen 42 als ein Einsetzteil des Ventilkörpers 20 bzw. des Stellglieds 10 ausgebildet sein. Hierbei ist es bevor- zugt, dass der Ventilkörper 20 mit der integralen Kulissenbahn 43 spritzgegossen ist, oder die Kulissenbahn 43 ist ein Einlegeteil für den Ventilkörper 20.
Im Ventil 1 ist gemäß der Erfindung der Kulissenzapfen 42 in der Kulissenbahn
43 bevorzugt über einen gesamten Innen- bzw. Außenumfang hinweg zwangsge- führt, wodurch das Stellglied 10 gegenüber dem Ventilkörper 10 eine bestimmte translatorisch-rotatorische Bewegung ausführt, die sich spätestens, je nach Gestaltung der Kulissenbahn 43, nach einer 360°-Rotation des Stellglieds 10 wiederholt. Bevorzugt ist die Kulissenbahn 43 jedoch derart ausgestaltet, dass sich eine solche Bewegung nach einer Rotation des Stellglieds 10 von 90°, 180° oder 270° wiederholt. So kann die Kulissenbahn 43 eine Mehrzahl, z. B. zwei, drei, zwei mal zwei (siehe Fig. 4) oder vier (siehe Fig. 3) im Wesentlichen identische Abschnitte aufweisen, die bevorzugt regelmäßig am betreffenden Umfang angeordnet sind, wobei Abschnitte für das Schließen des Ventils 1 andere Ausgestaltungen aufweisen können, als Abschnitte für das Öffnen des Ventils 1.
Die Kulissenbahn 43 ist insbesondere derart ausgestaltetet, dass diese und/oder eine erste und/oder eine zweite mathematische Ableitung einer Funktion der bevorzugt idealisierten Kulissenbahn 43, bevorzugt abgesehen von Ruhepositionen des Stellglieds 10 im Ventil 1 , frei von Unstetigkeitsstellen ist. Ein Krümmungs- verlauf der Kulissenbahn 43 ändert sich in Übergangsbereichen zwischen geraden und bogenförmigen Bereichen insbesondere stetig, bevorzugt linear. Die Ku- lissenbahn 43 ist dabei vorzugsweise abschnittsweise von geraden Abschnitten und/oder Bogen, insbesondere Klothoiden, kubischen Parabeln und/oder Sinu- soiden, gebildet. Ferner kann bei einem beginnenden und/oder endenden Öffnen/Schließen des Ventils 1 die Kulissenbahn 43 eine vergleichsweise geringe Steigung aufweisen, wobei die Steigung der Kulissenbahn 43 direkt vor dem beginnenden Öffnen und/oder direkt nach dem endenden Schließen des Ventils 1 im Wesentlichen null sein kann. Des Weiteren kann die Steigung der Kulissenbahn 43 beim endenden und/oder während des Öffnens/Schließens des Ventils 1 vergleichsweise hoch oder maximal sein. - Im Folgenden werden kurz vier Aus- führungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben. Die hierbei erläuterten Merkmale sind wiederum auf die anderen Ausführungsformen der Erfindung anwendbar.
Das erste Ausführungsbeispiel (siehe auch die Fig. 1 und 2) lehrt ein Drehzylinder-Hubmagnet-Ventil 1 mit einem einen rotationssymmetrischen Zylinder auf- weisenden Stellglied 10 mit einer Durchgangsbohrung 12 und einem Kulissenzapfen 42. Ferner weist das Ventil 1 ein Ventilgehäuse 20 mit einer auf viermal 90° am Umfang angeordneten Kulissenbahn 43 auf, wobei die Kulissenbahn 43 zum Öffnen/Schließen des Ventils 1 dient, d. h. zweimal Öffnen/Schließen je vollständiger Umdrehung des Stellglieds 10 bezüglich der Längsachse L. Der Zylin- der des Stellglieds 10 ist direkt mit dem Hubmagnet 14 verbunden, wobei das
Stellglied 10 stirnseitig über Zentrierstifte 44 geführt ist. Die zur Verstellung des Stellglieds 10 notwendige Spule 30 umschließt den Hubmagnet 14 und ist statisch von einem Medium bzw. Fluid entkoppelt. Während einer Aktivierung der Spule 30 wird der Hubmagnet 14 und damit der (Dreh-)Zylinder (Stellglied 10) durch den Kulissenzapfen 42 und die Kulissenbahn 43 in einer kombinierten translatorisch-rotatorischen Bewegung verstellt. Zeitlich nach einer Deaktivierung der Spule 30 und bis zu einem nächsten Stellbefehl bleibt das Ventil 1 elektrisch spannungsfrei geöffnet bzw. geschlossen. Das zweite Ausführungsbeispiel (in der Zeichnung nicht dargestellt) lehrt ein doppeltes Drehzylinder-Hubmagnet-Ventil 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei das Ventil 1 zwei Ein- und einen Ausgang bzw. einen Ein- und zwei Ausgänge für das Medium bzw. Fluid aufweist. Über eine geometrische Ausbildung des Hubzylinders des Stellglieds 10 und der Kulissenbahn 43 sind die bei- den Kanäle starr miteinander verschaltet. Es ist auch möglich, das Drehzylinder-
Hubmagnet-Ventil 1 als Doppelventil auszubilden (in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellt), wobei zwei übereinander liegende Ventilkörper 20 starr miteinander verschaltet sind. Hierbei ist es möglich, dass beide Ventilkörper 20 im Wesentlichen gleichzeitig öffnen bzw. schließen, d. h. hauptsächlich parallel angeordnete Fluidpassagen 22 besitzen. Es ist auch möglich, die Fluidpassagen 22 in einem Winkel zueinander vorzusehen, so dass beim Schalten des Ventils 1 beispielsweise eine Fluidpassage 22 geöffnet und die andere Fluidpassage 22 geschlossen wird.
Das dritte Ausführungsbeispiel (siehe auch Bezugszeichen in Klammern der Fig. 1 und 2) lehrt ein Drehzylinder-(Hub-)Ventil 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei eine Drehbewegung des Stellglieds 10 bevorzugt rein rotatorisch erfolgt und eine Schaltkulissenanordnung im Ventil 1 entfallen kann. Der Drehzylinder 10 (Stellglied 10) besitzt einen magnetisierten„Kopf, welcher über zwei um jeweils 90° versetzte Spulen 32, 33 verstellbar ist. Durch eine alternierende Betätigung der beiden Spulen 32, 33 wird der Drehzylinder 10 jeweils in eine definierte und einer Spule 32, 33 zugeordneten Position bewegt; z. B. erste Spule 32 elektrisch bestromt und zweite Spule 33 nicht bestromt.
Das vierte Ausführungsbeispiel (in der Zeichnung nicht dargestellt) der Erfindung lehrt eine Kombination eines erfindungsgemäßen Ventils 1 bzw. eines erfindungsgemäßen Drehzylinder-Hubmagnet-Ventils 1 bzw. eines Drehzylinder- (Hub-)Ventils 1 mit einer Pumpe, insbesondere einer Wasserpumpe als ein vollständiges Steuer- oder Regelsystem für verschiedenste Kühl- oder Kältemittelkreislauf-Anwendungen im Automotive und Non-Automotive-Bereich, z. B. der Heizungstechnik.

Claims

Ansprüche
1 . Ventil (1 ), insbesondere Digitalventil (1 ), zur Beeinflussung eines Fluidvolu- menstroms in einem Heiz-, Kühl- und/oder Kältemittelkreislauf, bevorzugt einem Kühlwasserkreislauf eines Kraftfahrzeugs, mit
einem in einem Ventilkörper (20) translatorisch bewegbar gelagerten Stellglied (10) zum Öffnen/Schließen einer Fluidpassage (22) durch das Ventil (1 ) hindurch, dadurch gekennzeichnet, dass
das Ventil (1 ) eine Übersetzungseinrichtung (40) aufweist, welche einer translatorischen Öffnungs-/Schließbewegung des Stellglieds (10) eine rotatorische Komponente zum Öffnen/Schließen der Fluidpassage (22) aufprägt.
2. Digitalventil (1 ) zum Ein-/Ausschalten eines Fluidvolumenstroms in einem Heiz-, Kühl- und/oder Kältemittelkreislauf, bevorzugt einem Kühlwasserkreislauf eines Kraftfahrzeugs, mit
einem in einem Ventilkörper (20) rotatorisch bewegbar gelagerten Stellglied (10) zum Öffnen/Schließen einer Fluidpassage (22) durch das Ventil (1 ) hindurch, dadurch gekennzeichnet, dass
das Ventil (1 ) einen Fluidkanal (12) derart aufweist, dass das Stellglied (10) bei fortgesetzten Drehungen in eine Drehrichtung oder einander entgegengesetzte Drehrichtungen die Fluidpassage (22) abwechselnd öffnet und schließt bzw. schließt und öffnet.
3. Ventil (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzungseinrichtung (40) des Ventils (1 ) zueinander komplementäre Übersetzungsvorrichtungen (42, 43; 44, 45) aufweist, welche, insbesondere aufgrund ihrer Geometrie, der translatorischen oder der rotatorischen Öffnungs-/Schließbewegung des Stellglieds (10) die rotatorische bzw. eine translatorische Komponente aufprägen.
4. Ventil (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (1 ) eine Spuleneinrichtung (30) mit wenigstens zwei zueinander komplementären Spulen (32, 33) und das Stellglied (10) einen Rotationsmagnet (16) aufweist, wobei
die Spuleneinrichtung (30) derart elektrisch bestrombar ist, dass das Stellglied (10) aufgrund seines Rotationsmagneten (16) zu fortgesetzten Drehungen in die eine oder einander entgegengesetzten Drehrichtungen bewegbar ist.
Ventil (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zueinander komplementären Übersetzungsvorrichtungen (42, 43; 44, 45) der Übersetzungseinrichtung (40):
eine Kulissenbahn (43) und ein Kulissenzapfen (42) oder Kulissenstein
(42) sind,
zueinander komplementäre Formabschnitte am Stellglied (10) und am Ventilkörper (20) oder einer anderen Vorrichtung des Ventils (1 ) sind, und/oder
eine Führungsanordnung ist, welche das Stellglied (10) im Ventilkörper (20) in rotatorischer und/oder translatorischer Bewegungsrichtung führt.
Ventil (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (10) den Kulissenzapfen (42) oder Kulissenstein (42) und der Ventilkörper (20) die dazu korrespondierende Kulissenbahn (43) aufweist, oder der Ventilkörper (20) den Kulissenzapfen (42) oder Kulissenstein (42) und das Stellglied (10) die dazu korrespondierende Kulissenbahn (43) aufweist.
Ventil (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenbahn (43) derart ausgestaltetet ist, dass:
diese und/oder eine erste und/oder eine zweite mathematische Ableitung einer Funktion der Kulissenbahn (43), bevorzugt abgesehen von einer vollständig offenen/geschlossenen Position des Stellglieds (10) im Ventil (1 ), frei von Unstetigkeitsstellen ist,
sich deren Krümmungsverlauf, bevorzugt in Übergangsbereichen zwischen geraden und bogenförmigen Bereichen, linear ändert, diese abschnittsweise von gerade Abschnitte und/oder Bogen, insbesondere Klothoiden, kubischen Parabeln und/oder Sinusoiden, gebildet ist, diese bei einem beginnenden und/oder endenden Öffnen/Schließen des
Ventils (1 ) eine vergleichsweise geringe Steigung aufweist,
die Steigung dieser direkt vor dem beginnenden oder direkt nach dem endenden Öffnen/Schließen des Ventils (1 ) im Wesentlichen null ist, und/oder
die Steigung dieser beim endenden und/oder während des Öffnens/Schließens des Ventils (1 ) vergleichsweise hoch oder im Wesentlichen maximal ist.
Ventil (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenbahn (43) eine Mehrzahl, insbesondere zwei, zwei mal zwei oder vier im Wesentlichen identische Abschnitte aufweist, die bevorzugt regelmäßig am betreffenden Umfang angeordnet sind, wobei ein Abschnitt der Kulissenbahn (43), welcher ein Öffnen des Stellglieds (10) verursacht, bevorzugt eine unterschiedliche Ausgestaltung besitzt, als ein Abschnitt der Kulissenbahn (43), welcher ein Schließen des Stellglieds (10) hervorruft.
Ventil (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (1 ) derart ausgebildet ist, dass:
das Stellglied (10) wenigstens abschnittsweise rotationssymmetrisch ausgebildet ist,
wenigstens ein Dichtbereich des Stellglieds (10) zylinderförmig ausgebildet ist,
das Stellglied (10) einen Hubmagnet (14) aufweist, welcher bei elektrischer Bestromung einer Spule (30) des Ventils (1 ) das Stellglied (10) translatorisch bewegt,
die Spule (30) den Hubmagnet (14) des Stellglieds (10) in sämtlichen Positionen des Stellglieds (10) umgibt,
das Stellglied (10) entgegen seiner Hubrichtung, insbesondere mittels einer Spiralfeder, mechanisch vorgespannt ist,
das Stellglied (10) die Fluidpassage (22) ausschließlich im Wesentlichen vollständig öffnet/schließt,
das Stellglied (10) eine Zentrierung mittels eines Zentrierstifts (44) aufweist, welche das Stellglied (10) an wenigstens einer, bevorzugt beiden Stirnseiten zentriert, zwei zueinander komplementäre Spulen (32, 33) der Spuleneinrichtung (30) um 90° versetzt zueinander angeordnet sind,
der Fluidkanal (12) des Stellglieds (10) eine Mehrzahl von Eingangsöffnungen und/oder eine Mehrzahl von Ausgangsöffnungen besitzt, das Stellglied (10) eine Mehrzahl von Fluidkanälen (12) besitzt, die Kulissenbahn (43) oder der Kulissenzapfen (42) des Ventilkörpers (20) mit diesem integral, insbesondere durch ein Spritzgussverfahren, ausgebildet ist,
die Kulissenbahn (43) oder der Kulissenzapfen (42) als ein Einsetzteil des Ventilkörpers (20) ausgebildet ist, und/oder
die zueinander komplementären Übersetzungsvorrichtungen (42, 43; 44, 45) abseits von einem Öffnungsquerschnitt des Stellglieds (10) und des Ventilkörpers (20) vorgesehen sind.
10. Pumpe, insbesondere Wasserpumpe, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe bzw. die Wasserpumpe ein Ventil (1 ), insbesondere ein Digitalventil (1 ), aufweist, welches nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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