WO2018019339A2 - Thermomanagementmodul mit dichtungsanhebender schongeometrie - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a thermal management module for use in an internal combustion engine of a motor vehicle. Furthermore, the thermal management module according to the invention can also be used in combined heat and power plants, generators and in agricultural machines and machines.
- the thermal management module has at least one rotary slide, which is rotatable by means of a servomotor such that via at least one arranged in the rotary valve control track, which is designed approximately in the manner of a through hole, such as a slot, a flow between an interior of the rotary valve and a outside of the rotary valve arranged channel is switched on and off. Between the control track and the channel also a seal is arranged.
- a generic thermal management module is known from German Patent Application No. 10 2013 209 582 A1.
- a cooling system of an internal combustion engine which has at least two coolant circuits and further includes a thermal management module for controlling coolant flows.
- the thermal management module from that application consists of a rotary valve housing which comprises connections through which coolant can flow and in which a rotary valve which rotates about an axis of rotation and cooperates with outlets is used, which can be adjusted via an actuator.
- the designed as a hollow ball rotary valve has at least two mutually offset control tracks, which are in communication with the radially aligned outlets. To seal an annular gap between the rotary slide and the rotary valve housing sealing packages are provided.
- a disadvantage of the known from the prior art devices is that the seal between the at least one channel and the interior of the rotary valve in an open position is under such high thermal load that they in a closed position, ie a position in which they make a seal between a housing and the rotary valve, allows a leakage current. So is an annular gap between the example as (Partial) hollow ball designed rotary valve and the seal is not sufficiently tight.
- the object of the present invention is to overcome or at least mitigate the disadvantages of the prior art and in particular to provide such a thermal management module that does not allow damage to the seal under high thermal loads, so reliably ensuring a seal between the rotary valve and the housing is. This is inventively achieved in that on a in an open
- the gap is formed on a radially inner portion of the seal and / or an increase in the seal is initiated radially outside of the gap.
- a targeted separation of the function is effected.
- an efficient one is radially outside of it by means of a contact such as a surface contact Raising the seal initiated by the rotary valve away.
- the existing geometries are flexibly adaptable to the respective prevailing operating conditions.
- the slope which is preferably configured conically at least in sections, is influenced in particular by the following factors: the desired height of the raised seal, the angular span over which the control track and / or the protective geometry extends, the temperatures to be expected during operation, the material of the seal, and more.
- a further advantageous embodiment is characterized in that the ramp extends at least in sections plane-parallel to the seal and / or at least partially perpendicular to a longitudinal axis of the channel. This causes the ramp to be adaptable in its various sections to the respective subsequent geometries. By having a plane-parallel portion to the seal, lifting of the seal by the ramp can be efficiently realized.
- the protective geometry is formed in a circumferential direction along the control track only in a region near the control track, weight, material and space can also be saved.
- the geometry already fulfills its function of raising only in the open state. In the open state, the channel and an opening of the rotary valve are aligned with each other.
- a corresponding embodiment of the protective geometry in the region near the does not impair the sealing function.
- the seal is designed as a two-component component in which only one component comes into contact with the protective geometry.
- This component which comes into contact with the protective geometry, is preferably designed such that it assumes no sealing function in a closed state, that is to say when the seal is in contact with the ball section of the rotary valve.
- the second component is designed to be in contact with hot surfaces while the other component is optimized for its sealing properties.
- the seal is also possible to design the seal as a one-component component. This has such properties that it acts both sealing, and can withstand high thermal loads.
- Characteristic of a further embodiment is the component which touches the protective geometry as an incompressible component.
- the protective geometry as an incompressible component.
- the sealing portion is designed to be complementary to a spherical segment surface, a leakage flow is prevented between the housing and the rotary valve.
- the sealing portion is only part of the seal. Another part, as mentioned above, designed such that it allows a targeted increase in the seal in combination with the Schongeometrie.
- the protective geometry runs in the circumferential direction along the control track in a smaller angular span than the control track. In this way, the raising of the seal in the open state over a short angular span can be realized. Furthermore, this design has a positive effect on the required space.
- the thermal management module is configured in such a way that the protective geometry has such a shape that it effects different gap widths depending on the position of the rotary valve. This allows different gap widths to be realized depending on the angular position of the rotary valve, which increases the flexibility of the device according to the invention.
- the invention is directed to controlling a local volume flow in the cooling circuit of a motor vehicle, or even a combined heat and power plant, a generator or agricultural and working machines, according to its operating state without being over the term due to the thermal load to bear damage.
- An object underlying the invention thus comprises the development of an alternative concept for minimizing uneven (primary)
- the inventive concept consists in raising the primary seal at open rotary valve positions.
- Fig. 1 is a perspective view of a seal and a rotary valve in a partially opened state
- Fig. 3 is a perspective view of another embodiment of the gasket.
- the figures are merely schematic in nature and are for the sole purpose of understanding the invention. The individual features can be interchanged. The same components are given the same reference numerals.
- FIG. 1 shows part of a thermal management module 1 according to the invention.
- This has a rotary valve 2, which is prepared to control via at least one arranged in the rotary valve 2 control track 3 a volume flow between an interior 4 of the rotary valve 2 and a disposed outside the rotary slide 2 channel.
- the rotary valve 2 is driven for example by a servomotor.
- a respective rotation of the servomotor and thus of the rotary valve 2 it is possible by means of the thermal management module 1 according to the operating state to guide thermal volume flows through different channels, so that a drive machine, in which the thermal management module 1 is used, in terms of their thermal efficiency is optimized.
- a seal 5 is arranged between the two components.
- the seal 5 is operatively coupled to an outwardly facing surface of the rotary valve 2.
- On the outer surface of the rotary valve 2, such a protective geometry 6 is formed such that in an open position of the rotary valve 2 between a Schongeometrieabêt 7 and formed by the seal 5 sealing portion 8, a gap 9 is formed.
- the Schongeometrieabêt 7, the sealing portion 8 and the gap 9 are shown in more detail in Fig. 2.
- the protective geometry 6 extends in an angular span which is smaller than that of the control track 3.
- the self-geometry 6 is geometrically designed such that upon rotation of the rotary valve 2 in the open state, an increase in the seal 5 takes place. This increase, which in the state in which the rotary valve 2 again a ge assumes closed position, is reversed, is indicated by the arrow 10.
- the height / amount of the elevation 10 is predetermined by the height of the protective geometry 6.
- a spring element 16 is further arranged. This spring element 16 causes the seal 5 sealingly abuts both in the closed, as well as in the open state of the rotary valve 2 to the designated areas. In the closed state, this area is the outer surface of the rotary valve 2, while it is in the open state to the Schongeometrie 6.
- the protective geometry 6 is preferably arranged on both sides of the control track 3. Thus, a uniform increase 10 is possible.
- FIG. 2 the arrangement of FIG. 1 is shown in a cross section through the control track 3.
- the protective geometry 6 is in the Schongeometrieabêt 7, a support portion 1 1 and an outer portion 12 divide. Due to the rotational symmetry of the seal 5, it is advantageous if the Schongeometrieab mustard 7 and the support portion 1 1 are configured geometrically identical in two geometry geometry 6 on the two sides of the control track 3.
- the outer section 12 of the protective geometry 6 can be adapted to the respective framework conditions and, as illustrated in FIG. 2, can not be configured identically for each protective geometry 6.
- the seal 5 can be divided into the sealing section 8 and a counter-seating section 13.
- the Jacobauflageabêt 13 is prepared to be in the open state of the rotary valve 2 in contact with the two support sections 1 1 of the two geometry already 6. If the rotary valve 2 is in the closed state, the sealing portion 8 is in contact with the outer surface of the rotary valve 2, whereby a sealing function is realized. In this operating state, the counter-seating section 13 is preferably in surface contact with no other component.
- the gap 9 according to the invention presented at the beginning forms between the seal cut 8 and the Schongeometrieabites 7 off.
- This is actually two gaps 9 on each side of the control track 3.
- the air in the gap 9 acts as a thermal barrier, which reduces heat input to the sensitive sealing section 8.
- the geometry of the sealing portion 8 is designed such that it bears flat against a ball geometry.
- FIG. Another embodiment is shown in FIG.
- the open state is shown, in which the seal 5 is pressed by the spring element 16 on the Schongeometrie 6, which is arranged on the rotary valve 2.
- the geometry of the control track 3 corresponds to that of the previous embodiment.
- the seal 5 is designed as a two-component component. Thus, it is composed of a sealing part 14 and a contact part 15 arranged between the sealing part 14 and the rotary valve 2.
- the contact part 15 is made of steel, for example, in order to withstand the high thermal input, which emanates in the open state of the geometry Schonge 6, can.
- the seal member 14 and the contact member 15 are coupled to each other such that the seal portion 8 is formed by the seal member 14 while the counterpart bearing portion 13 is configured by the contact member 15. In this way, the support section 1 1 of the self-geometry 6 with the contact part 15 in
- the contact part 15 is made of a material of such high strength that a line contact can be converted to a high surface pressure.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Thermomanagementmodul (1) zum Einsatz in einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem Drehschieber (2), der dazu vorbereitet ist, über zumindest eine im Drehschieber angeordnete Regelspur (3) ein Volumenstrom zwischen einem Inneren (4) des Drehschiebers (2) und einem außerhalb des Drehschiebers (2) angeordneten Kanal (5) an- und abzuschalten, wobei zwischen der Regelspur (3) und dem Kanal (5) eine Dichtung (6) angeordnet ist, wobei auf einer der Dichtung (6) zugewandten Seite des Drehschieberabschnitts (2) eine solche Schongeometrie (7) ausgebildet ist, dass sich in einer geöffneten Stellung des Drehschiebers (3) zwischen einem Schongeometrieabschnitt (8) und einem Dichtungsabschnitt (9) ein Spalt (10) einstellt.
Description
Thermomanagementmodul mit dichtungsanhebender Schongeometrie
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Thermomanagementmodul zum Einsatz in einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Weiterhin ist das erfin- dungsgemäße Thermomanagementmodul auch in Blockheizkraftwerken, Generatoren sowie in Land- und Arbeitsmaschinen einsetzbar. Das Thermomanagementmodul weist zumindest einen Drehschieber auf, der etwa mittels eines Stellmotors, derart rotierbar ist, dass über zumindest eine im Drehschieber angeordnete Regelspur, die etwa nach Art eines Durchgangsloches, wie eines Langloches, ausgestaltet ist, ein Volumenstrom zwischen einem Inneren des Drehschiebers und einem außerhalb des Drehschiebers angeordneten Kanal an- und abschaltbar ist. Zwischen der Regelspur und dem Kanal ist zudem eine Dichtung angeordnet.
Ein gattungsgemäßes Thermomanagementmodul ist aus der deutschen Patent- anmeldung mit der Nummer 10 2013 209 582 A1 bekannt. In dieser ist ein Kühlsystem einer Brennkraftmaschine offenbart, das zumindest zwei Kühlmittelkreisläufe aufweist und weiterhin zur Regelung von Kühlmittelströmen ein Thermomanagementmodul einschließt. Das Thermomanagementmodul aus jener Anmeldung besteht aus einem Drehschiebergehäuse, das von Kühlmittel durchströmba- re Anschlüsse umfasst und in dem ein um eine Drehachse drehbarer, mit Abgängen zusammenwirkender Drehschieber eingesetzt ist, der über einen Stellantrieb verstellbar ist. Der als Hohlkugel ausgebildete Drehschieber weist zumindest zwei zueinander versetzte Regelspuren auf, die mit den radial ausgerichteten Abgängen in Verbindung stehen. Zur Abdichtung eines Ringspaltes zwischen dem Dreh- Schieber und dem Drehschiebergehäuse sind Dichtungspakete vorgesehen.
Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ist, dass die Dichtung zwischen dem zumindest einen Kanal und dem Inneren des Drehschiebers in einer geöffneten Stellung unter solch hoher thermischer Belastung steht, dass sie in einer geschlossenen Stellung, also einer Stellung, in der sie eine Abdichtung zwischen einem Gehäuse und dem Drehschieber vornehmen soll, einen Leckagestrom zulässt. So ist ein Ringspalt zwischen dem beispielsweise als
(Teil-)Hohlkugel ausgestalteten Drehschieber und der Dichtung nicht ausreichend dicht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beheben oder zumindest zu mildern und insbesondere ein solches Thermomanagementmodul bereitzustellen, das unter hohen thermischen Belastungen keine Schädigung der Dichtung zulässt, sodass eine Abdichtung zwischen dem Drehschieber und dem Gehäuse zuverlässig sichergestellt ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass auf einer in einem geöffneten
Zustand der Dichtung zugewandten Seite, also auf einer äußeren Oberfläche, des Drehschiebers eine solche Schongeometrie ausgebildet ist, dass sich in der geöffneten Stellung des Drehschiebers zwischen einem Schongeometrieabschnitt und einem Dichtungsabschnitt ein Spalt einstellt. Dieser Spalt ist luftgefüllt und eignet sich somit als thermisches Polster zwischen dem Drehschieber und der Dichtung, die ihre Dichtfunktion insbesondere ausschließlich im geschlossenen Zustand wahrnimmt. Die Wärme, die auf diese Weise im geöffneten Zustand vom Drehschieber auf die Dichtung übertragen wird ist aufgrund des Spaltes so gering, dass die Dichtung auch nach langen Einsatzzeiten des Thermomanagementmo- duls unbeschädigt bleibt und Leckageströme zwischen dem Drehschieber und dem Gehäuse verhindert bzw. abdichtet.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn der Spalt an einem radial inneren Abschnitt der Dichtung ausgebildet ist und/oder eine Anhebung der Dichtung radial außerhalb des Spaltes eingeleitet ist. Somit wird gezielt eine Trennung der Funktion bewirkt. Während radial innen, dort also, wo in dem geöffneten Zustand zumindest tempo- rär bzw. in einem stationären Zustand heiße Medien entlangströmen, ein Spalt zwischen der Schongeometrie und der Dichtung einer Überhitzung vorbeugen, ist radial außerhalb davon mittels eines Kontaktes wie eines Flächenkontaktes eine effiziente Anhebung der Dichtung von dem Drehschieber weg eingeleitet. Die vor-
handenen Geometrien sind hierbei flexibel an die jeweils herrschenden Betriebsbedingungen anpassbar.
Sobald die Schongeometrie zumindest abschnittsweise als Rampe ausgebildet ist, folgt, dass die Dichtung mittels eines sanften Übergangs anhebbar / abhebbar ist. Die vorzugsweise zumindest abschnittsweise konisch ausgestaltete Rampe ist hierbei in ihrer Steigung insbesondere von folgenden Faktoren beeinflusst: der gewünschten Höhe der Anhebung der Dichtung, der Winkelspanne, über die sich die Regelspur und/oder die Schongeometrie erstreckt, der im Betrieb zu erwar- tenden Temperaturen, dem Material der Dichtung, und weiteren.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rampe zumindest abschnittsweise planparallel zur Dichtung verläuft und/oder zumindest abschnittsweise senkrecht zu einer Längsachse des Kanals verläuft. Dies bewirkt, dass die Rampe in ihren verschiedenen Abschnitten an die jeweilig anschließenden Geometrien anpassbar ist. Dadurch, dass ein planparalleler Abschnitt zur Dichtung vorhanden ist, kann eine Anhebung der Dichtung durch die Rampe effizient realisiert werden. Wenn die Schongeometrie in einer Umfangsrichtung entlang der Regelspur nur in einem Bereich nahe der Regelspur ausgebildet ist, lässt sich zudem Gewicht, Material und Bauraum einsparen. Die Schongeometrie erfüllt nur in dem geöffneten Zustand ihre Funktion der Anhebung. In dem geöffneten Zustand gilt, dass der Kanal und eine Öffnung des Drehschiebers miteinander fluchten. Eine entspre- chende Ausgestaltung der Schongeometrie im Bereich nahe der beeinträchtigt die Dichtfunktion somit nicht.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn die Dichtung als Zweikomponentenbauteil ausgestaltet ist, bei dem nur eine Komponente mit der Schongeometrie in Kontakt ge- langt. Diese mit der Schongeometrie in Kontakt gelangende Komponente ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass sie in einem geschlossenen Zustand, also wenn die Dichtung mit dem Kugelabschnitt des Drehschiebers in Kontakt steht, keine Dichtungsfunktion übernimmt. Somit ist die zweite Komponente dahingehend ge-
staltet, dass sie mit heißen Oberflächen in Kontakt steht, während die andere Komponente auf ihre Dichteigenschaften optimiert ist.
Ebenso ist es möglich, die Dichtung als Einkomponentenbauteil auszugestalten. Dieses weist solche Eigenschaften auf, dass es sowohl dichtend wirkt, als auch hohen thermischen Belastungen standhalten kann.
Eine weitere Ausführungsform kennzeichnend ist die die Schongeometrie berührende Komponente als inkompressibles Bauteil ausgestaltet ist. Hierfür bieten sich beispielsweise ein Stahlring oder andere hochfeste Werkstoffe an. Neben der hohen thermischen Belastbarkeit sind diese dazu imstande, Kräfte effizient weiterzuleiten.
Sobald der Dichtungsabschnitt komplementär zu einer Kugelabschnittsoberfläche ausgestaltet ist, ist ein Leckagestrom zwischen dem Gehäuse und dem Drehschieber verhindert. Hierbei ist der Dichtungsabschnitt nur ein Teil der Dichtung. Ein anderer Teil ist, wie vorstehend erwähnt, derart ausgestaltet, dass er in Kombination mit der Schongeometrie eine gezielte Anhebung der Dichtung ermöglicht. Zudem ist es vorteilhaft, wenn die Schongeometrie in der Umfangsrichtung entlang der Regelspur in einer kleineren Winkelspanne verläuft als die Regelspur. Auf diese Weise ist die Anhebung der Dichtung im geöffneten Zustand über eine kurze Winkelspanne realisierbar. Weiterhin wirkt sich diese Ausgestaltung positiv auf den benötigten Bauraum aus.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Thermomanagementmodul derart ausgestaltet, dass die Schongeometrie eine solche Form aufweist, dass sie abhängig von der Stellung des Drehschiebers unterschiedliche Spaltbreiten bewirkt. Dies ermöglicht, dass abhängig von der Winkelstellung des Drehschiebers unter- schiedliche Spaltbreiten realisierbar sind, was die Flexibilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhöht.
ln anderen Worten kann gesagt werden, dass die Erfindung darauf gerichtet ist, einen lokalen Volumenstrom in dem Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeugs, oder auch eines Blockheizkraftwerks, eines Generators oder von Land- und Arbeitsmaschinen, entsprechend dessen Betriebszustands zu regeln ohne dabei über die Lauf- zeit hinweg aufgrund der thermischen Belastung Schäden davon zu tragen.
Es gilt, dass sich bei über einen großen Teil der Schaltlogik geöffneten Kühlkanälen, aufgrund der Kontaktverhältnisse ein ungleichmäßiger Verschleiß der Primärabdichtung ausbildet, welcher zu erhöhten Durchflussraten bei geschlossenen Kühlkanälen führt. Durch die erfindungsgemäße Anhebung der (Primär-)Dichtung an geöffneten Positionen wird dieser Umstand vermieden und somit eine Verbesserung zum Stand der Technik erreicht.
Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe umfasst somit die Entwicklung ei- nes alternativen Konzepts zur Minimierung von ungleichmäßigem (Primär-)-
Dichtungsverschleiß, welches kostengünstig unter Beanspruchung von möglichst wenig Bauraum in Thermomanagementmodulen Anwendung findet.
Zusammenfassend besteht der erfinderische Gedanke also in einer Primärdich- tungsanhebung an offenen Drehschieberpositionen.
Die Erfindung wird nachfolgend mittels Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : eine perspektivische Ansicht auf eine Dichtung und ein Drehschieber in einem teilgeöffneten Zustand;
Fig. 2: einen Querschnitt durch eine Regelspur aus mit aufgesetzter Dichtung;
und Fig. 3: eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Dichtung.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die einzelnen Merkmale können untereinander ausgetauscht werden. Die gleichen Komponenten sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist ein Teil eines erfindungsgemäßen Thermomanagementmoduls 1 dargestellt. Dieses weist einen Drehschieber 2 auf, der dazu vorbereitet ist, über zumindest eine im Drehschieber 2 angeordnete Regelspur 3 einen Volumenstrom zwischen einem Inneren 4 des Drehschiebers 2 und einem außerhalb des Dreh- Schiebers 2 angeordneten Kanal zu steuern. Der Drehschieber 2 ist beispielsweise durch einen Stellmotor angetrieben. Durch eine jeweilige Rotation des Stellmotors und somit des Drehschiebers 2 ist es mittels des erfindungsgemäßen Thermomanagementmoduls 1 ermöglicht, thermische Volumenströme je nach Betriebszustand über unterschiedliche Kanäle zu leiten, so dass eine Antriebsma- schine, in der das Thermomanagementmodul 1 eingesetzt wird, hinsichtlich ihres thermischen Wirkungsgrads optimiert ist.
Um in einem Betriebszustand, in dem zwischen dem Drehschieberinneren 4 und dem Kanal kein Volumenstrom übertragen werden soll, eine effiziente Abdichtung zwischen dem Drehschieberinneren 4 und dem Kanal realisieren zu können, ist zwischen den beiden Komponenten eine Dichtung 5 angeordnet. Die Dichtung 5 ist mit einer nach außen zeigenden Oberfläche des Drehschiebers 2 wirkgekoppelt. Auf der äußeren Oberfläche des Drehschiebers 2 ist eine solche Schongeometrie 6 ausgebildet, dass sich in einer geöffneten Stellung des Drehschiebers 2 zwischen einem Schongeometrieabschnitt 7 und einem von der Dichtung 5 ausgebildeten Dichtungsabschnitt 8 ein Spalt 9 ausbildet. Der Schongeometrieabschnitt 7, der Dichtungsabschnitt 8 und der Spalt 9 sind in Fig. 2 näher dargestellt.
Zurückkommend auf Fig. 1 ist erkennbar, dass sich die Schongeometrie 6 in einer Winkelspanne erstreckt, die kleiner als die der Regelspur 3 ist. Die Schongeometrie 6 ist hierbei geometrisch derart ausgestaltet, dass bei einer Rotation des Drehschiebers 2 in den geöffneten Zustand eine Anhebung der Dichtung 5 erfolgt. Diese Anhebung, die in dem Zustand, in dem der Drehschieber 2 wieder eine ge-
schlossene Position annimmt, wieder rückgängig gemacht wird, ist mittels des Pfeils 10 angedeutet. Die Höhe/der Betrag der Anhebung 10 ist hierbei von der Höhe der Schongeometrie 6 vorbestimmt. An der vom Drehschieber 2 abgewandten Seite der Dichtung 5 ist weiterhin ein Federelement 16 angeordnet. Dieses Federelement 16 bewirkt, dass die Dichtung 5 sowohl im geschlossenen, als auch im geöffneten Zustand des Drehschiebers 2 an den dafür vorgesehenen Flächen dichtend anliegt. Im geschlossenen Zustand handelt es sich bei dieser Fläche um die äußere Oberfläche des Drehschiebers 2, während es sich in geöffnetem Zustand um die Schongeometrie 6 handelt. Die Schongeometrie 6 ist vorzugsweise auf beiden Seiten der Regelspur 3 angeordnet. Somit ist eine gleichmäßige Anhebung 10 ermöglicht.
In Fig. 2 ist die Anordnung aus Fig. 1 in einem Querschnitt durch die Regelspur 3 dargestellt. Die Schongeometrie 6 ist in den Schongeometrieabschnitt 7, einen Auflageabschnitt 1 1 sowie einen Außenabschnitt 12 einzuteilen. Aufgrund der Rotationssymmetrie der Dichtung 5 ist es vorteilhaft, wenn der Schongeometrieabschnitt 7 und der Auflageabschnitt 1 1 in beiden Schongeometrien 6 auf den beiden Seiten der Regelspur 3 geometrisch identisch ausgestaltet sind. Der Außenabschnitt 12 der Schongeometrie 6 ist an die jeweiligen Rahmenbedingungen an- passbar und wie in Fig. 2 dargestellt nicht für jede Schongeoemtrie 6 identisch auszugestalten.
Die Dichtung 5 ist in den Dichtungsabschnitt 8 sowie einen Gegenauflageab- schnitt 13 aufteilbar. Der Gegenauflageabschnitt 13 ist dazu vorbereitet, mit den beiden Auflageabschnitten 1 1 der beiden Schongeometrien 6 im geöffneten Zustand des Drehschiebers 2 in Kontakt zu stehen. Ist der Drehschieber 2 in geschlossenem Zustand, steht der Dichtungsabschnitt 8 in Kontakt mit der äußeren Oberfläche des Drehschiebers 2, wodurch eine Dichtfunktion realisiert wird. In diesem Betriebszustand ist der Gegenauflageabschnitt 13 vorzugsweise mit kei- nem anderen Bauteil in Flächenkontakt.
Im in Fig. 2 dargestellten geöffneten Zustand des Drehschiebers 2 bildet sich der eingangs vorgestellte erfindungsgemäße Spalt 9 zwischen dem Dichtungsab-
schnitt 8 und dem Schongeometrieabschnitt 7 aus. Hierbei handelt es sich genau genommen um zwei Spalte 9 auf jeder Seite der Regelspur 3. Dies bewirkt, dass in jenem Stadium, in dem die Dichtung 5 keine Dichtfunktion realisieren soll, da zwischen dem Drehschieberinneren 4 und dem Kanal ein Volumenstrom herge- stellt ist, dass die sensiblen Dichtflächen der Dichtung 5 mit keinem heißen Bauteil in Kontakt stehen. Stattdessen wirkt sich die im Spalt 9 befindliche Luft als thermische Barriere aus, die einen Wärmeeintrag auf den sensiblen Dichtungsabschnitt 8 verringert. Weiterhin sei erwähnt, dass die Geometrie des Dichtungsabschnitts 8 derart ausgestaltet ist, dass sie an einer Kugelgeometrie flächig anliegt. Somit wird garantiert, dass die Dichtung 5 in dem geschlossenen Zustand des Drehschiebers 2 eine effiziente Abdichtung vornimmt.
Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt. Hier ist erneut der geöffnete Zustand dargestellt, in dem die Dichtung 5 von dem Federelement 16 auf die Schongeometrie 6, die auf dem Drehschieber 2 angeordnet ist, gedrückt wird. Die Geometrie der Regelspur 3 entspricht der aus der vorherigen Ausführungsform. Die Dichtung 5 ist als zwei-Komponenten-Bauteil ausgestaltet. So setzt sie sich aus einem Dichtungsteil 14 und einem zwischen dem Dichtungsteil 14 und dem Drehschieber 2 angeordneten Kontaktteil 15 zusammen. Das Kontaktteil 15 ist beispielsweise aus Stahl gefertigt, um dem hohen thermischen Eintrag, der im geöffneten Zustand von der Schongeometrie 6 ausgeht, standhalten zu können. Das Dichtungsteil 14 und das Kontaktteil 15 sind derart miteinander gekoppelt, dass der Dichtungsabschnitt 8 vom Dichtungsteil 14 ausgebildet wird, während der Ge- genauflageabschnitt 13 von dem Kontaktteil 15 ausgestaltet wird. Auf diese Weise steht der Auflageabschnitt 1 1 der Schongeometrie 6 mit dem Kontaktteil 15 in
Kontakt. Im geschlossenen Zustand liegt, wie in der ersten Ausführungsform, der Dichtungsabschnitt 8 auf der äußeren Oberfläche des Drehschiebers 2 dichtend an. Das Kontaktteil 15 ist aus einem Material von solch hoher Festigkeit ausgestaltet, dass eine Linienberührung auf eine hohe Flächenpressung umgewandelt werden kann.
Bezugszeichenliste Thermomanagementmodul
Drehschieber
Regelspur
Drehschieberinneres
Dichtung
Schongeometrie
Schongeometrieabschnitt
Dichtungsabschnitt
Spalt
Anhebung
Auflageabschnitt
Außenabschnitt
Gegenauflageabschnitt
Dichtungsteil
Kontaktteil
Federelement
Claims
1 . Thermomanagementmodul (1 ) zum Einsatz in einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem Drehschieber (2), der dazu vorbereitet ist, über zumindest eine im Drehschieber (2) angeordnete Regelspur (3) ein Volumenstrom zwischen einem Inneren (4) des Drehschiebers (2) und einem außerhalb des Drehschiebers (2) angeordneten Kanal an- und abzuschalten, wobei zwischen der Regelspur (3) und dem Kanal eine Dichtung (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer äußeren Oberfläche des Drehschiebers (2) eine solche Schongeometrie (6) ausgebildet ist, dass sich in einer geöffneten Stellung des Drehschiebers (2) zwischen einem Schongeometrieabschnitt (7) und einem Dichtungsabschnitt (8) ein Spalt (9) einstellt.
2. Thermomanagementmodul (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (9) an einem radial inneren Abschnitt der Dichtung (5) ausgebildet ist und/oder so ausgebildet und angeordnet ist, dass eine Anhebung der Dichtung (5) radial außerhalb des Spaltes (9) eingeleitet wird.
3. Thermomanagementmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schongeometrie (6) zumindest abschnittsweise als Rampe ausgebildet ist.
4. Thermomanagementmodul (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampe zumindest abschnittsweise planparallel zur Dichtung (5) verläuft und/oder zumindest abschnittsweise senkrecht zu einer Längsachse des Kanals verläuft.
5. Thermomanagementmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schongeometrie (6) in einer Umfangsrichtung entlang der Regelspur (3) nur in einem Bereich nahe der Regelspur (3) ausgebildet ist.
6. Thermomanagementmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (5) als Zweikomponentenbauteil ausgestaltet ist, bei dem nur eine Komponente mit der Schongeometrie (6) in Kontakt gelangt.
7. Thermomanagementmodul (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die die Schongeometrie (6) berührende Komponente als inkompressib- les Bauteil ausgestaltet ist.
8. Thermomanagementmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsabschnitt (8) komplementär zu einer Kugelabschnittsoberfläche ausgestaltet ist.
9. Thermomanagementmodul (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schongeometrie (6) in der Umfangsrichtung entlang der Regelspur (3) in einer kleineren Winkelspanne verläuft als die Regelspur (3)
10. Thermomanagementmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schongeometrie (6) eine solche Form aufweist, dass sie abhängig von der Stellung des Drehschiebers (2) unterschiedliche Spaltbreiten bewirkt.
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FR2576080B1 (fr) * | 1985-01-11 | 1987-03-20 | Europ Propulsion | Vanne a obturateur spherique |
DE3824919A1 (de) * | 1987-08-14 | 1989-02-23 | Gen Electric | Kugelventil |
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---|---|---|---|---|
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