WO2020098886A1

WO2020098886A1 - Rotationsventil mit optimiertem durchfluss

Info

Publication number: WO2020098886A1
Application number: PCT/DE2019/200131
Authority: WO
Inventors: Hannes HOFSTETTER; Viktor Racz
Original assignee: Hanon Systems Efp Deutschland Gmbh
Priority date: 2018-11-12
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2020-05-22
Also published as: DE102018219242A1

Abstract

Rotationsventil (1) umfassend ein Gehäuse mit einer Ventilkammer, wobei ein Zulauf und/oder ein Ablauf durch einen um eine Achse drehbaren und in der Ventilkammer angeordneten Ventilkörper (3) bedarfsweise zumindest teilweise verschließbar sind, und der Ventilkörper mindestens eine Öffnung (4) aufweist, wobei der Ventilkörper (3) eine trichterförmige Ausgestaltung (7) aufweist, die sich entlang einer Achse (10) im Innern des Ventilkörpers (3) erstreckt.

Description

Rotationsventil mit optimiertem Durchfluss

Die Erfindung geht aus von einem Rotationsventil zum Einsatz in Kühlmittelströ men mit einem Ventilgehäuse und einem darin befindlichen Ventilkörper und ei nem Aktuator zur Bewegung des Ventilkörpers im Ventilgehäuse.

Stand der Technik

Derartige Ventile können zur Steuerung des Kühlmittelstroms einer Brennkraftma schine zum Einsatz kommen, um im Fluidkreislauf je nach Lastfall eine optimale Kühlmitteltemperatur zu gewährleisten.

Für ein solches Thermalmanagement-Modul wird eine gut steuerbare Durchfluss regelung benötigt. Um sämtlichen Toleranzen des Systems gerecht zu werden, ist es notwendig, eine sehr gute Durchflussaufteilung einzustellen und zu garantieren. Durch Vorgaben des Bauraums, sowie der Zuordnung der Zu- und Abflüsse sind einfache Lösungen oft nicht möglich.

GB 2 385 903 A zeigt ein Drehventil mit Ventilkörper im Kühlstrom eines Kraftfahr zeugs. Ein Stromverzweiger ist drehbar im Ventilkörper aufgenommen und enthält eine Vielzahl von Fluiddurchgängen, die in Abhängigkeit einer Drehstellung des Stromverzweigers für voreingestellte Strömungswege zwischen dem Einlassan schluss und den Auslassanschlüssen sorgen. Ein Stellglied reagiert auf ein Steu ersignal zum Festlegen der Drehstellung. Das Ventil weist durchgängige Öffnun gen mit unterschiedlichen Geometrie auf.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Drehventil zu schaffen, das es ermöglicht eine optimierte Durchflussregelung darzustellen.

Die Aufgabe wird gelöst mit einem Rotationsventil umfassend ein Gehäuse mit ei ner Ventilkammer, wobei ein Zulauf und/oder ein Ablauf durch einen um eine Achse drehbaren und in der Ventilkammer angeordneten Ventilkörper bedarfs weise zumindest teilweise verschließbar sind, und der Ventilkörper mindestens eine Öffnung aufweist, wobei der Ventilkörper eine trichterförmige Ausgestaltung aufweist, die sich entlang einer Achse im Innern des Ventilkörpers erstreckt.

Dier Aufbau bringt verbesserte Strömungseigenschaften mit sich, es werden Ver wirbelungen, tote Zonen und Lufteinschlüsse vermieden und die Präzision der Steuerung des Ventils erhöht.

Dabei ist es von Vorteil, dass die trichterförmige Ausgestaltung sich mindestens von der Außenwand des Ventilkörpers bis zur Achse erstreckt.

Dadurch wird nicht nur die Strömung optimiert, sondern auch der Ventilkörper sta bilisiert.

Vorteilhafterweise endet die trichterförmige Ausgestaltung in einer Verlängerung des Wellenstummels.

Die trichterförmige Ausgestaltung erstreckt sich mindestens im Bereich einer Öff nung erstreckt, wobei sowohl rotationssymmetrische Lösungen als auch asymmet rische Lösungen machbar sind.

Vorteilhafterweise weist die trichterförmige Ausgestaltung und oder die Verlänge rung Rippen auf, die zur Optimierung der Strömung im Ventilkörper dienen.

Dabei ist es von Vorteil, wenn die Rippen mindestens im Bereich der Öffnung an geordnet sind.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Ventilkörper im Innern Verstärkun gen auf, die ebenfalls als Rippen ausgebildet sind. Durch das Zusammenspiel der unterschiedlichen Rippen kann das Strömungsverhalten noch verbessert werden Es ist von Vorteil, dass die trichterförmige Ausgestaltung mit der Verlängerung (8), sowie den Außenwänden, dem Wellenstummel und der Wellenverlängerung aus einen einzigen Bauteil bestehen.

Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 bis 3 zeigen eine schematische Darstellung eines Ventilkörpers eines

Drehventils,

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch einen Ventilkörper.

Fig. 1 zeigt ein Rotationsventil 1 mit einem den zylinderförmigen Ventilkörper 3, das von einem nicht dargestellten Gehäuse umgeben ist. Der rohrförmig bzw. topf förmig gestaltete Ventilkörper 3 weist in seinem Außenumfang Öffnungen 4 auf, die mit gedichteten Zu- bzw. Abflüssen Zusammenwirken. Das Gehäuse ist in sei nem Innenbereich ebenfalls rohr- bzw. zylinderförmig gestaltet und umgibt so den aufgenommenen und drehbar gelagerten Ventilkörper 3, wobei zwischen Außen umfang des Ventilkörpers 3 und Innenwand des Gehäuses 2 ein Spalt gebildet wird. An einer Seite ist das Gehäuse mit einem Deckel geschlossen. Der Deckel weist eine Öffnung auf, durch welche eine den Ventilkörper 3 verschwenkende Welle entlang der Achse 10 durchgeführt ist, die mit einem -nicht dargestellten- Antrieb gekoppelt ist. Die Welle weist einen Wellenstummel 5 auf, der über eine Außenverzahnung verfügt, die mit dem Antrieb verbunden werden kann.

Die Richtung der Fluidströmung ist mit dem Pfeil gekennzeichnet. Das Fluid wird über die Öffnungen 4 zugeführt und verlässt das Ventil, das Ventilgehäuse 3 an dessen Unterseite über einen Abfluss.

Im Ausführungsbeispiel zeigt der Ventilkörper 3 zwei Öffnungen 4. Die Ausführung des Ventilkörpers 3 ist in Figur 3 und 4 besser zu erkennen. Der Ventilkörper besitzt einen trichterförmige Ausgestaltung 7 an seinem Zuflussende, wobei die trichterförmige Ausgestaltung einen Teil des Ventilkörpers darstellt.

Die trichterförmige Ausgestaltung erstreckt sich in eine Verlängerung 8, die wiede rum in einer Wellenverlängerung 11 mündet. Dies Wellenverlängerung erstreckt sich bis zum Wellenstumpf 6, der als Lager im Gehäuse des Ventilkörpers dient. Dabei reduziert sich der Durchmesser der Welle von der Verlängerung 8 auf die Wellenverlängerung 11 um circa die Hälfte.

Im Schnittbild der Figur 4 ist zu erkennen, dass die trichterförmige Ausgestaltung 8 in Form von Schenkeln 3a ausgestaltet ist, die vom Wellenstummel 5 senkrecht austreten. Der anschließende Verlauf verbindet die Schenkel mit der zylindrischen Außenwand 3b des Ventilkörpers 3.

An der Verlängerung 8 des Wellenstummels 5 sind Rippen 9 angebracht, die aus gehend von den Schenkeln 3a sich verjüngend bis zum Ende der Verlängerung 8 erstrecken.

In einem Ausführungsbeispiel folgen die Rippen der Kontur der Schenkel, um so einen optimierten Strömungsverlauf zu gewährleisten. Die trichterförmige Ausge staltung 8 im Ventilkörper 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel symmetrisch der Achse 10 ausgeführt.

Auch die Rippen verlaufen entlang des gesamten Umfangs der trichterförmigen Ausgestaltung. Die Rippen verlaufen als entlang der Achse 10 und verjüngen sich in Richtung auf den Wellenstumpf 6 zu.

Alternative Ausführungen der Rippen zeigen andere Verläufe der Rippen, so sind auch Rippen, die entlang der Achse 10 immer gleiche Dimensionen aufweisen, denkbar. Die Rippen können auch speziell auf die Öffnungen 4 ausgerichtet sein, so dass das die trichterförmige Verlängerung 8 anströmende Fluid geeignet umge leitet wird. Hier sind auch spiralfömige Verläufe und Verjüngungen einsetzbar. Die Rippen können sich auch über die Oberfläche 7a der trichterförmigen Ausgestal tung 7 hin erstrecken.

In einer weiteren Ausführungsform ist die trichterartige Ausgestaltung 7 mit der Verlängerung 8 nur im Bereich der Öffnung 4 angeordnet und somit nicht achs- symmetrisch.

Zusätzlich zu den Rippen 9 kann auch der Ventilkörper 3 innenseitig weitere Ver stärkungsrippen aufweisen, die zur Stabilisierung des Ventilkörpers verwendet werden. Diese Verstärkungsrippen, die so hergestellt sind, dass sie die Strömung nicht behindern, werden dann zusammen mit den Rippen 9 zur Optimierung der Strömung eingesetzt.

Der gesamte Ventilkörper 3 mit Wellenstumpf 5, trichterförmiger Ausgestaltung 7, Verlängerung 8, Wellenverlängerung 11 und Außenwand 3a, Rippen 9 ist als ein einziges Kunststoffbauteil hergestellt.

Bezugszeichenliste Rotationsventil

Ventilkörper

a Schenkel

b Außenwand

Öffnungen

Wellenstummel

Wellenstumpf

trichterförmige Ausbildung

a Oberfläche

Verlängerung

Rippe

0 Achse

1 Wellenverlängerung

Claims

Ansprüche

1. Rotationsventil (1 ) umfassend ein Gehäuse mit einer Ventilkammer, wobei ein Zulauf und/oder ein Ablauf durch einen um eine Achse drehbaren und in der Ven tilkammer angeordneten Ventilkörper (3) bedarfsweise zumindest teilweise ver schließbar sind, und der Ventilkörper mindestens eine Öffnung (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (3) eine trichterförmige Ausgestal tung (7) aufweist, die sich entlang einer Achse (10) im Innern des Ventilkörpers (3) erstreckt.

2. Rotationsventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die trichterför mige Ausgestaltung (7) sich mindestens von der Außenwand (3b) des Ventilkör pers bis zur Achse (10) erstreckt.

3. Rotationsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die trichterförmige Ausgestaltung (7) in einer Verlängerung (8) des Wellenstummels (5) endet.

4. Rotationsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekenn zeichnet, dass die trichterförmige Ausgestaltung (7) sich mindestens im Bereich einer Öffnung (4) erstreckt.

5. Rotationsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekenn zeichnet, dass die trichterförmige Ausgestaltung (7) und oder die Verlängerung (8) Rippen (9) aufweisen.

6. Rotationsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekenn zeichnet, die Rippen mindestens im Bereich der Öffnung (4) angeordnet sind.

7. Rotationsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekenn zeichnet, dass der Ventilkörper (3) im Innern Verstärkungen aufweist, die als Rip pen ausgebildet sind.

8. Rotationsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekenn zeichnet, dass die trichterförmige Ausgestaltung (7) mit der Verlängerung (8), so wie den Außenwänden (3b), dem Wellenstummel (5) und der Wellenverlängerung (11 ) aus einen einzigen Bauteil bestehen.