DE19816522A1 - Mehrwegeventil mit insbesondere der Verwendung in einer Kreislauf-Heizleitung mit zwei im Nebenschluß angeschlossenen Wärmetauschern - Google Patents

Abstract

Mehrwegeventil mit einem Gehäuse und einem in diesem drehbaren Drehschieber mit einem flächenschlüssig in einem vorgegebenen Innenmantelbereich des Gehäuses anliegenden Außenmantel sowie von außen durch den vorgegebenen Innenmantelbereich in den Hohlraum des Gehäuses führenden Anschluß-Öffnungen, wobei dieses Mehrwegeventil noch folgende weitere Merkmale aufweist DOLLAR A - der Drehschieber ist innen hohl und besitzt in dem flächenschlüssig an dem vorgegebenen Innenmantelbereich des Gehäuses verschiebbaren Außenmantelbereich in seinen Hohlraum führende Steueröffnungen, DOLLAR A - in Abhängigkeit der Drehlage des Drehschiebers gegenüber dem Ventil-Gehäuse liegen nach einer konstruktiv vorgegebenen Zuordnung Steuer- und Anschluß-Öffnungen aufeinander, DOLLAR A - Steuer- und Anschluß-Öffnungen die nicht aufeinander liegen, sind von den jeweils flächenschlüssig anliegenden Mantelflächen des jeweils anderen Teiles (Drehschieber oder Ventil-Gehäuse) verdeckt, DOLLAR A - der Innenraum des Drehschiebers ist zumindest in einem in das Ventil-Gehäuse eingebauten Zustand mit Ausnahme seiner Steueröffnungen nach außen hin geschlossen, wobei seine axialen Begrenzungswände von angrenzenden Bereichen des Ventil-Gehäuses gebildet sein können. DOLLAR A Ein solches Mehrwegeventil ist einfach aufgebaut und leicht handhabbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrwegeventil nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 sowie insbesondere eine Verwendung dieses Mehrwegeventils in einer Ausführung als 4/4-Wege- Ventil in einer Heizleitung, insbesondere einer Kreislauf- Heizleitung eines Kraftfahrzeuges, mit zwei im Nebenschluß an diese Heizleitung angeschlossenen Wärmetauschern.

Das gattungsgemäße Mehrwegeventil soll einfach aufgebaut und leicht handhabbar sein.

Ein solches Mehrwegeventil zeichnet sich erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 aus.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gibt der Anspruch 9 eine besonders zweckmäßige Anwendung eines erfindungsgemäß aufgebauten 4/4-Wege-Ventils in einer Heizleitung, insbesondere einer Kreis­ lauf-Heizleitung eines Kraftfahrzeuges, mit zwei im Neben­ schluß an diese angeschlossenen Wärmetauschern an. Bei die­ ser Schaltung können von den beiden Wärmetauschern entweder jeweils nur einer, beide gemeinsam oder keiner von beiden von einem in der Heizleitung geführten Heizmedium durch­ strömbar geschaltet sein. Eine solche Schaltbarkeit erfor­ derte bisher ein mit vier Anschlüssen versehenes Verteiler­ stück sowie zwei 3/2-Wegeventile. Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden die beiden 3/2-Wegeventile durch ein einziges 4/4-Wege-Ventil ersetzt. Damit ist nur noch der Einsatz ei­ nes einzigen schaltbaren Mehrwegeventiles neben zwei Vertei­ lerstücken mit jeweils drei Anschlüssen erforderlich. Dies bedeutet zum einen eine Reduzierung des Einsatzes aufwendi­ ger Bauteile und zum anderen eine Reduzierung für das Schal­ ten erforderlicher Stellglieder und zu diesen führender Steuerleitungen.

Nachstehend noch näher beschriebene Ausführungsbeispiele für ein erfindungsgemäßes Mehrwegeventil sowie eine Anwendung eines solchen Ventiles in einer Ausführung als 4/4-Wege- Ventil in einer Kreislauf-Heizleitung sind in der Zeichnung dargestellt.

In dieser zeigen

Fig. 1 einen Drehschieber eines Mehrwegeventiles in vier jeweils um 45° verdrehten Drehstellungen, wobei die Fig. 1.1, 1.2, 1.3 und 1.4 jeweils um 45° verdrehte Stellungen zeigen,

Fig. 2 Längsschnitte durch den Drehschieber nach jeweils der Linie II.1, II.2, II.3 und II.4 bei einer Dar­ stellung in jeweils den Fig. 2.1, 2.2, 2.3 und 2.4,

Fig. 3 Schnitte durch den Drehschieber in Fig. 2 nach den Schnittlinien III.1, III.2, III.3 und III.4 in je­ weils den Fig. 3.1, 3.2, 3.3 und 3.4,

Fig. 4 Schnitte durch den Drehschieber in Fig. 2 nach den Schnittlinien IV.1, IV.2, IV.3 und IV. 4 in jeweils den Fig. 4.1, 4.2, 4.3 und 4.4,

Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Heizkreislaufes mit zwei im Nebenschluß zu der Kreislaufleitung liegenden Wärme­ tauschern,

Fig. 6 unterschiedliche Schaltungen der Wärmetauscher mit Einzeldarstellungen in den Fig. 6.1 bis 6.4,

Fig. 7 Zuordnung der Schaltpositionen bei einem 4/4-Wegeventil mit Bezug auf die in Fig. 1-4 und Fig. 6 eingetragenen Schaltstellungen.

In Fig. 1 ist von einem Mehrwegeventil in der Ausführung ei­ nes 4/4-Wege-Ventiles mit einem Drehschieber 1 in ausgezoge­ nen Linien lediglich dieser Drehschieber 1 gezeichnet. Das Gehäuse 2 des Mehrwegeventiles ist lediglich in den Fig. 2 bis 4 jeweils im Schnitt mit zugehörigen vier Anschlüssen 3, 4, 5, 6 dargestellt. Die Anschlüsse 3 bis 6 sind in den Ein­ zeldarstellungen der Fig. 1 jeweils strichpunktiert angedeu­ tet. Während in den Einzeldarstellungen der Fig. 1 der Dreh­ schieber 1 in jeweils um 45° verdrehten Stellungen gezeigt sind, deuten die strichpunktiert gezeichneten Anschlüsse 3 bis 6 die unveränderte Lage des Gehäuses 2 des Mehrwegeven­ tiles an.

Die Anschlüsse 3 bis 6 liegen mit ihren Achsen in einer ge­ meinsamen die Drehachse des Drehschiebers 1 einschließenden Ebene, wobei jeweils zwei Anschlüsse 3, 5 bzw. 4, 6 zu einer gemeinsamen Seite der Drehachse des Drehschiebers 1 angeord­ net sind. Die jeweils auf einer Seite der durch die Dreh­ schieber-Achse verlaufenden Ebene liegenden Anschlüsse 3, 5 bzw. 4, 6 befinden sich damit in Längsrichtung der Dreh­ schieber-Achse in übereinanderliegenden Ebenen.

Das Gehäuse 2 des Mehrwegeventiles ist schematisch als ge­ schlossenes Gehäuse gezeichnet, in dem der Drehschieber 1 als becherförmig ausgebildeter Hohlkörper drehbar gelagert ist. Zur Betätigung des Drehschiebers führt an seinem ge­ schlossenen axialen Ende ein Stift 7 durch das Gehäuse 2.

Der Durchgang des Stiftes 7 durch das Gehäuse 2 muß dicht ausgebildet sein. Der Hohlraum 8 des Drehschiebers 1 ist über in dem Umfangsmantel des Drehschiebers 1 vorgesehene Steueröffnungen 9 mit den einzelnen Anschlüssen 3 bis 6 ver­ bindbar. Durch eine bestimmte Festlegung der Größe, Form und Lage der Steueröffnungen 9 innerhalb des Umfangsmantels des Drehschiebers 1 lassen sich die Anschlüsse 3 und 5 in unter­ schiedlicher Weise mit den Anschlüssen 4 und 6 verbinden. Die insgesamt vier Verbindungsmöglichkeiten sind in den Ein­ zeldarstellungen der einzelnen Fig. 1 bis 4 dargestellt. In der Fig. 2 sind in den Einzelfiguren jeweils Strömungsdurch­ flüsse in unterschiedlichen Schaltstellungen des Drehschie­ bers 1 durch punktierte Darstellung des Strömungsmediums veranschaulicht.

Von den in den beiden übereinanderliegenden Ebenen des Dreh­ schiebers 1 jeweils angeordneten drei Steueröffnungen 9 sind jeweils zwei benachbarte Steueröffnungen 9 größenmäßig den Öffnungsquerschnitten der gleich ausgeführten Anschlüsse 3 bis 6 angepaßt. Umfangsmäßig beabstandet sind die beiden gleich großen Steueröffnungen 9 derart, daß bei einer Umdre­ hung von 45° des Drehschiebers 1 jeweils eine Strömungssper­ re oder ein Durchfluß zwischen Steueröffnung 9 und zugeord­ netem Anschluß 4 bzw. 6 gegeben ist.

Die in jeweils einer gleichen Ebene mit zwei gleich großen Steueröffnungen 9 vorgesehene dritte Steueröffnung 9 besitzt mit Bezug auf die ihr zugeordneten Anschlüsse 3 bzw. 5 um­ fangsmäßig eine doppelt breite Öffnung, um in zwei um 45° verdrehten Lagen einen Durchfluß zwischen zugehörigem An­ schluß 3 bzw. 5 und der Steueröffnung zu gewährleisten.

In Schaltstellungen des Drehschiebers 1, in denen geschlos­ sene Außenmantelbereiche an den Anschlüssen 3 bis 6 anlie­ gen, sperren diese geschlossenen Mantelbereiche einen Durch­ fluß zwischen dem Hohlraum 8 und den Anschlüssen 3 bis 6 na­ hezu vollständig. Eine absolute Dichtung muß in vielen Fäl­ len nicht garantiert sein, das heißt geringfügige Leckagen können zugelassen sein.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 2 des Mehrwegeventiles an seinen axialen Enden geschlossen. Dies ist jedoch nicht notwendig, wenn an den betreffenden axialen Enden der Hohlraum 8 des Drehschiebers 1 jeweils ge­ schlossen ist und an den axialen Umfangsenden des Drehschie­ bers dann eine Dichtung gegenüber dem Gehäuse 2 des Mehrwe­ geventiles gegeben ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Mehrwegeventil sind zwischen den Schaltstellungen, in denen Steuer- und Anschlußöffnungen des Drehschiebers 1 beziehungsweise des Gehäuses 2 maximal zur Deckung kommen, d. h. in denen ein maximaler offener Strö­ mungsquerschnitt gegeben ist, auch Zwischenstellungen mög­ lich, in denen je nach Auslegung der Geometrie der Öffnungen mit Bezug auf die erreichbaren maximal freien Strömungsquer­ schnitte lediglich reduzierte offene Strömungsquerschnitte freigeben sind.

Bei dem in Fig. 5 gezeichneten Beispiel sind zwei Wärmetau­ scher 10 und 11 in Nebenschlußleitungen 12 und 13 mit einer Kreislauf-Heizleitung 14 verbunden. Als Wärmequelle für das Heizmedium in der Heizleitung 13 kann zwischen den abgebro­ chenen Enden der gezeichneten Heizleitung 14 beispielsweise der Motor eines Kraftfahrzeuges liegen. Dabei kann dort zu­ sätzlich auch noch ein von der Heizleitung 14 durchströmtes Heizgerät liegen.

Die Nebenschlußleitungen 12 und 13 für die Wärmetauscher 10 und 11 zweigen über jeweils ein 3-Wegeverteilerstück 15 von der Heizleitung 14 an voneinander getrennten Stellen ab. Zwischen diesen beiden Stellen ist in der Heizleitung 14 ein erfindungsgemäßes 4/4-Wege-Ventil vorgesehen, mit dem sowohl die Heizleitung 14 als auch die beiden Nebenschlußleitungen 12 und 13 verbunden sind. Die Anschlüsse der Leitungen 10, 12 und 13 sind an dem 4/4-Wege-Ventil mit den gleichen Num­ mern 3 bis 6 bezeichnet wie die Anschlüsse des in den Fig. 1 bis 4 dargestellten 4/4-Wege-Ventils. Die Funktion des 4/4-Wege-Ventiles nach den Schaltstellungen in den Einzelfiguren 6.1 bis 6.4 kann somit jeweils der entsprechend zugeordneten Darstellung in den Fig. 1 bis 4 entnommen werden. In Fig. 6 sind strömungsführende Anschlüsse 3 bis 6 jeweils mit Umriß­ linien und gesperrte Anschlüsse als geschlossene Flächen ge­ zeichnet.

Die Schaltungsmöglichkeiten nach Fig. 6 erfordern im Stand der Technik jeweils getrennte 3/2-Wegeventile anstelle der nach der Erfindung eingesetzten 3-Wegeverteilerstücke und ein 4-Wegeverteilerstück anstelle des erfindungsgemäßen 4/4-Wege-Ventils. Mit der erfindungsgemäßen Ausführung kann da­ mit ein Mehrwegeventil eingespart werden. Der Schaltungsauf­ wand für das Schalten der Wärmetauscher 10 und 11 wird dainit konstruktiv verringert und zwar bezüglich der Anzahl schalt­ barer Mehrwegeventile sowie bezüglich der für die Betätigung dieser Ventile notwendigen Steuerleitungen.

Werden mit dem 4/4-Wegeventil Zwischenstellungen zwischen den in Fig. 6 angegebenen Stellungen geschaltet, so können verschieden große Teilströme durch die Leitungen 12, 13 und 14 eingestellt werden.

Das beschriebene 4/4-Wegeventil kann in beiden möglichen Drehrichtungen betätigt werden. Die sich daraus ergebenden Schaltungsmöglichkeiten sind in Fig. 7 mit Bezug auf die in den Fig. 1 bis 4 und 6 angegebenen Schaltstellungen darge­ stellt. Die beiden eingetragenen Pfeile symbolisieren die Drehrichtungen des Drehschiebers 1.

Bezugszeichenliste

1

Drehschieber

2

Gehäuse

3

bis

6

Anschlüsse

7

Stift

8

Hohlraum

9

Steueröffnungen

10

Wärmetauscher

11

Wärmetauscher

12

Nebenschlußleitung

13

Nebenschlußleitung

14

Heizleitung

15

3-Wegeverteilerstück

Claims (9)

1. Mehrwegeventil mit einem Gehäuse (2) mit einem kreiszy­ lindrischen, axial geschlossenen oder offenen zylindrischen Hohlraum und einem in diesem Hohlraum drehbaren Drehschieber mit einem flächenschlüssig in einem vorgegebenen Innenman­ telbereich des Gehäuses (2) anliegenden Außenmantel sowie von außen durch den vorgegebenen Innenmantelbereich in den Hohlraum des Gehäuses führenden Anschluß-Öffnungen (3) bis (6), wobei dieses Mehrwegeventil noch folgende weiteren Merkmale aufweist

• - der Drehschieber (1) ist innen hohl und besitzt in dem flächenschlüssig an dem vorgegebenen Innenmantelbereich des Gehäuses (2) verschiebbaren Außenmantelbereich in seinen Hohlraum (8) führende Steueröffnungen (9),
• - in Abhängigkeit der Drehlage des Drehschiebers (1) ge­ genüber dem Ventil-Gehäuse (2) liegen nach einer kon­ struktiv vorgegebenen Zuordnung Steuer- und Anschluß- Öffnungen (9) bzw. (2) bis (6) aufeinander,
• - Steuer- und Anschluß-Öffnungen (9) bzw. (3) bis (6), die nicht aufeinander liegen, sind von den jeweils flächen­ schlüssig anliegenden Mantelflächen des jeweils anderen Teiles (Drehschieber (1) oder Ventil-Gehäuse (2)) ver­ deckt,
• - der Innenraum des Drehschiebers ist zumindest in einem in das Ventil-Gehäuse (2) eingebauten Zustand mit Aus­ nahme seiner Steueröffnungen (9) nach außen hin ge­ schlossen, wobei seine axialen Begrenzungswände von an­ grenzenden Bereichen des Ventil-Gehäuses (2) gebildet sein können.

2. Mehrwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als 4/4-Wege-Ventil ausgebildet ist.

3. 4/4-Wege-Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (3) bis (6) des Ventil-Gehäuses (2) in den kreiszylindrischen Innenumfangsbereich des Ventil- Gehäuses (2) einmünden.

4. 4/4-Wege-Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (3) bis (6) paarweise in zwei axial beab­ standeten Ebenen angeordnet sind.

5. 4/4-Wege-Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in gleichen Ebenen liegenden Anschlüsse (3, 4) bzw. (5, 6) achsgleich angeordnet sind.

6. 4/4-Wege-Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der in den beiden Ebenen liegenden Anschlüsse (3) bis (6) in einer gemeinsamen, die Ventilachse einschlie­ ßenden Ebene angeordnet sind.

7. 4/4-Wege-Ventil nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Merkmale

• - die Umfangsbreiten der beiden jeweils in einer gemeinsa­ men Ebene liegenden Anschluß-Öffnungen (3, 4) bzw. (5, 6) sind gleich,
• - die in dem Drehschieber (1) mit den Anschluß-Öffnungen (3) bis (6) zur Deckung bringbaren Steueröffnungen (9) sind in zwei axial übereinanderliegenden Bereichen ange­ ordnet,
• - zwei in einem axial gleichen Bereich benachbarte Steuer­ öffnungen (9) besitzen eine Umfangsbreite von etwa der Umfangsbreite der Anschluß-Öffnungen (3) bis (6),
• - in einem gleichen axialen Bereich besitzt eine jeweils dritte Steueröffnung (9) etwa doppelte Umfangsbreite ge­ genüber der Breite der Anschluß-Öffnungen (3) bis (6),
• - die Steueröffnungen (9) sind umfangsmäßig derart ver­ teilt, daß bei um 90° verdrehten Lagen des Drehschiebers (1) in jedem axialen Bereich jeweils eine der beiden um­ fangsmäßig schmaleren Steueröffnungen (9) deckungsgleich zu einer ersten der beiden in diesem Bereich liegenden Anschluß-Öffnungen (3, 4) bzw. (5, 6) ausgerichtet ist, während die breite Steueröffnung (9) mit jeweils einem gleichbleibend breiten Teilbereich der zweiten Anschluß- Öffnung (3, 4) bzw. (5, 6) gegenüberliegt.

8. 4/4-Wege-Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueröffnungen (9) in beiden axialen Bereichen um­ fangsmäßig derart gegeneinander versetzt sind, daß einer Steueröffnung (9) in axialer Richtung jeweils ein geschlos­ sener Mantelbereich des Drehschiebers (1) zugeordnet ist.

9. Verwendung eines 4/4-Wege-Ventils nach einem der An­ sprüche 3 bis 8 in einer Heizleitung (14), insbesondere ei­ ner Kreislauf-Heizleitung eines Kraftfahrzeuges, mit zwei jeweils in einem Nebenschluß an diese angeschlossenen Wärme­ tauschern (10, 11), bei denen jeweils ein Ende der betref­ fenden Nebenschlußleitung (12, 13) mit der Heizleitung (14) an voneinander getrennten Stellen (15) und das jeweils ande­ re Ende an einer zwischen diesen getrennten Stellen (15) liegenden Stelle über das 4/4-Wege-Ventil verbunden ist.