DE10023329A1

DE10023329A1 - Ventil

Info

Publication number: DE10023329A1
Application number: DE10023329A
Authority: DE
Inventors: Juergen Hess; Georg Reeb
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2001-11-15
Also published as: US6712093B2; DE50114128D1; EP1285187B1; CZ200269A3; WO2001086178A1; JP2003532853A; ES2307598T3; US20030155019A1; DE10191840D2; KR20020039321A; AU4228301A; EP1285187A1; BR0106330A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil (10) mit einem Ventilgehäuse (12), mit mindestens einem Einlass- (14) und einem Auslasskanal (16), ferner mit einer bewegbaren Hubstange (28), deren eines Ende in einen Aktuator (68) mündet, sowie mit mindestens einem auf der Hubstange (28) befestigten Ventilglied (30), und mit mindestens einem, mit diesem Ventilglied (30) zusammenwirkenden Ventilsitz (20). DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass das mindestens eine Ventilglied (30) beim Öffnen des mindestens einen Auslasskanals (16) aus dem Ventilgehäuse (12) des Ventils (10) hervortritt.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Ventil nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.

Derartige Ventile sind beispielsweise aus der DE 197 53 575 A1 bekannt. Bei dem in der DE 197 53 575 A1 beschriebenen Ventil handelt es sich um ein magnetisches Bypass-Ventil für eine flüssigkeitsgeregelte Heiz- beziehungsweise Kühlanlage. Zwei auf einer Hubstange des Ventils befestigte Ventilglieder regeln den Durchfluss zwischen einem Einlasskanal und zwei Auslasskanälen, wobei einer dieser Auslasskanäle die Funktion eines Bypass- Kanals im Heiz- bzw. Kühlkreislauf übernimmt. Ein Nachteil des in der DE 197 53 575 A1 beschriebenen Ventils ist die große Baulänge des Ventils, die einen entsprechend großen Einbauraum für das Ventil beansprucht.

Ein weiterer Nachteil des in der DE 197 53 575 A1 beschriebenen Ventils ist, dass das den Durchfluss steuernde Ventilglied in dieser Art von Ventilen selbst als Hindernis für die Strömung im Ventil wirkt und so den Strömungsquerschnitt im Bereich des Ventilsitzes beeinflusst. Eine mögliche und bekannte Lösung dieses Problems ist die Vergrößerung des Durchmessers des Auslasskanals des Ventils. Solch eine Vergrößerung des Auslasskanals bedeutet wiederum eine Vergrößerung des benötigten Einbauvolumens für das Ventil. Nachteilig kommt weiter hinzu, dass dann der Einlass- und der Auslass-Kanal des Ventils unterschiedliche Durchmesser bekommen. Das zieht die Verwendung von unterschiedlichen Anschlussschläuchen für das Ventil nach sich, was das System unnötigerweise verkompliziert.

Will man letzteres Problem der Anschlussdurchmesser wiederum beheben, so kann man natürlich den Auslasskanal erst in seinem Durchmesser vergrößern, um den Strömungsquerschnitt um das Ventilglied herum konstant zu halten und anschließend den Durchmesser wieder auf die gewünschte Schlauchgröße reduzieren. Abgesehen davon, dass diese recht umständliche Lösung eine aufwendige und damit kostenintensive Konstruktion bedeutet, zieht sie auch unweigerlich wieder eine Vergrößerung der Baulänge des Ventils nach sich mit den bekannten Folgen für das Einbauvolumen des Ventils.

Die beschriebene Anpassung der Strömungsquerschnitte des Ventils ist umständlich, aufwendig und damit zu teuer für die Massenproduktion.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Ventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat unter anderem den Vorteil, dass die Baulänge des Ventils und damit verbunden das Einbauvolumen des Ventils verringert werden kann.

Das hier vorgeschlagene, erfindungsgemäße Ventil öffnet sich so, dass der Ventilkegel aus dem Ventilgehäuse hervortritt. Damit ergibt sich zum einen eine Reduzierung der Baulänge des Ventils und gleichzeitig zum anderen die Möglichkeit eine Vergrößerung des Strömungsdurchmessers im Bereich des Ventilkegels zu erzielen. Eine aufwendige Querschnittsanpassung innerhalb des Ventilgehäuses, die bisher zur Anpassung des Strömungsquerschnittes im Ventil notwendig war, entfällt.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Ventils möglich.

Der Ventilsitz des erfindungsgemäßen Ventils ist vorteilhafterweise an einem Ende des Ventilgehäuses angebracht. Dadurch kann sich das Ventilglied beim Öffnen des Ventils aus dem Ventilgehäuse herausbewegen und in einen vorhandenen Anschlussschlauch hineinfahren.

Der Anschlussschlauch des Ventils zu den weiteren Komponenten des jeweiligen Systems wird im erfindungsgemäßen Ventil genutzt, um dem Ventilglied beim Öffnen den notwendigen Platz zu geben: Wenn das erfindungsgemäße Ventil öffnet, fährt das Ventilglied aus dem Ventilgehäuse heraus und in den über den Auslass-Kanal geschobenen Anschlussschlauch hinein. Der auf dem Auslass-Kanal sitzenden Anschlussschlauch liefert eine Querschnittsvergrößerung, die im erfindungsgemäßen Ventil genutzt wird, um ein entsprechend vergrößertes Strömungsvolumen im Bereich des geöffneten Ventilgliedes zur Verfügung zu stellen. So kann erreicht werden, dass der Strömungsquerschnitt des durch das Ventil strömenden Mediums im Bereich des Ventilgliedes ungefähr gleich ist dem Strömungsquerschnitt vor dem Ventilglied. Das so im wesentlichen konstante Strömungsvolumen im Ventil minimiert den Druckabfall über dem Ventil. Einen zu großen Druckabfall über dem Ventil gilt es zu vermeiden.

Da im Ventilgehäuse selbst keine Anpassung des Strömungsvolumens vorgenommen werden muss, kann die Konstruktion des Ventils relativ einfach gehalten werden. Insbesondere kann auf eine Vergrößerung des Auslasskanaldurchmessers des Ventils zur Erhöhung des Strömungsquerschnittes im Bereich des Ventilgliedes verzichtet werden. Dies ist eine deutliche Vereinfachung des Ventils da die notwendige, sich anschließende erneute Reduzierung des Durchmessers zur Anpassung der Anschlussquerschnitte ebenfalls entfallen kann. Das erfindungsgemäße Ventil ermöglicht so die Verwendung von Schlauchmaterial nur eines Durchmessers beziehungsweise erübrigt es aufwendige und kostenträchtige Querschnittsanpassungen, die ebenfalls zu einer Druckänderung über dem Ventil führen können.

Die Ventilsitze des Ventils können einstückig in dem Ventilgehäuse ausgeformt werden, was eine zusätzliche Vereinfachung des Aufbaus und damit eine weitere Senkung der Produktionskosten des erfindungsgemäßen Ventils bedeutet. Insbesondere kann der Ventilsitz am Ende des Ventilgehäuses angeordnet sein. Je nach Ausgestaltung des Ventilgliedes tritt dieses dann beim Öffnen des Ventils aus dem Ventilgehäuse mehr oder weniger oder im Extremfall auch garnicht hervor.

Das erfindungsgemäße Ventil, das die bei der Umströmung des Ventilkegels notwendige Vergrößerung des Ventilkanaldurchmessers in den Anschlussschlauch hinein verlegt, gewährleistet somit den erforderlichen Strömungsquerschnitt bei gleichzeitiger Reduzierung der Baulänge des Ventils.

Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert wird.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil und

Fig. 2 einen Ausschnitt des Querschnittes des erfindungsgemäßen Ventils gemäß Fig. 1 bei geöffneter Ventilstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das in Fig. 1 im Querschnitt dargestellte, erfindungsgemäße Ventil 10 besitzt ein Ventilgehäuse 12, in das ein Einlasskanal 14, ein erster Auslasskanal 16 und ein zweiter Auslasskanal 18 führt. Das Ventilgehäuse 12 trägt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Ventilsitze 20 und 22. Die Ventilsitze 20 beziehungsweise 22 des Ventils 10 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einstückig aus dem Ventilgehäuse 12 ausgeformt und haben je eine Ventilöffnung 24 beziehungsweise 26. Zwischen den Ventilsitzen 22 und 24 des erfindungsgemäßen Ventils 10 mündet der Einlasskanal 14 in das Ventilgehäuse 12. Die Ventilöffnung 24 verbindet den Einlasskanal 14 mit dem ersten Auslasskanal 16 und einem Anschlussschlauch 27. Dieser Anschlussschlauch 27 ist über die Ventilöffnung 24 geschoben und verlängert den Auslasskanal 16 des Ventils 10. Die Ventilöffnung 26 verbindet den Einlasskanal 14 mit dem zweiten Auslasskanal 18.

Durch das Ventilgehäuse 12 führt eine Hubstange 28, mit einem ersten Ventilglied 30 - in der Fig. 1 das untere Ventilglied -, das sich im ersten Auslasskanal 16 auf der, dem Einlasskanal 14 abgewandten Seite des Ventilsitzes 20 befindet. Das Ventilglied 30 besteht aus einem unteren Dichtkegel 34 auf der dem Einlasskanal 14 abgekehrten Seite des Ventilgliedes 30 und einem oberen Dichtkegel 38 auf der dem Einlasskanal 14 zugekehrten Seite des Ventilgliedes 30. Zwischen den beiden Dichtkegeln 34 und 38 des Ventilgliedes 30 ist ein elastisches Dichtelement 36 eingelegt. Das Ventilglied 30 wirkt mit dem Ventilsitz 20 des Ventilgehäuses 12 zusammen und steuert den ersten Auslasskanal 16. So ist der Auslasskanal 16 beispielsweise geschlossen - wie in Fig. 1 dargestellt -, wenn das Dichtelement 36 des Ventilgliedes 30 fest auf dem Ventilsitz 20 aufsitzt. Das Ventilglied 30 ist in der erfindungsgemäßen Ausführung des Ventils gegen die Hubstange 28 durch eine Sicherungsscheibe 46 gesichert. Auch eine Befestigung durch Verstemmen des Dichtkegels 34 in einer Nut der Hubstange 28 oder durch Material der Hubstange 28, das gegen das Ventilglied 30 gedrückt wird, ist möglich.

An der, dem Einlasskanal 14 abgewandten Seite des Ventilsitzes 22 trägt die Hubstange 28 ein zweites Ventilglied 32. Das Ventilglied 32, das zwischen dem Einlasskanal 14 und dem zweiten Auslasskanal 18 vermittelt, besteht ebenfalls aus einem unteren, dem Einlasskanal zugewandten Dichtkegel 40 und einem oberen, dem zweiten Auslasskanal 18 zugewandten Dichtkegel 44. Zwischen den beiden Dichtkegeln 40 und 44 des Ventilgliedes 32 ist ein elastisches Dichtelement 42 eingelegt.

Das dem ersten Ventilglied 30 entgegengesetzte Ende der Hubstange 28 - in der Fig. 1 ist es das obere Ende - ist durch eine Dichtmanschette 48, die an der Hubstange 28 anliegt und durch eine Stützwand 50 hindurch aus dem Ventilgehäuse 12 herausgeführt und mündet in ein Spulengehäuse 52.

Im Spulengehäuse 52 befindet sich eine elektromagnetische Spule 54 mit Wicklungen 56 auf einem Spulenträger 58 sowie ein Magnetkern 60. Das in das Spulengehäuse geführte Ende der Hubstange 28 trägt einen Anker 62, der fest mit der Hubstange 28 verbunden ist und zusammen mit der Hubstange 28 in axialer Richtung in einer Ankerführung 64 im Innern der Spule 54 bewegbar ist. Am Anker 62 sind Stützfedern 66 angebracht, die gegen den Magnetkern 60 der Spule 54 wirken. Der Anker 62 und die darin fixierte Hubstange 28 sind von den Wicklungen 56 der Spule 54 umgeben. Die elektromagnetische Spule 54 bildet in Verbindung mit einem durch die Wicklungen 56 der Spule 54 fließenden elektrischen Strom und dem an der Hubstange 28 befestigten Anker den Aktuator 68 des Ventils 10 in diesem Ausführungsbeispiel. Je nach Stromfluss durch die Wicklungen 56 der Spule 54 nimmt der Anker 62 und damit die am Anker befestigte Hubstange 28 mit ihren Ventilgliedern 30 und 32 unterschiedliche Schaltpositionen des Ventils 10 ein. Das ankerseitige Ende der Hubstange 28 und die, dieses Ende umgebende Spule 54 sind durch das Spulengehäuse 52 nach aussen gesichert. Ein O-Ring 70 dichtet die Ankerführung 64 sowie den Spulenträger 58 gegen das Spulengehäuse 52 ab. Das Spulengehäuse 52 ist über die Stützwand 50 am Ventilgehäuse 12 befestigt.

Fig. 2 zeigt einen Auschnitt des Querschnittes des erfindungsgemäßen Ventils 10 bei geöffnetem ersten Auslasskanal 16. Dargestellt ist der Einlasskanal 14 und der Auslasskanal 16. Ebenfalls zu sehen ist das unterer, dem Aktuator abgekehrte Ende der Hubstange 28 mit dem Ventilglied 30.

Das Dichtelement 36 des Ventilgliedes 30 ist in dieser Darstellung des erfindungsgemäßen Ventils 10 durch Betätigung des Aktuator 68 vom Ventilsitz 20, der hier direkt am Ende des Ventilgehäuses 12 ausgebildet ist, abgehoben worden und gibt die Ventilöffnung 24 frei. Das an der Hubstange 28 befestigte Ventilglied 30 tritt dazu aus dem Auslasskanal 16 und damit insgesamt aus dem Ventilgehäuse 12 des Ventils 10 heraus und wird derart in den Anschlussschlauch 27 geführt, dass der größere Querschnitt des in diesem Ausführungsbeispiel über den Auslasskanal 16 geschobenen Anschlussschlauches 27 einen größeren Strömungsquerschnitt um das Ventilglied 30 herum ermöglicht. Zum Schließen des Ausslasskanals 16 wird das Ventilglied 30 wieder aus dem Schlauch 27 heraus und zurück auf den innenseitig am Ventilgehäuse 12 des Ventils 10 ausgebildeten Ventilsitz 20 gezogen.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel eines elektromagnetischen Ventils mit zwei Ventilgliedern beschränkt.

Sie lässt sich ebenso vorteilhaft auch bei einem Ventil verwirklichen, das nur einen Auslasskanal besitzt und somit auch nur ein Ventilglied auf der Hubstange trägt. Das Ventilgehäuse selbst kann in anderen Ausführungsbeispielen auch zusätzlich noch eine speziell ausgeformte Ventilkammer besitzen. Ebenso ist das erfindungsgemäße Ventil nicht an die Verwendung eines elektromagnetischen Aktuators gebunden.

Das erfindungsgemäße Ventil ist nicht beschränkt auf die Verwendung von einstückig am Ventilgehäuse ausgebildeten Ventilsitzen. Die Form und das Material sowohl der Ventilsitze als auch der Ventilglieder können in anderen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Ventils variiert werden.

Auch andere als die im Ausführungsbeispiel beschriebene Anschlussmöglichkeit sind für das erfindungsgemäße Ventil denkbar. Das Ventil ist nicht beschränkt auf die Verwendung eines Anschlussschlauches. So könnte das Ventilglied auch direkt in ein - an den Auslasskanal beispielsweise angeflanschtes - Anbauteil hineinfahren.

Claims

1. Ventil (10) mit einem Ventilgehäuse (12), mit mindestens einem Einlass-Kanal (14) und mindestens einem Auslass-Kanal (16), mit einer bewegbaren Hubstange (28), deren eines Ende in einen Aktuator (68) mündet, sowie mit mindestens einem auf der Hubstange (28) befestigten Ventilglied (30), das mit mindestens einem Ventilsitz (20) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Ventilglied (30) beim Öffnen des Ventils (10) aus dem Ventilgehäuse (12) hervortritt.

2. Ventil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das mindestens eine Ventilglied (30) beim Öffnen des Ventils (10) in eine mit dem Ventilgehäuse (12) verbundene Anschlussleitung (27) des Ventils (10) hineinbewegt.

3. Ventil (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Ventilglied (30) beim Öffnen des Ventils (10) soweit aus dem Ventilgehäuse (12) hervor- und in die auf einem Auslass-Kanal (16) des Ventils (10) sitzende Anschlussleitung (27) hineintritt, dass der Strömungsquerschnitt des durch das Ventil (10) strömenden Mediums vor und nach dem mindestens einen Ventilglied (30) ungefähr gleich ist.

4. Ventil (10) nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser des Einlass-Kanals (14) und des mindestens einen Auslasskanals (16) des Ventils (10) ungefähr gleich groß sind.

5. Ventil (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (20) des mindestens einen Ventilgliedes (30) einstückig am Ventilgehäuse (12) ausgeformt ist.

6. Ventil (10) nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (12) einen zweiten Auslasskanal (18) mit zugehörigem Ventilglied (32) und Ventilsitz (22) hat.

7. Ventil (10) nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des zweiten Auslasskanals (18) des Ventils (10) gleich dem Durchmesser des Einlasskanals (14) des Ventils (10) ist.

8. Ventil (10) nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (10) einen magnetischen Aktuator (68) hat.

9. Ventil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (10) zur wasserseitigen Steuerung des Kreislaufes einer Heiz- und/oder Kühlanlage gehört.

10. Ventil (10) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (20) des mindestens einen Ventilgliedes (30) an einem Ende des Ventilgehäuses (12) angeordnet ist.