DE102014204120A1

DE102014204120A1 - Ventil mit zwei Ventilmitteln

Info

Publication number: DE102014204120A1
Application number: DE102014204120.1A
Authority: DE
Inventors: Jerome Thiery; Ralph Engelberg
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-03-06
Filing date: 2014-03-06
Publication date: 2015-09-10
Also published as: WO2015132029A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil (1), das ein Gehäuse (5), ein erstes Ventilmittel (20) und ein erstes Stellelement (25) aufweist, wobei das erste Stellelement (25) und das erste Ventilmittel (20) zusammen wirken, insbesondere das erste Stellelement (25) das erste Ventilmittel (20) bewegt. Es wird vorgeschlagen, dass das Ventil (1) mindestens ein zweites Stellelement (35) und ein zweites Ventilmittel (30) aufweist, wobei das zweite Stellelement (35) und das zweite Ventilmittel (30) zusammen wirken, insbesondere das zweite Stellelement (25) das zweite Ventilmittel (20) bewegt, wobei das erste Ventilmittel (20) und das zweite Ventilmittel (30) relativ zueinander beweglich in dem Gehäuse (5) angeordnet sind, wobei abhängig von der Stellung des ersten Ventilmittels (20) und der Stellung des zweiten Ventilmittels (30) zueinander und/oder der Stellung des ersten Ventilmittels (20) und des zweiten Ventilmittels (30) gegenüber dem Gehäuse (5) eine Durchströmung des Ventils (1) geregelt, insbesondere versperrt oder freigeben wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Ventil nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Es ist schon ein Flüssigkeitsventil, das ein Gehäuse, ein erstes Ventilmittel und ein erstes Stellelement aufweist, wobei das erste Stellelement und das erste Ventilmittel zusammen wirken, bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Ventil, insbesondere Fluidventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass die Durchströmung des Ventils durch ein Medium verbessert geregelt werden kann. Als weiteren Vorteil ist anzusehen, dass bei einem erfindungsgemäßen Ventil insbesondere die Durchströmung des Ventils durch ein Medium präziser freigegeben und gesperrt werden kann.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.
Besonders vorteilhaft ist, dass das Ventil ein Führungselement aufweist. Das Führungselement dient zur Führung der Ventilmittel. Durch das Führungselement wird die Führung der Ventilmittel in dem Gehäuse verbessert. Das Führungselement ermöglicht eine definierte Führung der Ventilmittel in dem Ventil. Weiter ist vorteilhaft, dass die Ventilmittel durch das Führungselement definiert gelagert werden. Durch die definierte Lagerung kann die Führung verbessert werden. Auch Reibung und Art der Führung kann durch das Führungsmittel anwendungsspezifisch angepasst werden.
Weiter ist als vorteilhaft anzusehen, dass das Ventil eine Ventilplatte aufweist. Abhängig von der Stellung des ersten Ventilmittels und der Stellung des zweiten Ventilmittels zueinander und/oder der Stellung des ersten Ventilmittels und des zweiten Ventilmittels gegenüber der Ventilplatte wird eine Durchströmung des Ventils geregelt, insbesondere versperrt oder freigeben. Vorteilhaft wird abhängig von der Stellung des ersten Ventilmittels und der Stellung des zweiten Ventilmittels zueinander und/oder der Stellung des ersten Ventilmittels und des zweiten Ventilmittels gegenüber der Ventilplatte ein Durchströmungskanal freigegeben oder versperrt. Die Größe des Durchströmungskanals ist abhängig von der Stellung des ersten und des zweiten Ventilmittels zueinander und/oder der Stellung der Ventilmittel gegenüber der Ventilplatte. Somit lässt sich vorteilhaft die Durchströmung des Ventils anhand der Größe des Durchströmungskanals regeln, insbesondere regulieren. Abhängig von der Stellung der Ventilmittel wird eine Durchströmung freigegeben, gedrosselt oder versperrt.
Besonders vorteilhaft ist, dass mindestens ein Ventilmittel und/oder die Ventilplatte Öffnungen aufweisen. Das erste Ventilmittel weist mindestens eine Öffnung auf. Das zweite Ventilmittel weist mindestens eine Öffnung auf. Die Ventilplatte weist insbesondere mindestens eine Öffnung auf. Die Öffnungen der Ventilmittel und der Ventilplatte bilden abhängig von der Stellung der Öffnungen zueinander einen oder mehrere Durchströmungskanäle oder sperren einen oder mehrere Durchströmungskanäle. Der gebildetete Durchströmungskanal ermöglicht das Durchströmen des Ventils. Ist kein Durchströmungskanal gebildet, so ist ein Durchströmen des Ventils nicht möglich und das Ventil ist gesperrt. Der Volumenstrom ist abhängig von der Form und der Stellung der Öffnungen zueinander. Der Volumenstrom lässt sich somit einfach festlegen.
Eine Weiterbildung der Erfindung ist, dass die Größe, insbesondere der Querschnitt eines oder mehrerer Durchströmungskanäle von der Stellung der Ventilmittel zueinander und/oder der Stellung der Ventilmittel gegenüber einer Ventilplatte abhängig ist. Ist das Ventil freigegeben, also mindestens ein Durchströmungskanal gebildet, so kann das Ventil von einem Medium durchströmt werden. Abhängig von der Größe, insbesondere dem Querschnitt aller Durchströmungskanäle im Ventil ist der Volumenstrom. Der Volumenstrom, insbesondere die Größe des Volumenstroms durch das Ventil ist von der Stellung der Ventilmittel zueinander abhängig. Der Volumenstrom, insbesondere die Größe des Volumenstroms ist von der Stellung der Ventilmittel gegenüber der Stellung einer Ventilplatte abhängig. Der Volumenstrom ist regelbar. Die Regelbarkeit des Volumenstroms ermöglicht eine festlegbare Durchströmung des Ventils.
Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass das Ventil mindestens ein Rückstellelement aufweist. Das mindestens eine Rückstellelement wirkt mindestens einem der Stellelemente entgegen. Insbesondere ist ein Rückstellelement einem Stellelement zugeordnet. Das Rückstellelement ermöglicht eine Rückstellung des Stellelements in eine definierte Ausgangsstellung. Mindestens ein Ventilmittel des Ventils nimmt insbesondere im Fehlerfall eine definierte Stellung ein.
Ferner ist vorteilhaft, dass das Stellelement einen Aktor und einen Mitnehmer aufweist. Der Aktor wirkt auf den Mitnehmer, insbesondere bewegt, vorzugsweise verschiebt den Mitnehmer. Der Mitnehmer wirkt mit mindestens einem der Ventilmittel zusammen, insbesondere ist mit einem Ventilmittel verbunden, vorzugsweise gibt der Mitnehmer die Bewegung des Aktors an das, bzw. die Ventilmittel weiter.
Besonders vorteilhaft ist, dass mindestens ein Aktor einen Spulenkörper und einen Anker aufweist. Der Anker kann mit dem Mitnehmer und/oder dem Ventilmittel verbunden sein. Der Anker kann mit dem Mitnehmer zusammenwirken. Abhängig von der Bestromung des Spulenkörpers wird der Anker bewegt oder in einer ersten aktiven Stellung, insbesondere bestromten Endposition gehalten. Der Spulenträger und der Anker stellen eine sehr einfache, kostengünstige und kompakte Möglichkeit dar, den Mitnehmer, bzw. das Ventilmittel im Gehäuse, insbesondere gegenüber der Ventilplatte zu bewegen, insbesondere zu verschieben, oder in einer aktivierten bzw. bestromten Stellung zu halten. Ferner ist vorteilhaft, dass mindestens ein Aktor als Motor ausgebildet ist. Der Motor wirkt auf einen Wandler, insbesondere treibt diesen an. Der Wandler wirkt direkt auf ein Ventilelement und/oder auf den Mitnehmer. Insbesondere ist der Wandler mit dem Mitnehmer verbunden. Vorzugsweise wandelt der Wandler die rotatorische Bewegung des Motors in eine translatorische Bewegung des Mitnehmers um. Die Verwendung eines Motors und eines Wandlers als Aktor eines Stellelelements ermöglicht die Einstellung der Stellung des Ventilmittels. Das Ventilmittel kann somit in jede Stellung bewegt werden. Eingeschränkt ist die Bewegung des Ventilmittels durch das Gehäuse, das Führungselement oder die Ventilplatte. Es lässt sich somit ein beliebiger Volumenstrom zwischen keinem Volumenstrom und maximalen Volumenstrom einstellen. Weiter ist als vorteilhaft anzusehen, dass die Stellung des Ventilmittels im stromlosen Zustand nicht verändert wird und somit gespeichert wird.
Besonders vorteilhaft ist, dass mindestens ein Federelement das erste Ventilmittel und das zweite Ventilmittel aneinander drückt. Insbesondere drückt das Federelement die Ventilmittel an das Führungselement und/oder die Ventilplatte. Die Ventilplatte und mindestens eines der Ventilmittel berühren sich ständig. Das Andrücken durch das Federelement minimiert die Abstände zwischen den Ventilmitteln, insbesondere zwischen den Ventilmitteln und der Ventilplatte und/oder dem Führungselement. Die Abstände können als mögliche Leckagestellen wirken. Somit wird die Dichtwirkung des Ventils verbessert. Auch die Positionierung der Ventilmittel im Gehäuse, insbesondere im Führungselement, vorzugsweise gegenüber der Ventilplatte kann verbessert werden.
Es kann zweckmäßig sein, dass mindestens eine Dichtung an mindestens einem Ventilmittel angeordnet ist, insbesondere mindestens eine Dichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Ventilmittel angeordnet ist. Die Dichtung verbessert die Abdichtung des Ventils zusätzlich. Die Dichtung minimiert oder verhindert einen Volumenstrom aufgrund von Leckagen obwohl das Ventil gesperrt ist.
Ferner ist vorteilhaft, dass das Ventil ein Flachschieberventil ist und das erste und das zweite Ventilmittel als Schieber, insbesondere als Flachschieber ausgebildet sind. Flachschieberventile können einfach und kostengünstig hergestellt werden.
Vorteilhaft ist, dass der Mitnehmer als Kupplung ausgebildet ist. Eine Kupplung ermöglicht eine starre, elastische, bewegliche oder lösbare Verbindung zwischen dem Aktor und dem Ventilmittel.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Ventil 1,
2 ein erfindungsgemäßes Ventil 1 in einer Seitenansicht,
3 ein erfindungsgemäßes Ventil 1 in einer Seitenansicht mit einer veränderten Stellung des ersten Ventilmittels und
4 ein erfindungsgemäßes Ventil 1 in einer Seitenansicht mit einer veränderten Stellung des ersten und des zweiten Ventilmittels.
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Ventil 1, insbesondere ein Fluidventil, vorzugsweise ein Flüssigkeitsventil dargestellt. Das Ventil 1 weist ein Ventilgehäuse 5, das im Folgenden als Gehäuse 5 bezeichnet wird, auf. Das Ventil 1 dient zur Regelung oder Absperrung der Durchströmung eines Fluides, insbesondere eines durchströmenden Mediums, vorzugsweise eines Gases oder einer Flüssigkeit. Das Gehäuse 5 umfasst mindestens einen ersten Anschluss 7 und einen zweiten Anschluss 8. Die Anschlüsse 7, 8 sind insbesondere als Einlass und Auslass ausgebildet. Die Anschlüsse 7, 8 können insbesondere mit einem Kreislauf, vorzugsweise mit einem Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeugs verbunden werden. Das Ventil 1 befindet sich somit im Kreislauf und kann das in dem Kreislauf strömende Medium unterbrechen oder die Durchströmung, insbesondere die Durchströmungsmenge regeln.
Das Ventil 1 gemäß 1 weist ein erstes und ein zweites Ventilmittel 20, 30 insbeosondere ein bewegliches Verschlusselement, vorzugsweise einen Schieber oder einen Flachschieber auf. Im Folgenden werden die beweglichen Verschlusselement, bzw. die Fachschieber als Ventilmittel 20, 30 bezeichnet. In 1 verdeckt das erste Ventilmittel 20 das zweite Ventilmittel 30. Das Ventil 1 weist ein Führungselement 15 auf. Die Ventilmittel 20, 30 sind beweglich, insbesondere verschiebbar, vorzugsweise in oder entgegengesetzt einer Verschiebungsrichtung 90 verschiebbar an dem Führungselement 15, insbesondere in dem Führungselement 15 angeordnet. Das Führungselement 15 ist insbesondere als eine Rahmen zur Führung der Ventilmittel 20, 30 ausgebildet. Die Verschiebungsrichtung 90 der Ventilmittel 20, 30 verläuft in 1 senkrecht zu der Achse zwischen den Anschlüssen 7 und 8. Die Ventilmittel 20, 30 weisen jeweils Öffnungen 21, 31 auf. Das erste Ventilmittel 20 weist mindestens eine Öffnung 21 auf. Das zweite Ventilmittel 30 weist mindestens eine Öffnung 31 auf. Das Führungselement 15 und das Gehäuse 5 können einteilig ausgebildet sein.
Das Ventil 1 weist eine Ventilplatte 10 auf. Die Ventilplatte 10 ist mit dem Gehäuse 5 verbunden. Die Ventilplatte 10 weist Öffnungen 11 auf. Die Ventilplatte 10 bildet eine Anlagefläche, bzw. eine Führung für die Ventilmittel 20, 30 in dem Gehäuse 5. In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel sind die Ventilplatte 10 und das Führungselement 15 einteilig ausgebildet. Die Ventilmittel 20, 30 sind gegenüber der Ventilplatte 10 beweglich, insbesondere verschiebbar gelagert.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Ventilplatte 10 und das Gehäuse 5 einteilig ausgebildet. Die Ventilplatte 10 ist innerhalb des Gehäuses 5 des Ventils 1 angeordnet. Die Ventilplatte 10 ist in dem vom Medium durchströmten Bereich des Ventils 1 zwischen den Anschlüssen 7 und 8 angeordnet. Die Ventilmittel 20, 30 sind im Wesentlichen ebenfalls in dem durchströmten Bereich zwischen den Anschlüssen 7, 8 angeordnet.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Ventilplatte 10 zusätzlich als Ventilmittelführung 15 ausgebildet. Die Ventilplatte 10 dient somit zusätzlich zur Führung der Ventilmittel 20, 30 in dem Gehäuse 5 des Ventils 1.
Die Öffnungen 11, 21, 31 der Ventilmittel 20, 30 und der Ventilplatte 10 können beliebig, bzw. anwendungsabhängig ausgebildet sein. Die Ausbildung, insbesondere die Formgebung, Größe, Position der Öffnungen 21, 31 ist abhängig von dem das Ventil 1 durchströmenden Mediums und der gewünschten Regelbarkeit, bzw. Steuerbarkeit der Durchströmung. Die Öffnungen 11, 21, 31 können sich gegenseitig überdecken und das Ventil sperren oder einen Durchströmungsquerschnitt freigeben. Die Öffnung 21 des erstens Ventilmittels 20 weist mindestens eine erste Dichtkante 22 auf. Die Öffnung 31 des zweiten Ventilmittels 30 weist mindestens eine zweite Dichtkante 32 auf. Überdecken sich die erste Dichtkante 22 des ersten Ventilmittels 20 und die zweite Dichtkante 32 des zweiten Ventilmittels 30 so ist das Ventil 1 gesperrt.
Die Ventilmittel 20, 30 sind relativ zueinander beweglich, insbesondere verschiebbar angeordnet. Die Ventilmittel 20, 30 sind beweglich gegenüber der mindestens einen Ventilplatte 10 angeordnet. Abhängig von der Stellung der Ventilmittel 20, 30 zueinander und der Stellung der Ventilmittel 20, 30 gegenüber der Ventilplatte 10 wird eine Durchströmung, bzw. ein Durchströmungskanal durch das Ventil 1 versperrt oder freigegeben, insbesondere geregelt, vorzugsweise reguliert. Ein freigegebener, insbesondere gebildeter Durchströmungskanal ermöglicht das Durchströmen des Ventils 1 von einem Anschluss 7, 8 zu dem anderen Anschluss 7, 8. Es können sich dabei beliebig viele Durchströmungskanäle bilden. Die Anzahl der freigegeben Durchströmungskanäle ist abhängig von der Anzahl der Öffnungen 11, 21, 31 in den Ventilmitteln 20, 30 und der Ventilplatte 10, sowie von der Stellung der Ventilmittel 20, 30 und der Ventilplatte 10, bzw. der Stellung der Öffnungen 11, 21, 31 relativ zueinander, abhängig. Die Menge, die das Ventil durchströmt wird abhängig von der Stellung der Ventilmittel 20, 30 zueinander und der Stellung der Ventilmittel 20, 30 gegenüber der Ventilplatte 10 geregelt.
Das Ventil 1 weist ein erstes und ein zweites Stellelement 25, 35 auf. Das erste Stellelement 25 wirkt auf das erste Ventilmittel 20. Hierzu weist das erste Stellelement 25 insbesondere einen ersten Mitnehmer 27 auf. Der erste Mitnehmer 27 verbindet das erste Stellelement 25 mit dem ersten Ventilmittel 20. Das erste Stellelement 25 weist einen Aktor 26 auf. Der Aktor 26 bewegt den ersten Mitnehmer 27 und damit das erste Ventilmittel 20. Der Aktor 26 wirkt auf das Ventilmittel 20. Das zweite Stellelement 35 wirkt auf das zweite Ventilmittel 30. Hierzu weist das zweite Stellelement 35 insbesondere einen zweiten Mitnehmer 37 auf. Der zweite Mitnehmer 37 verbindet das zweite Stellelement 35 mit dem zweiten Ventilmittel 30. Das zweite Stellelement 35 weist zusätzlich einen zweiten Aktor 36 auf. Der zweite Aktor 36 bewegt, bzw. verschiebt den zweiten Mitnehmer 37 und damit das zweite Ventilmittel 30. Der zweite Aktor 36 wirkt auf das zweite Ventilmittel 30.
Gemäß der 1 ist der Aktor 26 des ersten Stellelements 25 als elektrische Maschine 60, insbesondere als Motor 60, vorzugsweise als Elektromotor 60 ausgebildet. Im Folgenden wird die elektrische Maschine 60 als Motor 60 bezeichnet. In 2 bis 4 ist der Motor detailliert dargestellt. Der Motor 60 weist einen Stator 66 und einen Rotor 67 auf. Der Stator 66 des Motors 60 weist mindestens eine Phase auf, die wiederum mindestens eine Spule, insbesondere eine Wicklung (nicht eingezeichnet) umfasst. Der Stator 66 umfasst beliebig viele Phasen, mit beliebig vielen Spulen, mit beliebig vielen Wicklungen. Die Wicklungen werden abhängig von der Position und der gewünschten Drehungsrichtung, Drehgeschwindigkeit sowie der Drehleistung über eine elektrische Schaltung (nicht eingezeichnet) oder einen Kommutator bestromt.
Bei einem elektrisch kommutierten Motor 60 weist der Stator 66 insbesondere drei Phasen auf, die jeweils mindestens eine Spule mit mindestens einer Wicklung umfassen. Die Wicklungen der Phasen erzeugen aufgrund eines Stromflusses ein Magnetfeld. Das Magnetfeld wiederum führt zu einer Kraft auf den Rotor 67, die zu einer Drehung des Rotors 67 führt. Die elektrische Schaltung ist abhängig von der Anzahl der Phasen, der Art der Verschaltung der Phasen (Stern- oder Dreiecksverschaltung), der gewünschten Funktionalität als Brückenschaltung, Inverterschaltung oder Schaltung zur Erzeugung eines Mehrphasensystems mit einem, zwei, vier, sechs usw. Leistungshalbleiter, insbesondere einer Schaltung zur Ansteuerung eines drei phasigen EC-Motors, ausgebildet. Der Motor kann insbesondere als Bürstenmotor, Schrittmotor, Bürstenloser Motor, Asynchronmotor, Synchronmotor, EC-Motor oder als Schrittmotor ausgeführt sein.
Wie in 2 dargestellt, weist der Motor 60 eine Welle 68 auf. Der Rotor 67 ist drehfest mit der Welle 68 verbunden. Der Rotor 67 ist gegenüber dem Stator 66 drehbar gelagert. Der Rotor 67 weist mindestens ein Element auf, wobei das Element beispielsweise aus einem ferromagnetischem, einem magnetischen Material, einem Material, welches magnetische Eigenschaften hat oder aus einem Kunststoff in dem ferromagnetischen oder magnetischen Elemente, insbesondere Magnete eingespritzt sind, besteht. Die magnetischen oder mit einem Magnetfeld zusammenwirkenden Elemente sind somit von einem Kunststoff umspritzt. Der Rotor 67 und die Welle 68 wirken auf einen Wandler 69. Der Wandler 69 wandelt die Rotationsbewegung des Motors 60 in eine translatorische Bewegung um. Der Wandler 69 umfasst beispielsweise eine Spindel 62, insbesondere eine Gewindespindel 62 und eine Spindelmutter 63. Die Gewindespindel 62 besteht aus einer Gewindestange auf die ein Außengewinde aufgebracht ist. Das Außengewinde ist insbesondere als Trapez- oder Flachgewinde ausgebildet. Die Spindelmutter 63 weist als Gewinde ein Innengewinde auf. Das Gewinde der Spindelmutter 63 und das Gewinde der Gewindestange 62 wirken zusammen, bzw. greifen ineinander ein. Der Wandler 69 wirkt mit einem der Mitnehmer 27, 37 und der Welle 68 des Motors 60 zusammen. Insbesondere ist die Welle 68 des Motors 60 drehfest mit der Gewindespindel 62 verbunden. Die Welle 68 des Motors 60 und die Gewindespindel 62 können auch einteilig ausgebildet sein. Das Gewinde der Spindel 62 kann somit direkt an die Welle 68 angebracht sein. Die Spindelmutter 63 ist mit dem Mitnehmer 27 drehfest verbunden. Vorzugsweise sind Spindelmutter 63 und/oder Mitnehmer 27, 37 drehfest in, bzw. gegenüber dem Gehäuse 5 angeordnet. Die Rotationsbewegung des Motors 60 wird durch den Wandler 69 in eine translatorische Bewegung des Ventilmittels 20 umgewandelt. Der Aktor 26, insbesondere der Motor 60 bewegt, insbesondere verschiebt das Ventilmittel 20 gegenüber der Ventilplatte 10 und dem zweiten Ventilmittel 30.
Gemäß 2 umfasst das Ventil 1 ein zweites Stellelement 35. Das zweite Stellelement 35 weist einen Aktor 36 und einen Mitnehmer 37 auf. Der zweite Aktor 36 wirkt auf den zweiten Mitnehmer 37. Der Mitnehmer 37 wirkt auf das zweite Ventilmittel 30. Insbesondere können der zweite Mitnehmer 37 und das Ventilmittel 30 einteilig ausgebildet sein. Der Aktor 36 weist einen Spulenkörper 74 und einen Anker 75 auf. Der Anker 75 weist mindestens ein Element auf, wobei das Element beispielsweise aus einem ferromagnetischem, einem magnetischen Material, einem Material, welches magnetische Eigenschaften hat oder aus einem Kunststoff in dem ferromagnetischen oder magnetischen Elemente, insbesondere Magnete eingespritzt sind, besteht. Ein Stromfluss in dem Spulenkörper 74 erzeugt ein magnetisches Feld das mit einer Kraft auf das Element des Ankers 75 wirkt. Die Kraft auf den Anker 75 führt abhäng von der Stellung des Ankers 75 gegenüber dem Spulenkörper 74 zu einer Bewegung des Ankers 75. Der Anker 75 ist mit dem Mitnehmer 37 verbunden. Durch einen Stromfluss im Aktor 36 wird eine Bewegung des dritten Ventilmittels 30 erreicht.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann auch das zweite Stellelement 35 einen Motor 60 aufweisen. Entsprechend erfolgt die Bewegung des zweiten Ventilmittels 30 abhängig von einem Motor 60. Der Motor 60 und die Anbindung des Motors 60 an das zweite Ventilmittel 30 erfolgt gleich wie die bereits beschrieben Anbindung des Motors 60 an das erste Ventilmittel 20 und die bereits beschriebene Funktionsweise. Es ist auch möglich, dass das erste Stellelement 25 einen Aktor 26 mit einem Spulenkörper 74 aufweist. Das erste Stellelement 25 wirkt dann entsprechend dem zuvor beschriebenen zweiten Stellelement 35 mit Spulenträger 74 auf das erste Ventilmittel 20. Es ist auch möglich das beide Stellelemente 25, 35 einen Motor 60 aufweisen oder das beide Stellelemente 25, 35 einen Aktor 26, 36 mit einem Spulenkörper 74 und einem Anker 75 aufweisen. Somit kann die Bewegung der Ventilmittel 20, 30 über einen Motor 60 oder einen Aktor mit einem Spulenträger 74 erfolgen.
Zur verbesserten Anordnung der Ventilmittel 20, 30 im Führungselement 15, bzw. gegenüber der Ventilplatte 10 weist das Ventil 1 ein Federelement 80 auf. Das Federelement 80 drückt das erste und das zweite Ventilmittel 20, 30 an der Ventilplatte 10, bzw. hält die Ventilmittel 20, 30 in dem für sie vorgesehenen Führungselement 15. Die Ventilmittel 20, 30 und die Ventilplatte 10 berühren sich. Weiter kann mindestens eine Dichtung 82 (nicht eingezeichnet) im Bereich der Ventilmittel 20, 30 eingesetzt werden. Die Dichtung 82 ist insbesondere an einem der Ventilmittel 20, 30 angeordnet, vorzugsweise zwischen der Ventilplatte 10 und einem der Ventilmittel 20, 30. Die Dichtung 82 und das Federelement 80 können auch als ein Element ausgeführt sein, welches beide Funktionen erfüllt. Die Dichtung 82 und das Federelement 80 können insbesondere einteilig ausgebildet sein.
Anhand der 2 bis 4 wird die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Ventils 1 erläutert. In 2 ist ein Ventil 1 mit einem Gehäuse 5 gezeigt. Das Gehäuse 5 weist zwei Anschlüsse 7, 8 zum Einlassen und Auslassen eines Mediums in bzw. aus dem Ventil 1 auf. Innerhalb des Gehäuses 5 des Ventils 1 ist eine Ventilplatte 10, ein erstes Ventilmittel 20 mit einem ersten Mitnehmer 27 und ein zweites Ventilmittel 30 mit einem zweiten Mitnehmer 37 angeordnet. Der Mitnehmer 27 und das erste Ventilmittel 20 sind insbesondere einteilig ausgebildet. Der Mitnehmer 37 und das zweite Ventilmittel 30 sind insbesondere einteilig ausgebildet. Die Ventilplatte 10 ist feststehend im Gehäuse 5 ausgebildet. Die Ventilplatte 10 ist lagefest mit dem Gehäuse 5 verbunden. Die Ventilplatte 10 ist per Kraftschluss oder Formschluss an dem Gehäuse 5 lagefest angeordnet. Insbesondere sind die Ventilplatte 10 und das Gehäuse 5 einteilig ausgebildet. Ein Federelement 80 drückt das erste Ventilmittel 20 an das zweite Ventilmittel 30. Das Federelement 80 drückt beide Ventilmittel 20, 30 an die Ventilplatte 10.
Die Ventilmittel 20, 30 und die Ventilplatte 10 weisen Öffnungen 11, 21, 31 auf. Die Öffnungen 11, 21, 31 ermöglichen eine durchströmen der Ventilmittel 20, 30 und der Ventilplatte 10. Entsprechend der Stellung, also der Position der Ventilmittel 20, 30 in den Gehäuse 5 wird ein Durchströmen gesperrt oder geregelt. Es wird Entsprechend der Stellung, also der Position der Ventilmittel 20, 30 in dem Gehäuse 5 ein Durchströmungskanal freigegeben oder versperrt. In 2 weisen die Ventilmittel 20, 30 und die Ventilplatte 10 jeweils zwei Öffnungen 11, 21, 31 auf. Es sind jedoch beliebig viele Öffnungen 11, 21, 31 in den Ventilmitteln 20, 30 und der Ventilplatte 10 möglich. Auch ist möglich, dass das Ventilmittel 20, 30 aufgrund seiner Größe und seiner Stellung gegenüber dem zweiten Ventilmitteln 20, 30 und/oder der Ventilplatte 10 und/oder dem Gehäuse 5 nicht durchströmt sondern umströmt wird. Die Ventilmittel 20, 30 sind relativ zueinander beweglich angeordnet. Gemäß der 2 liegen die Öffnungen 21 des ersten Ventilmittels 20, die Öffnungen 31 des zweiten Ventilmittels 30 und die Öffnungen 11 der Ventilplatte 10 übereinander. Es werden zwei Durchströmungskanäle freigegeben, bzw. gebildet. Das Ventil 1 kann von einem Fluid durchströmt werden. Das Ventil 1 ist geöffnet. Das Ventil 1 wird Durchströmt.
Die Öffnungen 11, 21, 31 weisen Dichtkanten 12, 22, 32 auf. Die Öffnungen 11 der Ventilplatte 10 weisen mindestens eine Dichtkante 12 auf. Die Öffnungen 22 des ersten Ventilmittels 20 weisen mindestens eine Dichtkante 22 auf. Die Öffnungen 32 des zweiten Ventilmittels 30 weisen mindestens eine Dichtkante 32 auf. Die Dichtkanten 12, 22, 32 der Öffnungen 11, 21, 31 der Ventilmittel 20, 30 und der Ventilplatte 10 sind in 2 so angeordnet, das ein Strömungsquerschnitt, insbesondere zwei Durchströmungskanäle freigegeben sind.
Das erste Ventilmittel 20 wirkt mit dem ersten Stellelement 25 zusammen. Somit wirkt der erste Mitnehmer 27 mit dem erster Aktor 26 zusammen. Der erste Aktor 26 verschiebt das Ventilmittel 20 entlang der Hochachse, bzw. entlang der Verschiebungsrichtung 90 des Ventils 1. Geführt wird das Ventilmittel 20, 30 von dem Gehäuse 5 oder der Ventilplatte 10 oder dem Führungselement 15. Der erste Aktor 26 wird beispielhaft als Motor 60 angenommen. Es ist aber auch im Rahmen der Erfindung denkbar den ersten Aktor 26 als Spulenköper 74 auszubilden. Wobei der Spulenkörper 74 bei einem Stromfluss ein magnetisches Feld erzeugt und das magnetische Feld mit einer Kraft auf einen Anker 75 wirkt.
Der Motor 60 weist ein Motorgehäuse 61, in dem ein Stator 66, eine Welle 68 und eine Rotor 67 angeordnet sind auf. Das Motorgehäuse 61 weist außerdem zwei Lagerelemente 64 auf. Die Welle 68 ist durch die zwei Lagerelemente 64 drehbar gegenüber dem Motorgehäuse 61 gelagert. Die Welle 68 ist mit dem Rotor 67 drehfest, kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden.
Ferner weist das Ventil 1 einen Wandler 69 auf. Der Wandler 69 umfasst eine Spindel 62 und eine Spindelmutter 63. Die Spindel 62 und die Welle 68 sind insbesondere einteilig, bzw. einstückig ausgebildet. Die Spindel 62 wirkt mit der Spindelmutter 63 zusammen, wobei die Spindelmutter 63 und die Spindel 62 die rotatorische Bewegung des Motors 60, bzw. des Rotors 67 in eine translatorische Bewegung umwandelt. Hierzu wirkt das Gewinde der Spindel 62 auf das Gewinde der Spindelmutter 63 und umgekehrt. Die Spindelmutter 63 ist mit dem ersten Mitnehmer 27 verbunden. Insbesondere sind die Spindelmutter 63 und der Mitnehmer 27 einteilig, bzw. einstückig ausgeführt.
Der zweite Aktor 36 weist einen Spulenkörper 74 und einen Anker 75 auf. Der Anker 75 umfasst mindestens ein Element, das beispielsweise aus einem ferromagnetischem, einem magnetischen Material, einem Material, welches magnetische Eigenschaften hat oder aus einem Kunststoff in dem ferromagnetischen oder magnetischen Elemente, insbesondere Magnete eingespritzt sind, besteht. Durch Bestromung des Spulenkörpers 74, bzw. durch einen Stromfluss im Spulenkörper 74 wird ein magnetisches Feld erzeugt. Das magnetische Feld wirkt mit einer Kraft auf den Anker 75 und zieht diesen an oder stößt diesen ab. Gemäß 2 ist der Spulenkörper 74 von einem Strom durchflossen und sorgt somit für eine Anziehung des Ankers 75 an den Spulenkörper 74. Der Anker 74 ist über den zweiten Mitnehmer 37 mit dem zweiten Ventilmittel 30 verbunden. Insbesondere sind der Anker 75 und der Mitnehmer 37 einstückig ausgeführt.
Erfindungsgemäß kann das zweite Stellelement 35 auch einen Motor 60 aufweisen. Der zweite Aktor 36 kann als Motor 60 ausgebildet sein. Erfindungsgemäß kann das erste Stellelement 25 auch einen Aktor 26 mit einem Spulenkörper 74 und einem Anker 75 aufweisen.
Ferner weist das Ventil 1 eine Rückstellelement 40 auf. Die Rückstellelement 40 wirkt dem zweiten Stellelement 35 entgegen. Ist das zweite Stellelement 35 nicht aktiviert, so bewegt das Rückstellelement 40 das zweite Ventilmittel 30 in eine Ausgangsstellung, insbesondere eine Endposition. Das Rückstellelement 40 kann insbesondere als Feder oder als elastisches Element ausgebildet sein. Die Kraft der Rückstellelements 40 wirkt der Kraft durch das magnetische Feld, des Spulenträgers 74 entgegen. Das Rückstellelement 40 ist entgegen einer Wirkrichtung des Ankers 75 durch das magnetische Feld angeordnet. Vorteilhaft ist ein Rückstellelement 40, insbesondere eine Rückstellfeder, die den Mitnehmer 27, 37 und/oder das Ventilmittel 20, 30 entgegen der Wirkrichtung des Ankers 74 in eine zweite deaktivierte bzw. unbestromte Position zurückbewegt.
Das erste Ventilmittel 20 weist einen Mitnehmerelement 99 auf. Das Mitnehmerelement 99 greift in eine Mitnehmernut 100 des zweiten Ventilmittels 30 ein. Das Mitnehmerelement 99 und die Mitnehmernut 100 ermöglichen abhängig von ihrer Auslegung zueinander ein Bewegen des Ventilmittels 20 durch das Ventilmittel 30 und umgekehrt. Die Ausbildung des Mitnehmerelements 99 und der Mitnehmernut 100 kann dabei von der gewünschten Funktionalität des Ventils 1 gewählt werden. Die Mitnehmernut gemäß 2 bis 4 bildet keine Öffnung in dem Ventilmittel 30. Gemäße einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Mitnehmernut 100 eine zusätzliche Öffnung bilden.
In 3 wurde bei dem Ventil 1 gemäß 1 die Stellung des ersten Ventilmittels 20 verändert. Der Motor 60 hat eine Drehbewegung durchgeführt. Die Drehbewegung wurde von der Spindel 62 und der Spindelmutter 63 des Wandlers 69 in eine translatorische Bewegung umgewandelt. Das erste Ventilmittel 20 wurde entlang der Hochachse, bzw. entlang der Verschiebungsrichtung 90 des Ventils 1 bewegt, insbesondere nach unten bewegt. Das erste Ventilmittel 20 wurde in Richtung des zweiten Stellelements 35 bewegt, insbesondere verschoben. Die Öffnungen 11, 21, 31 überdecken sich nicht. Das Ventil 1 ist gesperrt. Es wird kein Durchströmungsquerschnitt gebildet. Es kann kein Medium das Ventil 1 durchströmen. Ein Durchströmungskanal ist nicht freigegeben. Alle Durchströmungskanäle sind gesperrt. Die Öffnung 21 des Ventilmittels 20 wird von dem Ventilmittel 30 verdeckt. Die Öffnungen 31 des Ventilmittels 30 wird von dem Ventilmittel 20 verdeckt. Die Dichtkanten 22 und 32 überdecken sich so, das kein Durchströmungsquerschnitt gebildet wird. In 4 wurde bei dem Ventil 1 gemäß 1 die Stellung des ersten Ventilmittels 20 und die Stellung des zweiten Ventilmittels 30 verändert. Der Spulenkörper 74 des Aktors 36 des zweiten Stellelements 35 wird nicht bestromt. Somit ist kein magnetisches Feld vorhanden, das mit einer Kraft auf den Anker 75 wirkt. Der Anker 75 wird von dem Spulenkörper 74 nicht angezogen. Die Kraft der Rückstellelement 40 auf den Anker 75 ist somit größer als die Kraft durch das magnetische Feld. Der Anker 74 wird entlang einer Achse, insbesondere der Hochachse, bzw. entlang der Verschiebungsrichtung 90 des Ventils 1 nach unten bewegt. Der Anker 74 wird von dem ersten Stellelement 25 weg bewegt. Es werden zwei Durchströmungskanäle freigegeben. Durch die beiden Durchströmungskanäle kann ein Medium das Ventil 1 durchströmen. Das Ventil 1 ist geöffnet. Ein Durchströmen des Ventils 1 ist möglich.
Abhängig von der Anordnung der Öffnungen 11, 21, 31 in den Ventilmitteln 20, 30 und der Ventilplatte 10 und der Stellung der Ventilmittel 20, 30 zueinander oder gegenüber der Ventilplatte 10 wird ein Durchströmungskanal freigegeben oder gesperrt. Die Größe des Durchströmungskanals und die Anzahl der Durchströmungskanäle ist von der Anordnung und der Stellung der Öffnungen 11, 21, 31 zueinander abhängig. Abhängig von Anordnung und Stellung der Öffnungen 11, 21, 31 ist auch die Größe, insbesondere der Querschnitt des Durchströmungskanals und die Anzahl der Durchströmungskanäle. Es ist somit möglich einfach die Durchströmungsmenge mit dem erfindungsgemäßen Ventil zu regulieren.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen weist das Ventil 1 mehr als zwei Ventilmittel 20, 30 auf. Auch ist die Anzahl der Öffnungen 11, 21, 31 der Ventilmittel 20, 30 und der Ventilplatte 10 ist nicht auf zwei beschränkt. Es sind beliebig viele Öffnungen möglich. Auch die Form kann abhängig von der Verwendung, bzw. von dem Anwendungsgebiet gewählt werden.
Ferner kann das Ventil 1 eine Failsafe Funktion aufweisen. Das bedeutet, dass das Ventil 1 im Fall einer Fehlfunktion, insbesondere eines Stromausfalls oder eine Softwarefehler in der Steuerung eine zuvor definierte Durchströmung des Ventils 1 aufweist oder die Durchströmung des Ventils komplett sperrt, bzw. unterbindet. Beispielsweise kann das zweite Stellelement 35 ein Failsafe Funktion abbilden. Ist das zweite Stellelement 35 aktiviert, insbesondere bestromt, so ist beispielsweise eine Durchströmung durch das Ventil 1 möglich. Wird dagegen der Stromfluss unterbrochen, beispielsweise aufgrund eines Fehlers, so bewegt das Rückstellelement 40 das Ventilmittel in eine Stellung, wodurch das Durchströmen des Ventils 1 unterbrochen wird. Denkbar ist auch das Durchströmen des Ventils 1 auf eine gewünschte Menge zu Begrenzen. Oder im Fall eines Fehlers die maximale Durchströmung durch das Ventil 1 zu ermöglichen, insbesondere wie in den 2 bis 4 dargestellt.
Die Ventilmittel 20, 30 können als Flachschieber gemäß der 1 ausgebildet sein. Das Ventil 1 wird dann als Flachschieberventil bezeichnet. Alternativ sind auch Ausführungsformen mit rotationsförmigen, insbesonders zylindrischen und/oder ringförmigen Ventilmitteln möglich.
Das Ventil kann beliebig viele Ventilmittel 20, 30 aufweisen. Die beliebig vielen Ventilmittel 20, 30 können durch Stellelemente, wie Aktoren mit Spulenträgern 74, Motoren 60 oder einfach Rückstellelemente 40 bewegt werden. Es ist auch möglich in einem Stellelement 26, 35 einen Aktor, bestehend aus einem Spulenträger 74, einem Motor 60 und/oder einer Rückstellelement 40 zu kombinieren. Die Funktionsweise eines Motors 60 als Stellelement sowie die Wirkung auf das zugehörige Ventilmittel wurde zuvor ausführlich beschreiben. Auch die Funktionsweise eines Aktors mit einem Spulenträger 74 als Stellelement sowie die Wirkung auf das zugehörige Ventilmittel wurde zuvor ausführlich beschreiben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist abhängig von der Stellung der Ventilmittel 20, 30 zueinander eine Durchströmung des Ventils 1 an einem der Ventilmittel 20, 30 vorbei, möglich. Es wird ein Durchströmungskanal an einem insbesondere an beiden Ventilmitteln 20, 30 vorbei gebildet. Eines oder insbesondere beide Ventilmittel 20, 30 werden umströmt.

Claims

Ventil (1), insbesondere Fluidventil, das ein Gehäuse (5), ein erstes Ventilmittel (20) und ein erstes Stellelement (25) aufweist, wobei das erste Stellelement (25) und das erste Ventilmittel (20) zusammen wirken, insbesondere das erste Stellelement (25) das erste Ventilmittel (20) bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (1) mindestens ein zweites Stellelement (35) und ein zweites Ventilmittel (30) aufweist, wobei das zweite Stellelement (35) und das zweite Ventilmittel (30) zusammen wirken, insbesondere das zweite Stellelement (25) das zweite Ventilmittel (20) bewegt, wobei das erste Ventilmittel (20) und das zweite Ventilmittel (30) relativ zueinander beweglich in dem Gehäuse (5) angeordnet sind, wobei abhängig von der Stellung des ersten Ventilmittels (20) und der Stellung des zweiten Ventilmittels (30) zueinander und/oder der Stellung des ersten Ventilmittels (20) und des zweiten Ventilmittels (30) gegenüber dem Gehäuse (5) eine Durchströmung des Ventils (1) geregelt, insbesondere versperrt oder freigeben wird.
Ventil (1) gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (1) ein Führungselement (15) aufweist, wobei das Führungselement (15) zur Führung der Ventilmittel (20, 30) dient.
Ventil (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (1) ein feststehendes Ventilelement (10), insbesondere eine Ventilplatte (10) aufweist, wobei abhängig von der Stellung des ersten Ventilmittels (20) und der Stellung des zweiten Ventilmittels (30) zueinander und/oder der Stellung des ersten Ventilmittels (20) und des zweiten Ventilmittels (30) gegenüber der Ventilplatte (10) eine Durchströmung des Ventils (1) geregelt, insbesondere versperrt oder freigeben wird.
Ventil (1) gemäß dem vorhergehen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilmittel (20, 30) und/oder der Ventilplatte (10) Öffnungen (11, 21, 31) aufweist, die abhängig von der Stellung der Öffnungen (11, 21, 31) zueinander das Durchströmen des Ventils (1) ermöglicht, oder das Durchströmen des Ventils (1) versperren.
Ventil (1) gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumenstrom durch das Ventil von der Stellung der Ventilmittel (20, 30) zueinander und/oder der Stellung der Ventilmittel (20, 30) gegenüber einer Ventilplatte (10) abhängig ist.
Ventil (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (1) mindestens ein Rückstellelement (40) aufweist, wobei das mindestens eine Rückstellelement (40) mindestens einem der Stellelemente (25, 35) entgegenwirkt.
Ventil (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellmittel (25, 35) einen Aktor (26, 36) und einen Mitnehmer (27, 37) aufweist, wobei der Aktor (26, 36) auf den Mitnehmer (27, 37) wirkt, insbesondere diesen bewegt und der Mitnehmer (27, 37) mit mindestens einem der Ventilmittel (20, 30) zusammenwirkt, insbesondere verbunden ist.
Ventil (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Aktor (31, 32) einen Spulenkörper (74) und einen Anker (75) aufweist, wobei der Anker (75) mit dem Mitnehmer (27, 37) verbunden ist.
75Ventil (1) gemäß dem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Aktor (26, 36) als Motor (60) ausgebildet ist und der Motor (60) auf einen Wandler (69) wirkt, wobei der Wandler (69) auf den Mitnehmer (27, 37) wirkt, insbesondere mit diesem verbunden ist, vorzugsweise die rotatorische Bewegung des Motors (60) in eine translatorische Bewegung des Mitnehmers (27, 37) umwandelt.
Ventil (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Federelement (80) das erste Ventilmittel (20) und das zweite Ventilmittel (30) aneinander drückt.
Ventil (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Dichtung (82) an mindestens einem Ventilmittel (20, 30) angeordnet ist, insbesondere mindestens eine Dichtung (82) zwischen dem ersten und dem zweiten Ventilmittel (20, 30) angeordnet ist.
Ventil (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (1) ein Flachschieberventil ist und das erste und das zweite Ventilmittel (20, 30) als Flachschieber ausgebildet sind.