DE102020202520A1

DE102020202520A1 - Verteilventil und Kühlsystem

Info

Publication number: DE102020202520A1
Application number: DE102020202520.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Helming; Haixiang Wang
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2020-09-24
Also published as: US20200300516A1; CN111720591A; CN111720591B; US11378191B2

Abstract

Ein Verteilventil und ein Kühlsystem werden vorgestellt. Das Verteilventil umfasst: ein Gehäuse und einen Ventileinsatz in dem Gehäuse, wobei der Ventileinsatz gegenüber dem Gehäuse entlang einer axialen Achse Y drehbar in der Ventilkammer angebracht wird und der Ventileinsatz eine Seitenwand umfasst, die einen ersten sphäroidischen Abschnitt und einen zweiten sphäroidischen Abschnitt umfasst, und wobei die erste Öffnung des Ventileinsatzes an dem ersten sphäroidischen Abschnitt und die zweite Öffnung des Ventileinsatzes an dem zweiten sphäroidischen Abschnitt angeordnet ist; und ein Zwischenbauteil, das zwischen dem Gehäuse und dem Ventileinsatz montiert ist, wobei das Zwischenbauteil relativ zum Gehäuse festgelegt ist und in abgedichtetem verschiebbarem Kontakt mit der Seitenwand des Ventileinsatzes steht; wobei bei der Überlappung der ersten Öffnung des Ventileinsatzes und der ersten Zwischenöffnung eine erste Ventilöffnung definiert wird, und bei der Überlappung der zweiten Öffnung des Ventileinsatzes und der zweiten Zwischenöffnung eine zweite Ventilöffnung definiert wird, und wobei sich die Öffnungsgrade der ersten und zweiten Ventilöffnungen mit der Drehung des Ventileinsatzes gegenüber dem Ventilkörper ändern.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Ventilen, insbesondere ein Verteilventil und ein Kühlsystem mit einem solchen Verteilventil.
Stand der Technik
In einem Fluidströmungspfad, insbesondere in einem Strömungspfad eines Kühlsystems, wird in der Regel ein Expansionsventil zur Steuerung der Durchflussmenge des Fluids vorgesehen. Ein Expansionsventil ist üblicherweise als Nadelventil ausgestaltet. In einem Fluidströmungspfad mit Verzweigung sind häufig zwei oder mehrere Strömungsventile zur jeweiligen Steuerung der Durchflussmenge jeder Verzweigung vorgesehen.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Probleme im Stand der Technik zu lösen oder zumindest zu mildern.
Gemäß einigen Aspekten wird ein Verteilventil bereitgestellt, umfassend:

ein Gehäuse, das eine Ventilkammer, eine Fluidöffnung des Gehäuses, eine erste Öffnung des Gehäuses und eine zweite Öffnung des Gehäuses umfasst, wobei die Fluidöffnung des Gehäuses, die erste Öffnung des Gehäuses und die zweite Öffnung des Gehäuses jeweils mit der Ventilkammer verbunden sind;
einen Ventileinsatz in dem Gehäuse, wobei der Ventileinsatz gegenüber dem Gehäuse entlang einer axialen Achse Y drehbar in der Ventilkammer angebracht wird und der Ventileinsatz eine Seitenwand, eine Einsatzkammer, eine Fluidöffnung des Ventileinsatzes, eine erste Öffnung des Ventileinsatzes und eine zweite Öffnung des Ventileinsatzes umfasst, wobei die Fluidöffnung des Ventileinsatzes, die erste Öffnung des Ventileinsatzes und die zweite Öffnung des Ventileinsatzes jeweils mit der Einsatzkammer verbunden sind, wobei die Seitenwand einen ersten sphäroidischen Abschnitt und einen zweiten sphäroidischen Abschnitt umfasst, und wobei die erste Öffnung des Ventileinsatzes an dem ersten sphäroidischen Abschnitt und die zweite Öffnung des Ventileinsatzes an dem zweiten sphäroidischen Abschnitt angeordnet ist; und
ein Zwischenbauteil, das zwischen dem Gehäuse und dem Ventileinsatz montiert ist, wobei das Zwischenbauteil relativ zum Gehäuse festgelegt ist und in abgedichtetem verschiebbarem Kontakt mit der Seitenwand des Ventileinsatzes steht, wobei das Zwischenbauteil eine erste Zwischenöffnung und eine zweite Zwischenöffnung umfasst, und wobei die erste Zwischenöffnung mit der ersten Öffnung des Gehäuses und die zweite Zwischenöffnung mit der zweiten Öffnung des Gehäuses verbunden ist;
wobei bei der Überlappung der ersten Öffnung des Ventileinsatzes und der ersten Zwischenöffnung eine erste Ventilöffnung definiert wird, und bei der Überlappung der zweiten Öffnung des Ventileinsatzes und der zweiten Zwischenöffnung eine zweite Ventilöffnung definiert wird, und wobei sich die Öffnungsgrade der ersten und zweiten Ventilöffnungen mit der Drehung des Ventileinsatzes gegenüber dem Ventilkörper ändern.

Gemäß einigen weiteren Aspekten wird ein Kühlsystem bereitgestellt, welches ein Verteilventil nach einem der verschiedenen Ausführungsbeispiele der Erfindung umfasst.
Figurenliste
In Bezug auf die Figuren wird die Veröffentlichung der vorliegenden Erfindung besser verständlich. Es sollte von dem Fachmann leicht verstanden werden, dass die Zeichnungen ausschließlich illustrativ sein sollen, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu beschränken. Zudem stellen ähnliche Bezugszeichen in den Figuren ähnliche Teile dar.

1 zeigt eine Explosionsansicht eines Verteilventils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 zeigt einen Längsschnitt eines Verteilventils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ventileinsatzes eines Verteilventils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4 zeigt einen Längsschnitt eines Ventileinsatzes eines Verteilventils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
5 zeigt eine Seitenansicht eines Verteilventils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ausführliche Ausführungsformen
1 und 2 zeigen jeweils eine Explosionsansicht und einen Längsschnitt eines Verteilventils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Verteilventil gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst: ein Gehäuse 1, wobei das Gehäuse 1 eine Ventilkammer 10, eine Fluidöffnung 13 des Gehäuses, eine erste Öffnung 12 des Gehäuses und eine zweite Öffnung 11 des Gehäuses umfasst. Die Fluidöffnung 13 des Gehäuses, die erste Öffnung 12 des Gehäuses und die zweite Öffnung 11 des Gehäuses sind jeweils mit der Ventilkammer 10 verbunden. Aus der Figur ist ersichtlich, dass sich die erste Öffnung 12 des Gehäuses in einer ersten axialen Position x₁ und die zweite Öffnung 11 des Gehäuses in einer zweiten axialen Position x₂ befinden kann. Ein Ventileinsatz 2 ist in der Ventilkammer 10 des Gehäuses 1 angebracht und gegenüber dem Gehäuse 1 entlang einer axialen Achse Y, deren Richtung auch als Axialrichtung bezeichnet werden kann, drehbar. Der Ventileinsatz 2 umfasst eine Seitenwand 20, eine Einsatzkammer 29, eine Fluidöffnung 261 des Ventileinsatzes, eine erste Öffnung 23 des Ventileinsatzes und eine zweite Öffnung 24 des Ventileinsatzes. Die Fluidöffnung 261 des Ventileinsatzes, die erste Öffnung 23 des Ventileinsatzes und die zweite Öffnung 24 des Ventileinsatzes sind jeweils mit der Ventilkammer 29 verbunden. Die Seitenwand 20 umfasst einen ersten sphäroidischen Abschnitt 21 und einen zweiten sphäroidischen Abschnitt 22, wobei die erste Öffnung 23 des Ventileinsatzes an dem ersten sphäroidischen Abschnitt 21 und die zweite Öffnung 24 des Ventileinsatzes an dem zweiten sphäroidischen Abschnitt 22 angeordnet ist. Die erste Öffnung 23 des Ventileinsatzes kann sich in der ersten axialen Position x₁ befinden, und die zweite Öffnung 24 des Ventileinsatzes kann sich in der zweiten axialen Position x₂ befinden. Das Zwischenbauteil ist zwischen dem Gehäuse 1 und dem Ventileinsatz 2 montiert. Das Zwischenbauteil ist relativ zum Gehäuse 1 festgelegt und steht in abgedichtetem verschiebbarem Kontakt mit der Seitenwand 20 des Ventileinsatzes 2. Das Zwischenbauteil umfasst eine erste Zwischenöffnung 314 und eine zweite Zwischenöffnung 321, wobei die erste Zwischenöffnung 314 mit der ersten Öffnung 12 des Gehäuses und die zweite Zwischenöffnung 321 mit der zweiten Öffnung 11 des Gehäuses verbunden ist. Bei der Überlappung der ersten Öffnung 23 des Ventileinsatzes und der ersten Zwischenöffnung 314 wird eine erste Ventilöffnung definiert, und bei der Überlappung der zweiten Öffnung 24 des Ventileinsatzes und der zweiten Zwischenöffnung 321 wird eine zweite Ventilöffnung definiert, wobei sich die Öffnungsgrade der ersten und zweiten Ventilöffnungen mit der Drehung des Ventileinsatzes 2 gegenüber dem Ventilkörper 1 ändern.
Das Gehäuse 1 weist an der Oberseite eine Öffnung auf, die die Einführung des Zwischenbauteils und des Ventileinsatzes 2 in das Gehäuse 1 erlaubt und später mit einem Deckel 7 verschlossen wird. In einigen Ausführungsbeispielen ist der Ventileinsatz 2 mit einem ersten Ende 51 eines Antriebselements 5 verbunden, und das zweite Ende 52 des Antriebselements 5 kann an eine Antriebseinrichtung, wie eine elektrische Maschine, angeschlossen sein, so dass die elektrische Maschine den Ventileinsatz 2 in Drehung versetzt. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Ventileinsatz 2 durch das Antriebselement 5 an eine Einrichtung, wie einen Schrittmotor, angeschlossen sein, und der Schrittmotor wird wiederum durch eine Steuerung angesteuert, um die Winkelstellung des Ventileinsatzes 2 gegenüber dem Gehäuse 1 genau zu steuern. In einigen Ausführungsbeispielen ist der Ventileinsatz 2 gegenüber dem Gehäuse 1 um 360° drehbar, so dass der Bereich der Winkelstellung als 0 bis 360° bezeichnet werden kann. In einigen weiteren Ausführungsbeispielen kann der Ventileinsatz 2 lediglich um einen eingeschränkten Winkel, wie z. B. im Bereich von 0 bis 180 oder in einem anderen geeigneten Bereich, gedreht werden. Wenn der Ventileinsatz 2 gegenüber dem Gehäuse 1 gedreht wird, ändert sich der Zustand der Überlappung zwischen der ersten Öffnung 23 des Ventileinsatzes und der ersten Zwischenöffnung 314, was den Öffnungsgrad der ersten Ventilöffnung verändert. Ebenfalls ändert sich der Zustand der Überlappung zwischen der zweiten Öffnung 24 des Ventileinsatzes und der zweiten Zwischenöffnung 321, was den Öffnungsgrad der zweiten Ventilöffnung verändert. Wegen der Festlegung des Zwischenbauteils gegenüber dem Gehäuse 1 verbleiben darüber hinaus bei der Drehung des Ventileinsatzes 2 die Verbindung der ersten Zwischenöffnung 314 mit der ersten Öffnung 12 des Gehäuses sowie die Verbindung der zweiten Zwischenöffnung 321 mit der zweiten Öffnung 11 des Gehäuses. Das Fluid, das durch die Fluidöffnung 13 des Gehäuses und die Fluidöffnung 261 des Ventileinsatzes einströmt, wird aufgrund der Öffnungsgrade der ersten Ventilöffnung und der zweiten Ventilöffnung geteilt und strömt anteilig durch die erste Ventilöffnung und die zweite Ventilöffnung aus. Die Öffnungsgrade der ersten Ventilöffnung und der zweiten Ventilöffnung entsprechen eineindeutig den Winkelstellungen des Ventileinsatzes 2 gegenüber dem Gehäuse 1. Das Entsprechungsverhältnis dazwischen kann durch Simulation oder physikalische Versuche erhalten werden, und daher können, durch Einstellen der Winkelstellung des Ventileinsatzes 2 gegenüber dem Gehäuse 1, die Anteile und die Durchflussmenge des Fluids aus der ersten und der zweiten Ventilöffnung eingestellt werden. Die erste Ventilöffnung und die zweite Ventilöffnung können mit zwei nachgeschalteten Verzweigungen verbunden sein, wodurch bei dem Verteilventil gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem einzigen Ventil die Verteilung der Durchflussmenge zweier Verzweigungen gesteuert werden kann. Die Einstellbarkeit der Verteilung der Durchflussmenge wird durch die Ausgestaltung der Formen und Positionen der ersten Öffnung 12 des Gehäuses und der ersten Öffnung 23 des Ventileinsatzes sowie der zweiten Öffnung 11 des Gehäuses und der zweiten Öffnung 24 des Ventileinsatzes ermöglicht. Es sollte verstanden werden, dass die Zusammenwirkung des Zwischenbauteils und des Ventileinsatzes 2, der den ersten sphäroidischen Abschnitt 21 und/oder den zweiten sphäroidischen Abschnitt 22 aufweist, die Umgebung des Ventileinsatzes von dem Zwischenbauteil ermöglicht, so dass eine gute Abdichtung während der Drehung des Ventileinsatzes erzielt wird.
In einigen Ausführungsbeispielen kann das Verteilventil weiterhin eine Abdichtung umfassen, die elastisch vorgespannt zwischen dem Zwischenbauteil und dem Gehäuse montiert ist. Flansche sind insbesondere an dem äußeren Umfang der ersten Zwischenöffnung 314 und dem äußeren Umfang der zweiten Zwischenöffnung 323 vorgesehen, und die Abdichtung umfasst Abdichtungsringe 312, 321, die an den Außenseiten der Flansche montiert sind. Im in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel sind Abdichtungen zwischen der ersten Zwischenöffnung 314 und der ersten Öffnung 12 des Gehäuses sowie zwischen der zweiten Zwischenöffnung 323 und der zweiten Öffnung 11 des Gehäuses vorgesehen. In einigen Ausführungsbeispielen liegen die erste Zwischenöffnung 314 und die zweite Zwischenöffnung 323 jeweils an der ersten Öffnung 12 des Gehäuses und der zweiten Öffnung 11 des Gehäuses an. Die erste Zwischenöffnung 314 und die zweite Zwischenöffnung 323 weisen Flansche auf, an deren Außenseiten Abdichtungsringe 312, 321 vorgesehen sind. Durch diese Anordnung wird eine enge Abdichtung zwischen dem Zwischenbauteil und dem Gehäuse 1 erzielt. Es ist aus 1 und 3 ersichtlich, dass in einigen Ausführungsbeispielen die äußere Kontur der Seitenwand 20 des Ventileinsatzes 2 in Form einer Erdnuss ausgebildet ist. In einigen Ausführungsbeispielen weist das Zwischenbauteil eine Form auf, die sich an die äußere Form der Seitenwand des Ventileinsatzes 2 anpasst, um an dem Ventileinsatz 2 anzuliegen und eine enge Abdichtung auszubilden. Es ist aus 1 besser ersichtlich, dass das Zwischenbauteil eine erste Zwischenbauteilhälfte 31 und eine zweite Zwischenbauteilhälfte 32, die von zwei Seiten der Seitenwand des Ventileinsatzes den Ventileinsatz 2 umgeben, umfassen kann. Die erste Zwischenbauteilhälfte 31 und die zweite Zwischenbauteilhälfte 32 weisen eine Form auf, die sich an die äußere Form des Ventileinsatzes 2, wie z. B. in Form einer Erdnuss, anpasst. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann das Zwischenbauteil auch aus einem einzigen Teil oder mehreren Komponenten gebildet werden, so z. B. ist es möglich, nur ein einziges, integral geformtes Zwischenbauteil vorzusehen, wenn sich die erste Öffnung des Gehäuses und die zweite Öffnung des Gehäuses eng beieinander oder auf derselben Seite befinden. In einigen Ausführungsbeispielen weist das Zwischenbauteil, wie z. B. die erste Zwischenbauteilhälfte 31 und/oder die zweite Zwischenbauteilhälfte 32, eine erste Zwischenöffnung 314 und eine zweite Zwischenöffnung 323, die mit der ersten Öffnung 12 des Gehäuses und der zweiten Öffnung 11 ausgerichtet sind, auf. Im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die zweite Zwischenbauteilhälfte 32 die zweite Zwischenöffnung 323 und optional eine zusätzliche Öffnung 324, wobei die Öffnung des Zwischenbauteils 323 der ersten Öffnung 11 des Gehäuses 1 entspricht. An der Verbindungsstelle zwischen der Öffnung 323 des Zwischenbauteils und der ersten Öffnung 11 des Gehäuses 1 kann eine Abdichtung, wie z. B. ein Abdichtungsring 321 an der Außenseite des Flansches der Öffnung 323 des Zwischenbauteils, vorgesehen sein. Die zusätzliche Öffnung 324 wird durch einen Abdichtungsring 322 an der Innenwand des Gehäuses 1 anliegend abgedichtet, oder alternativ ist es möglich, dass keine zusätzliche Öffnung 324 vorgesehen ist. Die erste Zwischenbauteilhälfte 31 kann einen ähnlichen Aufbau aufweisen. Ferner kann das Zwischenbauteil, wie z. B. die erste Zwischenbauteilhälfte 31 und/oder die zweite Zwischenbauteilhälfte 32, einen Anschlag zur Begrenzung der Position der ersten Zwischenbauteilhälfte 31 und/oder der zweiten Zwischenbauteilhälfte 32 in dem Gehäuse 1 aufweisen, so dass das Zwischenbauteil nicht mit dem Ventileinsatz 2 mitdreht. In einigen Ausführungsbeispielen kann es sich bei den Anschlägen der ersten Zwischenbauteilhälfte 31 und/oder der zweiten Zwischenbauteilhälfte 32 um seitliche Anschlagkanten 326, 327 handeln.
In einigen Ausführungsbeispielen kann wie in 4 gezeigt die Seitenwand 20 an ihrer Innenseite um die axiale Achse die Einsatzkammer 29 kreiszylindrisch ausbilden, und die Fluidöffnung 261 des Ventileinsatzes kann sich an einem ersten axialen Ende des Ventileinsatzes 2 befinden. Die erste Öffnung 23 des Ventileinsatzes und die zweite Öffnung 24 des Ventileinsatzes können sich jeweils an dem ersten sphäroidischen Abschnitt 21 und dem zweiten sphäroidischen Abschnitt 22 befinden, z. B. in den Positionen, in denen der erste sphäroidische Abschnitt 21 und der zweite sphäroidische Abschnitt 22 in einem zur Axialrichtung senkrechten Querschnitt den größten Durchmesser aufweisen, um eine bessere Dichtigkeit bereitzustellen. In einigen Ausführungsbeispielen befinden sich die erste Öffnung 23 des Ventileinsatzes und die zweite Öffnung 24 des Ventileinsatzes jeweils in der Mitte des ersten sphäroidischen Abschnitts 21 und des zweiten sphäroidischen Abschnitts 22, um eine bessere Dichtigkeit bereitzustellen. In einigen Ausführungsbeispielen befinden sich die erste Öffnung 23 des Ventileinsatzes und die zweite Öffnung 24 des Ventileinsatzes jeweils in den Positionen, in denen der erste sphäroidische Abschnitt 21 und der zweite sphäroidische Abschnitt 22 die größten Wandstärken aufweisen, also in den Positionen mit den größten Wandstärken, was die Ausbildung des vorgenannten zweiten Abschnitts 2312 mit Teilöffnungen, die unterschiedliche Tiefen aufweisen, sowie die Bereitstellung einer besseren Dichtigkeit fördert.
In Zusammenhang mit 3 und 4 werden ferner die konkreten Strukturen des Ventileinsatzes gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung vorgestellt. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst der Ventileinsatz 2 ein erstes axiales Ende entlang der axialen Achse, ein dem ersten axialen Ende gegenüberliegendes zweites Ende 262, und eine Seitenwand 20 um die axiale Achse. In einigen Ausführungsbeispielen werden jeweils in einer ersten axialen Position und einer zweiten axialen Position der Seitenwand 20 die erste Öffnung 23 des Ventileinsatzes und die zweite Öffnung 24 des Ventileinsatzes definiert, In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das erste axiale Ende die Fluidöffnung 261 des Ventileinsatzes, und die Fluidöffnung 13 des Gehäuses 1 kann auch in der axialen Richtung ausgerichtet sein. Während der Drehung des Ventileinsatzes 2 gegenüber dem Gehäuse 1 bleiben zudem die Fluidöffnung 261 des Ventileinsatzes und die Fluidöffnung 13 des Gehäuses stetig überlappend, so dass die Stabilität des in das Verteilventil einströmenden Fluids gehalten wird. In einigen Ausführungsbeispielen kann an dem zweiten Ende 262 des Ventileinsatzes eine Struktur für die Aufnahme der Torsion von einer Antriebseinrichtung vorgesehen sein, und das zweite Ende 262 des Ventileinsatzes kann die Einsatzkammer 29 öffnen oder schließen. In einigen Ausführungsbeispielen kann das zweite Ende 262 des Ventileinsatzes wie gezeigt eine geöffnete Öffnung umfassen, und ein Verbinder 25 spannt über die geöffnete Öffnung und weist ein rechteckiges Loch 251 auf, um mit dem Antriebselement 5 zu verbinden und das Drehmoment aufzunehmen. Wie in 1 und 2 gezeigt ist, werden an dem zweiten Ende des Ventileinsatzes 2 zur Abdichtung ein Abstützelement 4, ein erster Abdichtungsring 61, ein zweiter Abdichtungsring 62 und ein Deckel 7 bereitgestellt. In einigen Ausführungsbeispielen kann das zweite Ende 262 des Ventileinsatzes 2 verschlossen sein. In einigen Ausführungsbeispielen ist es auch möglich, dass das erste Ende des Ventileinsatzes 2 zur Aufnahme der Torsion ausgebildet ist.
In einigen Ausführungsbeispielen kann bzw. können die erste Öffnung 23 des Ventileinsatzes und/oder die zweite Öffnung 24 des Ventileinsatzes lediglich eine Öffnung oder mehrere Teilöffnungen umfassen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die erste Öffnung 23 des Ventileinsatzes drei Teilöffnungen 231, 232 (die andere Teilöffnung ist in der Figur nicht sichtbar), die im Umfang gleichmäßig verteilt werden, und die zweite Öffnung 24 des Ventileinsatzes umfasst zwei Teilöffnungen 241, 242, die im Umfang gleichmäßig verteilt werden. In einem alternativen Ausführungsbeispiel können die Anzahl und die Positionen der Teilöffnungen nach aktuellem Bedarf verändert werden. Unterschiedliche Ausgestaltungen einer einzigen Öffnung bzw. der Positionen und Anzahl der Teilöffnungen können unterschiedliche Verteilung der Durchflussmenge erreichen. In einigen Ausführungsbeispielen können die Formen und Positionen der ersten Öffnung 12 des Gehäuses 1 und der zweiten Öffnung 11 des Gehäuses auch verändert werden, und die erste Öffnung 12 des Gehäuses 1 und die zweite Öffnung 11 des Gehäuses können ebenfalls eine einzige Öffnung oder mehrere Teilöffnungen umfassen. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst bzw. umfassen die einzige Öffnung bzw. einige oder alle der mehreren Teilöffnungen des Ventileinsatzes 2 einen die Seitenwand 20 durchdringenden ersten Abschnitt 2311 und einen zweiten Abschnitt 2312, der sich von dem ersten Abschnitt 2311 in Umfangsrichtung erstreckt und die Seitenwand 20 nicht durchdringt. In einigen Ausführungsbeispielen ist der erste Abschnitt 2311 kreisförmig und der zweite Abschnitt 2312 rechteckig ausgebildet. In einem alternativen Ausführungsbeispiel können der erste Abschnitt 2311 und der zweite Abschnitt 2312 der Teilöffnung des Ventileinsatzes 2 andere geeignete Formen aufweisen. Wie es in der Figur gezeigt ist, verringert sich in einigen Ausführungsbeispielen die Tiefe des zweiten Abschnitts 2312 in die Seitenwand 20 mit dem Abstand von dem ersten Abschnitt 2311 allmählich. Es ist aus 3 ersichtlich, dass der zweite Abschnitt 2312 der Teilöffnung 231 des Ventileinsatzes 2 ein an den ersten Abschnitt 2311 der Teilöffnung angeschlossenes erstes Ende und ein gegenüberliegendes zweites Ende aufweist, und dass sich die Tiefe des zweiten Abschnitts 2312 der Teilöffnung 231 in die Seitenwand 20 des Ventileinsatzes von der größten Tiefe an dem ersten Ende (wo er die Seitenwand durchdringt) allmählich zu einer Tiefe von Null an dem zweiten Ende verringert. Durch diese Anordnung können mehrere Zustände während der Drehung des Ventileinsatzes 2 gegenüber dem Gehäuse 1 vorliegen. Wenn sich beispielsweise der erste Abschnitt 2311 der Teilöffnung und die erste Öffnung 12 des Gehäuses teilweise oder vollständig überlappen, ist die minimale Querschnittsfläche der ersten Ventilöffnung gleich wie die überlappende Fläche. Wenn sich ferner beispielsweise der zweite Abschnitt 2312 der Teilöffnung und die erste Öffnung 12 des Gehäuses überlappen, strömt das Fluid in der Umfangsrichtung entlang dem zweiten Abschnitt 2312 der Teilöffnung aus, wobei eine erste Ventilöffnung mit einer kleineren Querschnittsfläche definiert wird. Diese Struktur ermöglicht die Einstellung und Feineinstellung der Anteile der Verteilung zwischen der ersten und der zweiten Ventilöffnung des Verteilventils in einem großen Bereich.
Siehe weiter 5, in der ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt ist. In diesem Ausführungsbeispiel weist der erste sphäroidische Abschnitt 21 und/oder der zweite sphäroidische Abschnitt 22 eine Höhe und einen Durchmesser D auf, wobei das Verhältnis der Höhe H zum Durchmesser D des ersten sphäroidischen Abschnitts 21 und/oder des zweiten sphäroidischen Abschnitts 22 kleiner als 0,5, oder kleiner als 0,4, oder kleiner als 0,3 ist. Ein Ventileinsatz mit einem solchen Parameter ist flach ausgebildet und bietet ein kompakteres und kleineres Verteilventil.
Darüber hinaus wird ein Kühlsystem bereitgestellt, welches ein Verteilventil nach einem der verschiedenen Ausführungsbeispiele der Erfindung umfasst und beispielsweise in einem Auto oder in einer anderen Anwendungssituation verwendet wird. Beispielsweise umfasst das Kühlsystem einen Kompressor, einen ersten Wärmetauscher, einen zweiten Wärmetauscher, und ein Verteilventil, wobei der Kompressor mit der Fluidöffnung 13 des Gehäuses, der erste Wärmetauscher mit der ersten Öffnung 12 des Gehäuses und der zweite Wärmetauscher mit der zweiten Öffnung 11 des Gehäuses verbunden ist.

Claims

Verteilventil, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: ein Gehäuse (1), das eine Ventilkammer (10), eine Fluidöffnung (13) des Gehäuses, eine erste Öffnung (12) des Gehäuses und eine zweite Öffnung (11) des Gehäuses umfasst, wobei die Fluidöffnung (13) des Gehäuses, die erste Öffnung (12) des Gehäuses und die zweite Öffnung (11) des Gehäuses jeweils mit der Ventilkammer (10) verbunden sind; einen Ventileinsatz (2) in dem Gehäuse (1), wobei der Ventileinsatz (2) gegenüber dem Gehäuse (1) entlang einer axialen Achse (Y) drehbar in der Ventilkammer angebracht wird und der Ventileinsatz (2) eine Seitenwand (20), eine Einsatzkammer (29), eine Fluidöffnung (261) des Ventileinsatzes, eine erste Öffnung (23) des Ventileinsatzes und eine zweite Öffnung (24) des Ventileinsatzes umfasst, wobei die Fluidöffnung (261) des Ventileinsatzes, die erste Öffnung (23) des Ventileinsatzes und die zweite Öffnung (24) des Ventileinsatzes jeweils mit der Einsatzkammer (29) verbunden sind, wobei die Seitenwand (20) einen ersten sphäroidischen Abschnitt (21) und einen zweiten sphäroidischen Abschnitt (22) umfasst, und wobei die erste Öffnung (23) des Ventileinsatzes an dem ersten sphäroidischen Abschnitt (21) und die zweite Öffnung (24) des Ventileinsatzes an dem zweiten sphäroidischen Abschnitt (22) angeordnet ist; und ein Zwischenbauteil, das zwischen dem Gehäuse (1) und dem Ventileinsatz (2) montiert ist, wobei das Zwischenbauteil relativ zum Gehäuse (1) festgelegt ist und in abgedichtetem verschiebbarem Kontakt mit der Seitenwand (20) des Ventileinsatzes (2) steht, wobei das Zwischenbauteil eine erste Zwischenöffnung (314) und eine zweite Zwischenöffnung (323) umfasst, und wobei die erste Zwischenöffnung (314) mit der ersten Öffnung (12) des Gehäuses und die zweiten Zwischenöffnung (323) mit der zweiten Öffnung (11) des Gehäuses verbunden ist; wobei bei der Überlappung der ersten Öffnung (23) des Ventileinsatzes und der ersten Zwischenöffnung (314) eine erste Ventilöffnung definiert wird, und bei der Überlappung der zweiten Öffnung (24) des Ventileinsatzes und der zweiten Zwischenöffnung (323) eine zweite Ventilöffnung definiert wird, und wobei sich die Öffnungsgrade der ersten und zweiten Ventilöffnungen mit der Drehung des Ventileinsatzes (2) gegenüber dem Ventilkörper (1) ändern.
Verteilventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilventil weiterhin eine Abdichtung umfasst, die elastisch vorgespannt zwischen dem Zwischenbauteil und dem Gehäuse montiert ist, wobei Flansche insbesondere an dem äußeren Umfang der ersten Zwischenöffnung (314) und dem äußeren Umfang der zweiten Zwischenöffnung (323) vorgesehen sind, und wobei die Abdichtung Abdichtungsringe (312, 321), die an den Außenseiten der Flansche montiert sind, umfasst.
Verteilventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenbauteil eine erste Zwischenbauteilhälfte (31) und eine zweite Zwischenbauteilhälfte (32), die von zwei Seiten der Seitenwand (20) des Ventileinsatzes (2) den Ventileinsatz umgeben, umfasst, wobei die erste Zwischenbauteilhälfte (31) und/oder die zweite Zwischenbauteilhälfte (32) einen Anschlag zur Begrenzung der Position der ersten Zwischenbauteilhälfte (31) und/oder der zweiten Zwischenbauteilhälfte (32) in dem Gehäuse (1) aufweisen, wobei es sich bei den Anschlägen der ersten Zwischenbauteilhälfte (31) und/oder der zweiten Zwischenbauteilhälfte (32) insbesondere um seitliche Anschlagkanten (326, 327) handelt.
Verteilventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Öffnung (23) des Ventileinsatzes und/oder die zweite Öffnung (24) des Ventileinsatzes eine Öffnung oder mehrere Teilöffnungen (231, 232, 241, 242) umfasst, wobei optional die Öffnung oder zumindest eine der mehreren Teilöffnungen (231, 232, 241, 242) einen die Seitenwand (20) durchdringenden ersten Abschnitt (2311) und einen zweiten Abschnitt (2312), der sich von dem ersten Abschnitt (2311) in Umfangsrichtung erstreckt und die Seitenwand nicht durchdringt, umfasst, wobei optional der erste Abschnitt (2311) kreisförmig und der zweite Abschnitt (2312) rechteckig ausgebildet ist.
Verteilventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Tiefe des zweiten Abschnitts (2312) in die Seitenwand (20) mit dem Abstand von dem ersten Abschnitt (2311) allmählich verringert.
Verteilventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Öffnung (23) des Ventileinsatzes und die zweite Öffnung (24) des Ventileinsatzes jeweils in den Positionen, in denen der erste sphäroidische Abschnitt (21) und der zweite sphäroidische Abschnitt (22) in einem zur Axialrichtung senkrechten Querschnitt die größten Durchmesser aufweisen, befinden, oder alternativ sich die erste Öffnung (23) des Ventileinsatzes und die zweite Öffnung (24) des Ventileinsatzes jeweils in den Positionen, in denen der erste sphäroidische Abschnitt (21) und der zweite sphäroidische Abschnitt (22) die größten Wandstärken aufweisen, befinden.
Verteilventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste sphäroidische Abschnitt (21) und/oder der zweite sphäroidische Abschnitt (22) ein Verhältnis der Höhe zum Durchmesser von kleiner als 0,5, oder kleiner als 0,4, oder kleiner als 0,3 aufweist.
Verteilventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwand (20) an ihrer Innenseite um die axiale Achse die Einsatzkammer (29) kreiszylindrisch ausbildet, und dass sich die Fluidöffnung (261) des Ventileinsatzes an einem ersten axialen Ende des Ventileinsatzes (2) befindet.
Verteilventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventileinsatz (2) ein dem ersten axialen Ende gegenüberliegendes zweites Ende (262) umfasst, wobei an dem zweiten Ende (262) des Ventileinsatzes eine Struktur für die Aufnahme der Torsion von einer Antriebseinrichtung vorgesehen ist und das zweite Ende (262) des Ventileinsatzes die Einsatzkammer (29) öffnet oder schließt.
Kühlsystem, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem einen Kompressor, einen ersten Wärmetauscher, einen zweiten Wärmetauscher, und ein Verteilventil nach einem der Ansprüche 1-9 umfasst, wobei der Kompressor mit der Fluidöffnung (13) des Gehäuses, der erste Wärmetauscher mit der ersten Öffnung (12) des Gehäuses und der zweite Wärmetauscher mit der zweiten Öffnung (11) des Gehäuses verbunden ist.