DE102022127145A1 - Fluid pressure assisted seal for a directional control valve and directional control valve - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Dichtung zur Ausbildung eines Dichtkontakts mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten Drehschieber eines Wegeventils zum Einstellen der Strömung eines Fluids, wie eines Kühlmittels, wobei die Dichtung eine Druckkammer und wenigstens einen Kommunikationskanal zum Fluten der Druckkammer mit dem Fluid aufweist, wobei die Druckkammer eine Fluiddurchtrittsöffnung der Dichtung umläuft, insbesondere entlang der Außenkontor der Fluiddurchtrittsöffnung umläuft.The invention relates to a seal for forming a sealing contact with a housing and a rotary slide valve of a directional control valve arranged in the housing for adjusting the flow of a fluid, such as a coolant, wherein the seal has a pressure chamber and at least one communication channel for flooding the pressure chamber with the fluid, wherein the pressure chamber runs around a fluid passage opening of the seal, in particular runs along the outer contour of the fluid passage opening.
Description
Die Erfindung betrifft eine Dichtung zur Ausbildung eines Dichtkontakts mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten Drehschieber eines Wegeventils zum Einstellen der Strömung eines Fluids, wie eines Kühlmittels. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Wegeventil mit einer Dichtung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein KFZ-Fluidströmungsleitungssystem, wie ein KFZ-Thermomanagementsystem, mit einem Wegeventil. Unter einem Wegeventil ist insbesondere ein Mehrwegeventil zu verstehen.The invention relates to a seal for forming a sealing contact with a housing and a rotary slide valve arranged in the housing of a directional control valve for adjusting the flow of a fluid, such as a coolant. The invention also relates to a directional control valve with a seal. The invention also relates to a motor vehicle fluid flow line system, such as a motor vehicle thermal management system, with a directional control valve. A directional control valve is to be understood in particular as a multi-way valve.
Gattungsgemäße Mehrwegeventile werden beispielsweise im Kraftfahrzeug zu dessen Thermomanagement eingesetzt und dienen insbesondere dazu, Kühlmittel, wie Wasser oder Öle, zu leiten, um Komponenten, insbesondere im Motorraum, zu kühlen, zu erwärmen oder allgemein zu temperieren. Derartige Mehrwegeventile sind in der Regel mit Drehschieber als Ventilglied ausgestattet, um an das Ventil anschließende Fluidleitungen je nach Stellung des Drehschiebers fluidal miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen. Hierfür ist der Drehschieber drehbeweglich in einem Gehäuse angeordnet. Um eine Drehung im Gehäuse zuzulassen, ist Bewegungsspiel zwischen dem Drehschieber und dem Gehäuse vorgesehen, wodurch zwischen dem Drehschieber und dem Gehäuse ein Zwischenraum entsteht. Um Leckage über diesen Zwischenraum zwischen voneinander getrennten Fluidkanälen zu verhindern, werden zwischen dem Drehschieber und dem Gehäuse Dichtungen angeordnet, welche die Fluidleitungen gegenüber dem Zwischenraum abdichten.Multi-way valves of this type are used, for example, in motor vehicles for thermal management and are used in particular to conduct coolants such as water or oils in order to cool, heat or generally control the temperature of components, particularly in the engine compartment. Multi-way valves of this type are usually equipped with a rotary slide valve as a valve element in order to fluidically connect or separate fluid lines connected to the valve depending on the position of the rotary slide valve. For this purpose, the rotary slide valve is arranged in a housing so that it can rotate. In order to allow rotation in the housing, play is provided between the rotary slide valve and the housing, which creates a gap between the rotary slide valve and the housing. In order to prevent leakage via this gap between separate fluid channels, seals are arranged between the rotary slide valve and the housing, which seal the fluid lines from the gap.
Für eine möglichst zuverlässige Dichtung ist eine, auf den wirkenden Fluiddruck abgestimmte, hohe Anpresskraft erforderlich. Eine hohe Anpresskraft kann beispielsweise durch den Einsatz von Federn erreicht werden. Dies erhöht jedoch die Komplexität und damit die Kosten und die Störanfälligkeit sowie den Bauraum des Wegeventils. To ensure the most reliable seal possible, a high contact pressure is required that is matched to the fluid pressure. A high contact force can be achieved, for example, by using springs. However, this increases the complexity and thus the costs and susceptibility to failure as well as the installation space of the directional control valve.
Alternativ kann eine hohe Anpresskraft dadurch erreicht werden, dass Dichtungen mit einem besonders hohen Übermaß gegenüber dem Bewegungsspiel zwischen Drehschieber und Gehäuse eingesetzt werden. Dies führt jedoch zu einem hohen Kraftaufwand bei der Montage und dem Betrieb des Drehschiebers.Alternatively, a high contact pressure can be achieved by using seals with a particularly high oversize compared to the play between the rotary valve and the housing. However, this leads to a high level of force being required when assembling and operating the rotary valve.
Aus
Nachteilhaft an dieser Lösung ist jedoch, dass die unterschiedlichen mechanischen Anforderungen an die zwei Dichtflächen entweder komplexe zweiteilige Strukturen erfordert oder prozesstechnisch anspruchsvolle Herstellungsverfahren, wie das in
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, insbesondere eine Dichtung für ein Wegeventil und ein Wegeventil bereitzustellen, mit der/dem die Dichtigkeit zwischen Drehschieber und Gehäuse erhöht werden kann, ohne die Komplexität des Drehschiebers und/oder den Kraftaufwand für die Montage und den Betrieb zu erhöhen.The object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art, in particular to provide a seal for a directional control valve and a directional control valve with which the tightness between the rotary valve and the housing can be increased without increasing the complexity of the rotary valve and/or the effort required for assembly and operation.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is solved by the subject matter of the independent claims. Preferred embodiments are specified in the dependent claims.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Dichtung zur Ausbildung eines Dichtkontakts mit einem Gehäuse und einem im Gehäuse angeordneten Drehschieber eines Wegeventils zum Einstellen der Strömung eines Fluids, wie eines Kühlmittels. Die Dichtung weist eine Druckkammer und wenigstens einen Kommunikationskanal zum Fluten der Druckkammer mit dem Fluid auf. Vorzugsweise ist die Dichtung zur Ausbildung eines derartigen Dichtkontakts mit dem Gehäuse und dem Drehschieber derart ausgebildet, dass eine an das Gehäuse anschließende Fluidleitung mittels der Dichtung gegenüber einem Zwischenraum zwischen dem Drehschieber und dem Gehäuse abgedichtet werden kann. Insbesondere ist die Dichtung dazu ausgebildet, in einem auf die Fluidleitung bezogenen Schließzustand des Drehschiebers einen Fluidstrom vom Zwischenraum in die Fluidleitung und umgekehrt zu verringern, vorzugsweise zu unterbinden. Hierzu weist die Dichtung vorzugsweise eine Fluiddurchtrittsöffnung auf, die vollständig von einem Dichtkörper der Dichtung umlaufen wird. Der Dichtkörper kann insbesondere die nachfolgend beschriebene Druckkammer, den Innenschenkel, den Außenschenkel, Stützrippen und/oder den Fuß der Dichtung umfassen. Vorzugsweise weist der Dichtkörper elastisches, insbesondere elastomeres, Material auf und ist insbesondere vollständig daraus gebildet.One aspect of the invention relates to a seal for forming a sealing contact with a housing and a rotary slide valve of a directional control valve arranged in the housing for adjusting the flow of a fluid, such as a coolant. The seal has a pressure chamber and at least one communication channel for flooding the pressure chamber with the fluid. The seal for forming such a sealing contact with the housing and the rotary slide valve is preferably designed in such a way that a fluid line adjoining the housing can be sealed by means of the seal with respect to an intermediate space between the rotary slide valve and the housing. In particular, the seal is designed to reduce, preferably prevent, a fluid flow from the intermediate space into the fluid line and vice versa when the rotary slide valve is closed with respect to the fluid line. For this purpose, the seal preferably has a fluid passage opening which is completely surrounded by a sealing body of the seal. The sealing body can in particular comprise the pressure chamber described below, the inner leg, the outer leg, support ribs and/or the foot of the seal. The sealing body preferably has elastic, in particular elastomeric, material and is in particular completely formed from it.
Die Fluiddurchtrittsöffnung weist vorzugsweise einen Durchmesser von wenigstens 4 mm, vorzugsweise wenigstens 8 mm, besonders bevorzugt wenigstens 12 mm, wenigstens 16 mm, wenigstens 20 mm, wenigstens 24 mm oder wenigstens 30 mm, auf. Allerdings muss die Fluiddurchtrittsöffnung nicht zwangsläufig kreisförmig sein. Sie kann beispielsweise auch eine ovale Form aufweisen. In diesem Fall kann die ovale Form Halbkreisabschnitte, vorzugsweise mit vordefinierten Durchmessern, und einen die Halbkreisabschnitte verbindenden Rechteckabschnitt aufweisen. Die Länge (Abstand zwischen den Halbkreisabschnitten) des Rechteckabschnitts kann vorzugsweise wenigstens 3 mm, besonders bevorzugt wenigstens 5 mm, 10 mm oder 15 mm betragen. Die Breite des Rechteckabschnitts (Länge) kann vorzugsweise die gleichen Mindestmaße aufweisen wie der zuvor beschriebene Durchmesser, besonders bevorzugt die gleiche Breite wie der Durchmesser. Eine weitere Ausführungsform der Durchtrittsöffnung kann eine scheibenabschnittsförmige Durchtrittsöffnung sein. In der nachfolgend im Detail beschriebenen Stirnflächenausführungen kann die Dichtung mehrere Durchtrittsöffnungen, beispielweise wenigstens zwei, drei, vier, fünf oder sechs Durchtrittsöffnungen aufweisen. Bei dieser Ausführungsform kann die Dichtung beispielsweise kreisförmig sein, wobei in Umfangsrichtung die mehreren Durchtrittsöffnungen durch Dichtungsmaterial der Dichtung voneinander getrennt sind.The fluid passage opening preferably has a diameter of at least 4 mm, preferably at least 8 mm, particularly preferably at least 12 mm, at least 16 mm, at least 20 mm, at least 24 mm or at least 30 mm. However, the fluid passage opening does not necessarily have to be circular. It can also have an oval shape, for example. In this case, the oval shape can have semicircular sections, preferably with predefined diameters, and a rectangular section connecting the semicircular sections. The length (distance between the semicircular sections) of the rectangular section can preferably be at least 3 mm, particularly preferably at least 5 mm, 10 mm or 15 mm. The width of the rectangular section (length) can preferably have the same minimum dimensions as the previously described diameter, particularly preferably the same width as the diameter. Another embodiment of the passage opening can be a disk-section-shaped passage opening. In the end face designs described in detail below, the seal can have several passage openings, for example at least two, three, four, five or six passage openings. In this embodiment, the seal can, for example, be circular, wherein the plurality of passage openings are separated from one another in the circumferential direction by sealing material of the seal.
Die Druckkammer kann durch eine in das Dichtungsmaterial der Dichtung eingebrachte Nut, insbesondere eine v-förmige Nut, ausgebildet sein. Vorzugsweise umläuft die Druckkammer, insbesondere Nut, die Fluiddurchtrittsöffnung vollständig. Die Druckkammer kann, abgesehen vom Kommunikationskanal, vollständig oder abschnittsweise vom Dichtungsmaterial der Dichtung umschlossen sein. Vorzugsweise ist die Druckkammer derart in die Dichtung eingebracht, dass sie im Montagezustand, insbesondere abgesehen vom wenigstens einen Kommunikationskanal, durch das Dichtungsmaterial und das Gehäuse vollständig umschlossen ist. Insbesondere kann die Druckkammer an ihrer dem Gehäuse zuzuwendenden Seite eine Öffnung, insbesondere eine ringförmige Öffnung, aufweisen, die im Montagezustand durch das Gehäuse verschließbar ist, um die Druckkammer, insbesondere abgesehen von dem wenigstens einen Kommunikationskanal, vollständig zu umschließen.The pressure chamber can be formed by a groove, in particular a V-shaped groove, made in the sealing material of the seal. The pressure chamber, in particular the groove, preferably completely surrounds the fluid passage opening. The pressure chamber can be completely or partially enclosed by the sealing material of the seal, apart from the communication channel. The pressure chamber is preferably introduced into the seal in such a way that in the assembled state, in particular apart from the at least one communication channel, it is completely enclosed by the sealing material and the housing. In particular, the pressure chamber can have an opening, in particular an annular opening, on its side facing the housing, which can be closed by the housing in the assembled state in order to completely enclose the pressure chamber, in particular apart from the at least one communication channel.
Durch die Flutung der Druckkammer über den wenigstens einen Kommunikationskanal kann der Fluiddruck genutzt werden, um die Anpresskraft zwischen Dichtung und Drehschieber sowie Gehäuse bereitzustellen, insbesondere zu verstärken. Die Dichtung ist insbesondere derart ausgebildet, dass die Druckkammer infolge der Flutung mit dem Fluid gegen den Drehschieber und/oder das Gehäuse gedrückt wird. Insbesondere ist die Dichtung derart ausgestaltet, dass die Druckkammer durch die Flutung mit dem Fluid insbesondere ballonartig aufgebläht wird. Durch das Aufblähen der Druckkammer wird diese zwischen Drehschieber und Gehäuse komprimiert, sodass vorzugsweise dabei entstehende elastische Rückstellkräfte des Dichtungsmaterials die Anpresskraft erhöhen, wodurch die Dichtigkeit erhöht wird.By flooding the pressure chamber via the at least one communication channel, the fluid pressure can be used to provide, in particular to increase, the contact pressure between the seal and the rotary valve and the housing. The seal is designed in particular such that the pressure chamber is pressed against the rotary valve and/or the housing as a result of the flooding with the fluid. In particular, the seal is designed in such a way that the pressure chamber is inflated, in particular in a balloon-like manner, by the flooding with the fluid. By inflating the pressure chamber, it is compressed between the rotary valve and the housing, so that preferably resulting elastic restoring forces of the sealing material increase the contact pressure, thereby increasing the tightness.
Die Erfinder haben erkannt, dass durch das erfindungsgemäße Prinzip der Druckkammer mit Kommunikationskanal der Fluiddruck genutzt werden kann, um eine Selbstverstärkung der Anpresskraft bereitzustellen. Dadurch kann einerseits das Übermaß zwischen Dichtung und Bewegungsspiel zwischen Drehschieber und Gehäuse reduziert werden, was geringere Kräfte für die Montage der Dichtung erfordert. Im Betrieb wird dann der Fluiddruck genutzt, um die Anpresskraft derart zu erhöhen, dass Leckage reduziert, insbesondere vermieden, wird. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, dass bei höherem Fluiddruck auch automatisch die Anpresskraft mit erhöht wird. Dadurch kann die erfindungsgemäße Dichtung für unterschiedliche Druckverhältnisse eingesetzt werden und stellt jederzeit den erforderlichen Anpressdruck bereit. Dadurch sorgt der Fluiddruck selbst für eine an den Fluiddruck angepasst adäquate Anpresskraft. Dadurch kann insbesondere vermieden werden, dass bei geringen Fluiddrucken unnötig hohe Anpresskräfte oder bei hohen Fluiddrucken zu geringe Anpresskräfte vorherrschen. Dadurch können auch die Antriebsleistung der Motoren für den Drehschieber individuell an die Druckverhältnisse angepasst werden.The inventors have recognized that the inventive principle of the pressure chamber with communication channel allows the fluid pressure to be used to provide self-reinforcement of the contact pressure. This makes it possible, on the one hand, to reduce the excess between the seal and the play of movement between the rotary valve and the housing, which requires less force to assemble the seal. During operation, the fluid pressure is then used to increase the contact pressure in such a way that leakage is reduced, and in particular avoided. It has proven particularly advantageous that the contact pressure is also automatically increased when the fluid pressure is higher. This means that the seal according to the invention can be used for different pressure conditions and always provides the required contact pressure. The fluid pressure itself therefore ensures a contact pressure that is appropriate to the fluid pressure. This makes it possible, in particular, to avoid unnecessarily high contact forces at low fluid pressures or insufficient contact forces at high fluid pressures. This also means that the drive power of the motors for the rotary valve can be individually adapted to the pressure conditions.
Die Erfinder haben ferner festgestellt, dass durch die fluiddruckunterstützte Anpresskraft auf Anpressmittel wie Federn verzichtet werden und trotzdem zuverlässig Leckage vermieden werden kann. Vorzugweise kann die Dichtung daher bei Wegeventilen ohne separate Anpressmittel wie Federn eingesetzt werden. Besonders bevorzugt handelt es sich bei den nachfolgend beschriebenen Wegeventilen daher um Wegeventile, die frei von zusätzlich zum elastischen Material der Dichtung vorliegenden Anpressmitteln, wie Federn, sind.The inventors have also found that the fluid pressure-assisted contact force means that contact pressure devices such as springs are not required and that leakage can still be reliably avoided. The seal can therefore preferably be used in directional control valves without separate contact pressure devices such as springs. The directional control valves described below are therefore particularly preferably directional control valves that are free of contact pressure devices such as springs in addition to the elastic material of the seal.
Wie zuvor beschrieben ist die Druckkammer vorzugsweise durch eine in das Dichtungsmaterial der Dichtung eingebrachte, insbesondere v-förmige, Nut ausgebildet. Die Ausbildung der Druckkammer mittels einer Nut reduziert den Deformationswiderstand der Dichtung. Dadurch kann bei gleichbleibendem Fluiddruck eine größere Deformation, insbesondere Aufblähung, der Druckkammer erreicht werden, was wiederum die Anpresskraft erhöht. Vorzugsweise erfolgt das Aufblähen durch einen Überdruck in der Druckkammer. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Ventilgehäuse geflutet wird, was die Druckkammer wiederum über die Kommunikationskanäle mit Fluid versorgt, wohingegen eine zu verschließende Leitung einen geringeren Druck aufweist, sodass in der Druckkammer ein Überdruck vorherrscht, der die Dichtung aufbläht. Aber auch bei Ausführungsformen und/oder Betriebszuständen, bei denen ein Überdruck von außen auf die Druckkammerhöhe wirkt, beispielsweise wenn eine zu verschließende fluidführende Leitung einen höheren Druck aufweist als das geflutete Gehäuse, ist die reduzierte Deformationsfestigkeit der Dichtung durch die nutförmige Druckkammer vorteilhaft, da dadurch eine Kompression der Dichtung verstärkt wird, wodurch ebenfalls die Anpresskraft zwischen Dichtung und Drehschieber sowie Gehäuse verstärkt werden kann. Die bzgl. derartiger Betriebszustände durch die nutförmige Druckkammer erhöhte Dichtheit kann auch als Rückstromfestigkeit bezeichnet werden.As previously described, the pressure chamber is preferably formed by a groove, in particular a V-shaped groove, introduced into the sealing material of the seal. Forming the pressure chamber by means of a groove reduces the deformation resistance of the seal. As a result, a greater deformation, in particular inflation, of the pressure chamber can be achieved with constant fluid pressure, which in turn increases the contact force. Inflation is preferably carried out by an overpressure in the pressure chamber. This can be achieved, for example, by flooding the valve housing, which in turn fills the pressure chamber with excess pressure. the communication channels are supplied with fluid, whereas a line to be closed has a lower pressure, so that an overpressure prevails in the pressure chamber, which inflates the seal. But even in embodiments and/or operating conditions in which an overpressure from the outside acts on the pressure chamber height, for example if a fluid-carrying line to be closed has a higher pressure than the flooded housing, the reduced deformation resistance of the seal due to the groove-shaped pressure chamber is advantageous, as this increases compression of the seal, which also allows the contact force between the seal and the rotary valve and the housing to be increased. The increased tightness due to the groove-shaped pressure chamber with regard to such operating conditions can also be referred to as backflow resistance.
Ein weiterer Vorteil der Flutung der Druckkammer besteht darin, dass bei gefluteten Ventilgehäusen ein Teil des Drucks, der vom Fluidgehäuse auf die Dichtung wirkt und diese in Richtung Fluidleitung drängt, vom in der Druckkammer herrschenden Druck kompensiert wird. Dadurch kann auch das Risiko reduziert werden, dass die Dichtung in die Fluidleitung verrutscht, was zu Störungen und Leckage führen kann. Dieses Problem tritt insbesondere in Betriebszuständen auf, in denen der Druck im Gehäuse höher ist als in der abzudichtenden Leitung. Beispielsweise bei einem Fluiddruck von 3 bar im Gehäuse und von 1,5 bar in der abzudichtenden Leitung besteht bei herkömmlichen Systemen ein erhöhtes Risiko, dass die Dichtung in die Leitung gedrückt wird. Dieses Problem konnte zufriedenstellend durch die erfindungsgemäße Lösung der Flutung der Druckkammer gelöst werden, die ein Teil des vom Gehäuse auf die Dichtung wirkenden Drucks durch den in der Druckkammer wirkenden Druck kompensiert.A further advantage of flooding the pressure chamber is that in flooded valve housings, part of the pressure acting on the seal from the fluid housing and pushing it towards the fluid line is compensated for by the pressure prevailing in the pressure chamber. This can also reduce the risk of the seal slipping into the fluid line, which can lead to malfunctions and leaks. This problem occurs particularly in operating conditions in which the pressure in the housing is higher than in the line to be sealed. For example, with a fluid pressure of 3 bar in the housing and 1.5 bar in the line to be sealed, there is an increased risk in conventional systems that the seal will be pushed into the line. This problem was satisfactorily solved by the inventive solution of flooding the pressure chamber, which compensates for part of the pressure acting on the seal from the housing with the pressure acting in the pressure chamber.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß selbstverstärkenden Dichtung durch die Flutung des Kanals besteht darin, dass der Ventilantrieb kleiner ausgelegt werden kann als bei herkömmlichen Systemen, da für die Verstellung ein geringeres Drehmoment erforderlich ist, solange die Anpresskraft durch den Fluiddruck nicht erhöht wird. Beispielsweise beim Verstellen des Drehschiebers kommt es zu Übergangszuständen, in den sowohl die Leitung als auch das Gehäuse geflutet ist, sodass der Fluiddruck in der Druckkammer vom außen auf die Druckkammer wirkenden Druck kompensiert wird. Dadurch kann eine Verstellung des Drehschiebers mit geringem Drehmoment erreicht werden. Sobald der Drehschieber in seiner finalen Stellung ist, in der wiederum eine Leitung abgedichtet ist, sinkt in dieser Leitung der Druck, sodass wieder ein Überdruck in der Druckkammer entsteht und erneut die selbstverstärkende Wirkung der Dichtung entsteht.A further advantage of the self-reinforcing seal according to the invention by flooding the channel is that the valve drive can be designed smaller than with conventional systems, since less torque is required for adjustment as long as the contact pressure is not increased by the fluid pressure. For example, when adjusting the rotary slide, transition states occur in which both the line and the housing are flooded, so that the fluid pressure in the pressure chamber is compensated by the pressure acting on the pressure chamber from the outside. This means that the rotary slide can be adjusted with little torque. As soon as the rotary slide is in its final position, in which a line is again sealed, the pressure in this line drops, so that excess pressure is again created in the pressure chamber and the self-reinforcing effect of the seal is once again created.
Vorzugsweise umläuft die Druckkammer eine Fluiddurchtrittsöffnung der Dichtung. Die Fluiddurchtrittsöffnung kann grundsätzlich jegliche Größe und/oder Form annehmen. Für die nachfolgend beschriebene bevorzugte Verwendung bei KFZ-Fluidströmungsleitsystemen wie KFZ-Thermomanagement-Fluidleitsystemen, insbesondere KFZ-Kühlkreisläufen, hat sich als Form der Fluiddurchtrittsöffnung insbesondere eine kreisförmige, ovale oder scheibenabschnittsförmige Form sowie die zuvor beschriebenen Abmessungen als vorteilhaft erwiesen.The pressure chamber preferably runs around a fluid passage opening of the seal. The fluid passage opening can basically take on any size and/or shape. For the preferred use described below in vehicle fluid flow control systems such as vehicle thermal management fluid control systems, in particular vehicle cooling circuits, a circular, oval or disc-shaped shape as well as the dimensions described above have proven to be advantageous as the shape of the fluid passage opening.
Vorzugsweise umläuft die Druckkammer die Fluiddurchtrittsöffnung entlang deren Außenkontur. Vorzugsweise ist die Druckkammer durch eine die Fluiddurchtrittsöffnung umlaufende Nut, insbesondere v-förmige Nut, ausgebildet. Vorzugsweise verjüngt sich die Druckkammer, insbesondere die Nut, von einer dem Gehäuse zuzuwendenden Seite der Dichtung zu einer dem Drehschieber zuzuwendenden Seite der Dichtung. Besonders bevorzugt wird die Druckkammer von einem der Fluiddurchtrittsöffnung zugewandten Innenschenkel und einem der Fluiddurchtrittsöffnung abgewandten Außenschenkel begrenzt. Vorzugsweise umlaufen der Innenschenkel und der Außenschenkel die Fluiddurchtrittsöffnung vollständig, insbesondere der Innenschenkel entlang der Außenkontur der Fluiddurchtrittsöffnung und vorzugsweise der Außenschenkel durch die Druckkammer beabstandet entlang einer entsprechend an die Kontur des Innenschenkels angepassten Kontur. Vorzugsweise laufen der Innenschenkel und der Außenschenkel in der dem Drehschieber zuzuwendenden Seite aufeinander zu. Insbesondere laufen der Innenschenkel und der Außenschenkel v-förmig aufeinander zu. Vorzugsweise gehen der Innenschenkel und der Außenschenkel an der dem Drehschieber zuzuwendenden Seite ineinander über und sind an der dem Gehäuse zuzuwendenden Seite voneinander beabstandet. Vorzugsweise erstreckt sich zwischen dem Innenschenkel und dem Außenschenkel die insbesondere nutförmige Druckkammer. Vorzugsweise sind der Innenschenkel und der Außenschenkel dazu ausgebildet, im Montagezustand dichtend an einem Gehäuse eines Drehschiebers anzuliegen, sodass, abgesehen von dem wenigstens einen Kommunikationskanal, die Druckkammer von der Dichtung und dem Gehäuse umschlossen ist.The pressure chamber preferably runs around the fluid passage opening along its outer contour. The pressure chamber is preferably formed by a groove, in particular a V-shaped groove, running around the fluid passage opening. The pressure chamber, in particular the groove, preferably tapers from a side of the seal facing the housing to a side of the seal facing the rotary valve. The pressure chamber is particularly preferably delimited by an inner leg facing the fluid passage opening and an outer leg facing away from the fluid passage opening. The inner leg and the outer leg preferably run around the fluid passage opening completely, in particular the inner leg along the outer contour of the fluid passage opening and preferably the outer leg spaced through the pressure chamber along a contour adapted to the contour of the inner leg. The inner leg and the outer leg preferably run towards each other on the side facing the rotary valve. In particular, the inner leg and the outer leg run towards each other in a V-shape. Preferably, the inner leg and the outer leg merge into one another on the side facing the rotary valve and are spaced apart from one another on the side facing the housing. Preferably, the pressure chamber, which is in particular groove-shaped, extends between the inner leg and the outer leg. Preferably, the inner leg and the outer leg are designed to seal against a housing of a rotary valve in the assembled state, so that, apart from the at least one communication channel, the pressure chamber is enclosed by the seal and the housing.
Die Erfinder haben erkannt, dass durch die Verjüngung, insbesondere v-förmige Verjüngung, der Druckkammer, insbesondere mittels der zuvor beschriebenen Innen- und Außenschenkel, auch bei einem von außen auf die Druckkammer wirkenden Überdruck (im Verhältnis zum Innendruck in der Kammer) eine selbstverstärkende Dichtwirkung erzeugt wird, nämlich dadurch, dass die dem Gehäuse zuzuwendenden, voneinander beabstandeten Innen- und Außenschenkel durch den Überdruck zusammengedrückt werden und dadurch die Anpresskraft zwischen Dichtung und Gehäuse sowie zwischen Dichtung und Drehschieber verstärken.The inventors have recognized that the tapering, in particular V-shaped tapering, of the pressure chamber, in particular by means of the previously described inner and outer legs, creates a self-reinforcing sealing effect even when there is an excess pressure acting on the pressure chamber from the outside (in relation to the internal pressure in the chamber), namely because the spaced apart The inner and outer legs are pressed together by the excess pressure, thereby increasing the contact force between the seal and the housing as well as between the seal and the rotary valve.
Vorzugsweise weist der Innenschenkel zur Ausbildung des Dichtkontakts eine dem Gehäuse zuzuwendende Außendichtfläche und eine dem Drehschieber zuzuwendende Innendichtfläche auf, wobei die Innendichtfläche und/oder die Außendichtfläche die Fluiddurchtrittsöffnung vorzugsweise umlaufen. Vorzugsweise umlaufen die Innendichtfläche und die Außendichtfläche die Fluiddurchtrittsöffnung unterbrechungsfrei. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Innendichtfläche und die Außendichtfläche dazu ausgebildet sind, im Montagezustand einen die Fluiddurchtrittsöffnung ununterbrochen umlaufenden Dichtkontakt mit dem Drehschieber bzw. mit dem Gehäuse auszubilden, insbesondere derart, dass Fluiddurchtritt entlang der Außendichtfläche und der Innendichtfläche vermieden wird.To form the sealing contact, the inner leg preferably has an outer sealing surface facing the housing and an inner sealing surface facing the rotary valve, wherein the inner sealing surface and/or the outer sealing surface preferably surround the fluid passage opening. The inner sealing surface and the outer sealing surface preferably surround the fluid passage opening without interruption. This is to be understood in particular that the inner sealing surface and the outer sealing surface are designed to form a sealing contact with the rotary valve or with the housing that surrounds the fluid passage opening without interruption in the assembled state, in particular in such a way that fluid passage along the outer sealing surface and the inner sealing surface is avoided.
Vorzugsweise ist der wenigstens eine Kommunikationskanal über den Außenschenkel mit der Druckkammer verbunden. Besonders bevorzugt weist die Dichtung wenigstens zwei, drei, vier, fünf oder sechs Kommunikationskanäle auf. Vorzugsweise sind die Kommunikationskanäle über den Außenschenkel mit der Druckkammer verbunden. Vorzugsweise sind die Kommunikationskanäle in Umfangsrichtung um die Fluiddurchtrittsöffnung verteilt angeordnet, insbesondere in äquidistanten Abständen zueinander angeordnet. Vorzugsweise ist zur Ausbildung des wenigstens einen Kommunikationskanals eine Kommunikationsöffnung im Außenschenkel vorgesehen. Die Kommunikationsöffnung kann als eine Aussparung in einer dem Gehäuse zuzuwendenden Dichtfläche des Außenschenkels ausgebildet sein. Bei einer derartigen Ausführungsform ist die Kommunikationsöffnung im Montagezustand einerseits durch den Außenschenkel und andererseits durch das Gehäuse begrenzt. Wie nachfolgend im Detail beschrieben ist, erstreckt sich der Kommunikationskanal ferner vorzugsweise zwischen einem am Gehäuse anzulegenden Fuß der Dichtung und dem Gehäuse. In einer alternativen Ausführungsform kann der Kommunikationskanal jedoch auch durch eine vollständig vom Außenschenkel umschlossene Öffnung, insbesondere Kanal, ausgebildet werden.Preferably, the at least one communication channel is connected to the pressure chamber via the outer leg. Particularly preferably, the seal has at least two, three, four, five or six communication channels. Preferably, the communication channels are connected to the pressure chamber via the outer leg. Preferably, the communication channels are arranged distributed in the circumferential direction around the fluid passage opening, in particular arranged at equidistant intervals from one another. Preferably, a communication opening is provided in the outer leg to form the at least one communication channel. The communication opening can be designed as a recess in a sealing surface of the outer leg facing the housing. In such an embodiment, the communication opening is delimited in the assembled state on the one hand by the outer leg and on the other hand by the housing. As described in detail below, the communication channel also preferably extends between a foot of the seal to be placed on the housing and the housing. In an alternative embodiment, however, the communication channel can also be formed by an opening, in particular a channel, completely enclosed by the outer leg.
Vorzugsweise weist die Dichtung einen an das Gehäuse anzulegenden Fuß mit einer dem Drehschieber zuzuwendenden Wirkfläche auf, um beim Fluten des Gehäuses mit dem Fluid den Fuß über an der Wirkfläche wirkenden Fluiddruck gegen das Gehäuse zu drücken, insbesondere um einen einer Relativbewegung zwischen der Dichtung und dem Gehäuse entgegenwirkenden Anpressdruck zwischen dem Fuß und dem Gehäuse bereitzustellen. Dadurch kann die Anpresskraft gegen das Gehäuse erhöht und so das Risiko eines Verrutschens der Dichtung weiter vermieden werden. Vorzugsweise umläuft der Fuß die Fluiddurchtrittsöffnung vollständig. Bei den nachfolgend im Detail beschriebenen Ausführungsformen mit mehreren Fluiddurchtrittsöffnungen in einer Dichtung umläuft der Fuß vorzugsweise sämtliche Fluiddurchtrittsöffnungen.The seal preferably has a foot to be placed on the housing with an active surface facing the rotary valve in order to press the foot against the housing via fluid pressure acting on the active surface when the housing is flooded with fluid, in particular to provide a contact pressure between the foot and the housing that counteracts a relative movement between the seal and the housing. This can increase the contact force against the housing and thus further prevent the risk of the seal slipping. The foot preferably runs completely around the fluid passage opening. In the embodiments described in detail below with several fluid passage openings in a seal, the foot preferably runs around all of the fluid passage openings.
Vorzugsweise schließt der Fuß an den zuvor beschriebenen Außenschenkel an. Besonders bevorzugt schließt der Fuß an das dem Gehäuse zuzuwendenden Ende des Außenschenkels an. Vorzugsweise ist der Fuß an die Form des Gehäuses angepasst. Insbesondere können der Fuß, der Außenschenkel und der Innenschenkel gemeinsam eine gekrümmte Anlagefläche zum Anlegen an das Gehäuse bilden. Die gekrümmte Anlagefläche kann, insbesondere ausschließlich, durch die Fluiddurchtrittsöffnung, die Druckkammer und gegebenenfalls den wenigstens einen Kommunikationskanal unterbrochen sein. Dadurch kann eine große Anlagefläche ausgebildet werden, über die der Fuß über den Fluiddruck gegen das Gehäuse gedrückt werden kann, um ein Verrutschen der Dichtung zu verhindern.The foot preferably adjoins the previously described outer leg. The foot particularly preferably adjoins the end of the outer leg facing the housing. The foot is preferably adapted to the shape of the housing. In particular, the foot, the outer leg and the inner leg can together form a curved contact surface for contact with the housing. The curved contact surface can be interrupted, in particular exclusively, by the fluid passage opening, the pressure chamber and optionally the at least one communication channel. This makes it possible to form a large contact surface via which the foot can be pressed against the housing via the fluid pressure in order to prevent the seal from slipping.
Vorzugsweise erstreckt sich der Kommunikationskanal im Montagezustand zwischen dem Fuß und dem Gehäuse. Besonders bevorzugt kann der wenigstens eine Kommunikationskanal eine im Fuß ausgebildete Nut aufweisen, die einen Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und dem Drehschieber fluidal mit der Druckkammer verbindet. Bei mehreren Kommunikationskanälen sind diese vorzugsweise in Umfangsrichtung um die Fluiddurchtrittsöffnung verteilt, insbesondere in äquidistanten Abständen in Umfangsrichtung um diese verteilt, angeordnet.In the assembled state, the communication channel preferably extends between the base and the housing. Particularly preferably, the at least one communication channel can have a groove formed in the base, which fluidically connects an intermediate space between the housing and the rotary valve to the pressure chamber. If there are several communication channels, these are preferably distributed in the circumferential direction around the fluid passage opening, in particular distributed at equidistant intervals in the circumferential direction around it.
Vorzugsweise weist die Dichtung zur Ausbildung des Dichtkontakts eine dem Gehäuse zuzuwendende Außendichtfläche und eine dem Drehschieber zuzuwendende Innendichtfläche auf, die aus dem gleichen Material ausgebildet sind. Vorzugsweise ist das Material ein Elastomermaterial. Besonders bevorzugt ist die gesamte Dichtung aus dem gleichen Material, insbesondere Elastomermaterial ausgebildet. Besonders bevorzugt werden die Innendichtfläche und Außendichtfläche durch den Druck der zuvor beschriebenen Innenschenkel ausgebildet. Besonders bevorzugt bildet der zuvor beschriebene Innendichtschenkel und Außendichtschenkel eine V-förmige Struktur aus, welche die Fluiddurchtrittsöffnung umläuft. Vorzugsweise ist die Druckkammer zwischen dem Innendichtschenkel und dem Außendichtschenkel ausgebildet. Insbesondere gehen der Außenschenkel und der Innenschenkel an der dem Drehschieber zuzuwendenden Seite der Dichtung in die Innendichtfläche über. Besonders bevorzugt sind an der dem Gehäuse zuzuwendende Seite des Außenschenkels Kommunikationsöffnungen vorgesehen, beispielsweise Aussparungen, die Teil des Kommunikationskanals bilden, oder den Kommunikationskanal vollständig ausbilden.To form the sealing contact, the seal preferably has an outer sealing surface facing the housing and an inner sealing surface facing the rotary valve, which are made of the same material. The material is preferably an elastomer material. The entire seal is particularly preferably made of the same material, in particular elastomer material. The inner sealing surface and outer sealing surface are particularly preferably formed by the pressure of the previously described inner legs. The previously described inner sealing leg and outer sealing leg particularly preferably form a V-shaped structure which runs around the fluid passage opening. The pressure chamber is preferably formed between the inner sealing leg and the outer sealing leg. In particular In particular, the outer leg and the inner leg merge into the inner sealing surface on the side of the seal facing the rotary valve. Particularly preferably, communication openings are provided on the side of the outer leg facing the housing, for example recesses that form part of the communication channel or completely form the communication channel.
Vorzugsweise weist die Dichtung wenigstens eine in der Druckkammer angeordnete Stützrippe auf, insbesondere um die Druckkammer gegenüber von außerhalb der Druckkammer auf die Druckkammer wirkenden Druck zu stabilisieren, wobei die wenigstens eine Stützrippe sich vorzugsweise zwischen dem Innenschenkel und dem Außenschenkel erstreckt. Vorzugsweise weist die Dichtung eine Vielzahl von Stützrippen auf, vorzugsweise wenigstens 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 oder 16 Stützrippen. Vorzugsweise sind die Stützrippen in Umfangsichtung um die Fluiddurchtrittsöffnung, insbesondere in äquidistanten Abständen, innerhalb der Fluidkammer angeordnet. Besonders bevorzugt unterteilen die Stützrippen die Druckkammer in mehrere Kammerabschnitte. Besonders bevorzugt erstrecken sich die Stützrippen von der dem Drehschieber zuzuwendenden Seite der Dichtung, insbesondere zwischen dem Innenschenkel und dem Außenschenkel, zu der dem Gehäuse zuzuwendenden Seite der Dichtung. Vorzugsweise sind die Stützrippen derart ausgebildet, dass eine fluidale Verbindung zwischen den durch die Stützrippen gebildeten Kammerabschnitten ermöglicht ist. Hierfür erstrecken sich die Stützrippen vorzugsweise nicht vollständig bis zu der Außendichtfläche, um zwischen den Stützrippen und dem Gehäuse eine Kommunikationsöffnung zum Austausch von Fluiden zwischen den Kammerabschnitten der Druckkammern zu ermöglichen. In alternativen Ausführungsformen können aber auch Kommunikationsöffnungen in den Stützrippen ausgebildet sein, um zwischen den Kammerabschnitten der Druckkammer eine fluidale Kommunikation zu ermöglichen. Die Erfinder haben festgestellt, dass die Stützrippen einem Kollabieren der Dichtung in Folge eines von außen auf die Druckkammer wirkenden Drucks entgegenwirken. Dadurch kann abermals die Zuverlässigkeit der Dichtung erhöht werden.The seal preferably has at least one support rib arranged in the pressure chamber, in particular in order to stabilize the pressure chamber against pressure acting on the pressure chamber from outside the pressure chamber, wherein the at least one support rib preferably extends between the inner leg and the outer leg. The seal preferably has a plurality of support ribs, preferably at least 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 or 16 support ribs. The support ribs are preferably arranged circumferentially around the fluid passage opening, in particular at equidistant intervals, within the fluid chamber. The support ribs particularly preferably divide the pressure chamber into several chamber sections. The support ribs particularly preferably extend from the side of the seal facing the rotary slide valve, in particular between the inner leg and the outer leg, to the side of the seal facing the housing. The support ribs are preferably designed in such a way that a fluid connection is made possible between the chamber sections formed by the support ribs. For this purpose, the support ribs preferably do not extend completely to the outer sealing surface in order to enable a communication opening between the support ribs and the housing for the exchange of fluids between the chamber sections of the pressure chambers. In alternative embodiments, however, communication openings can also be formed in the support ribs in order to enable fluid communication between the chamber sections of the pressure chamber. The inventors have found that the support ribs counteract a collapse of the seal as a result of pressure acting on the pressure chamber from the outside. This can once again increase the reliability of the seal.
Vorzugsweise ist der wenigstens eine Kommunikationskanal dazu ausgebildet, die Druckkammer fluidal mit dem Zwischenraum zwischen Gehäuse und Drehschieber des Wegeventils zu verbinden. Hierzu weist die Dichtung vorzugsweise an einer dem Zwischenraum zuzuwendenden Seite, wenigstens eine, vorzugsweise eine Vielzahl von, Kommunikationsöffnung/en auf, über welche Fluid aus dem Zwischenraum in den Kommunikationskanal eindringen und über den Kommunikationskanal in die Druckkammer gelangen kann. Vorzugsweise ist hierfür in dem der Fluiddurchtrittsöffnung abgewandten Außenschenkel wenigstens eine Nut eingebracht, die den wenigstens einen Kommunikationskanal ausbildet. Vorzugsweise sind mehrere Nuten vorgesehen, die jeweils einen Kommunikationskanal ausbilden. Besonders bevorzugt ist die wenigstens eine Nut an der dem Gehäuse zuzuwendenden Seite des Außenschenkels eingebracht, insbesondere derart, dass der Außenschenkel im Montagezustand zusammen mit dem Gehäuse den Kommunikationskanal vollständig umläuft. In alternativen Ausführungsformen kann der Kommunikationskanal als ein Loch in der Dichtung, insbesondere in dem Außenschenkel der Dichtung, ausgebildet sein, die vollständig von Dichtungsmaterial der Dichtung umlaufen wird. Besonders bevorzugt ist die Nut nicht nur in dem Außenschenkel, sondern zusätzlich auch in dem zuvor beschriebenen Fuß eingebracht, sodass der Kommunikationskanal sich entlang des Außenschenkels und des Fußes erstreckt. Vorzugsweise schließt der Fuß flächig, insbesondere scheibenförmig, an dem dem Gehäuse zuzuwendenden Ende des Außenschenkels an und erstreckt sich in die der Fluiddurchtrittsöffnung entgegengesetzte Richtung. Besonders bevorzugt bilden der Außenschenkel und der Fuß im Querschnitt eine L-Form, von der ein Schenkel den Außenschenkel und der andere Schenkel den Fuß bilden. Dabei erstreckt sich vorzugsweise ein Schenkel zu dem Drehschieber hin und der andere Schenkel, insbesondere um wenigstens 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60°, 70°, 80°, 90°, 100°, 110° oder 120° geneigt zum ersten Schenkel, von der Fluiddurchtrittsöffnung weg. Besonders bevorzugt schließt der Innenschenkel im Querschnitt an den Außenschenkel des zuvor beschriebenen L's an und bildet mit diesem eine sich zum Gehäuse hin weitende V-Form.Preferably, the at least one communication channel is designed to fluidically connect the pressure chamber to the intermediate space between the housing and the rotary slide of the directional control valve. For this purpose, the seal preferably has at least one, preferably a plurality of, communication opening(s) on a side facing the intermediate space, through which fluid from the intermediate space can penetrate into the communication channel and reach the pressure chamber via the communication channel. For this purpose, at least one groove is preferably introduced into the outer leg facing away from the fluid passage opening, which forms the at least one communication channel. Preferably, several grooves are provided, each of which forms a communication channel. Particularly preferably, the at least one groove is introduced on the side of the outer leg facing the housing, in particular such that the outer leg, in the assembled state, completely surrounds the communication channel together with the housing. In alternative embodiments, the communication channel can be designed as a hole in the seal, in particular in the outer leg of the seal, which is completely surrounded by the sealing material of the seal. Particularly preferably, the groove is not only made in the outer leg, but also in the previously described foot, so that the communication channel extends along the outer leg and the foot. Preferably, the foot adjoins the end of the outer leg facing the housing in a flat manner, in particular in a disc shape, and extends in the direction opposite to the fluid passage opening. Particularly preferably, the outer leg and the foot form an L-shape in cross-section, of which one leg forms the outer leg and the other leg forms the foot. Preferably, one leg extends towards the rotary valve and the other leg extends away from the fluid passage opening, in particular inclined by at least 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60°, 70°, 80°, 90°, 100°, 110° or 120° to the first leg. Particularly preferably, the inner leg adjoins the outer leg of the previously described L in cross-section and forms with it a V-shape widening towards the housing.
In einer Ausführungsform ist die Fluiddurchtrittsöffnung kreisförmig ausgebildet. In dieser Ausführungsform erstreckt sich vorzugsweise die Druckkammer ringförmig um die Fluiddurchtrittsöffnung. Vorzugsweise ist die Druckkammer dabei als ringförmige Nut ausgebildet, die sich vorzugsweise zu der dem Drehschieber zuzuwendenden Seite hin V-förmig verjüngt. Besonders bevorzugt weist die Dichtung bei dieser Ausführungsform eine ununterbrochene Ringform aufweisende, dem Gehäuse zuzuwendende Dichtfläche auf. Die Dichtfläche ist vorzugweise wie die zuvor beschriebene Innendichtfläche ausgebildet. Zusätzlich weist die Dichtung vorzugsweise einer dem Drehschieber zuzuwendende Außendichtfläche auf, die sich vorzugsweise ununterbrochen ringförmig um die Fluiddurchtrittsöffnung erstreckt. Vorzugsweise sind die Innendichtfläche und die Außendichtfläche durch den zuvor beschriebenen Innenschenkel ausgebildet, insbesondere miteinander verbunden. Vorzugsweise erstreckt sich diese Außendichtfläche und/oder die Innendichtfläche an der der Fluiddurchtrittsöffnung zuzuwendende Seite der Dichtung, insbesondere der Druckkammer.In one embodiment, the fluid passage opening is circular. In this embodiment, the pressure chamber preferably extends in a ring around the fluid passage opening. The pressure chamber is preferably designed as an annular groove, which preferably tapers in a V-shape towards the side facing the rotary slide valve. In this embodiment, the seal particularly preferably has a sealing surface facing the housing that has an uninterrupted ring shape. The sealing surface is preferably designed like the inner sealing surface described above. In addition, the seal preferably has an outer sealing surface facing the rotary slide valve, which preferably extends in an uninterrupted ring around the fluid passage opening. The inner sealing surface and the outer sealing surface are preferably formed by the inner leg described above, in particular connected to one another. This outer sealing surface and/or the inner sealing surface preferably extend surface on the side of the seal facing the fluid passage opening, in particular the pressure chamber.
Zusätzlich weist die Dichtung vorzugsweise eine in Umfangsrichtung abschnittsweise unterbrochene, insbesondere ringförmige, dem Gehäuse zuzuwendende, Dichtfläche (unterbrochene Dichtfläche) auf. Die unterbrochene Dichtfläche ist insbesondere durch den wenigstens einen zuvor beschriebenen Kommunikationskanal, vorzugsweise durch eine Vielzahl von Kommunikationskanälen, die vorzugsweise in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, insbesondere in äquidistanten Abständen zueinander beabstandet sind, unterbrochen. Vorzugsweise ist diese unterbrochene Dichtefläche an dem, dem Gehäuse zuzuwendenden Ende des zuvor beschriebenen Außenschenkels ausgebildet. Besonders bevorzugt läuft der Außenschenkel in Axialrichtung (gegenüber der Symmetrieachse der kreisförmigen Fluiddurchtrittsöffnung) auf den Innenschenkel zu, insbesondere derart, dass der Innenschenkel und der Außenschenkel eine V-förmige Struktur bilden.In addition, the seal preferably has a sealing surface (interrupted sealing surface) that is interrupted in sections in the circumferential direction, in particular annular, and faces the housing. The interrupted sealing surface is interrupted in particular by the at least one communication channel described above, preferably by a plurality of communication channels that are preferably spaced apart from one another in the circumferential direction, in particular spaced apart from one another at equidistant intervals. This interrupted sealing surface is preferably formed at the end of the outer leg described above that faces the housing. The outer leg particularly preferably runs towards the inner leg in the axial direction (opposite the axis of symmetry of the circular fluid passage opening), in particular such that the inner leg and the outer leg form a V-shaped structure.
Vorzugsweise schließt an der unterbrochenen ringförmigen Dichtfläche der zuvor beschriebene Fuß an, der sich insbesondere gegenüber der Fluiddurchtrittsöffnung in Radialrichtung nach außen erstreckt, und insbesondere den wenigstens einen Kommunikationskanal entlang des Fußes verlängert. Insbesondere erstreckt sich der wenigstens eine Kommunikationskanal vollständig durch den Fuß in die Druckkammer hinein, sodass in Radialrichtung von außen Fluid über den Fuß durch den wenigstens einen Kommunikationskanal in die Druckkammer gelangen kann. Vorzugsweise umläuft der Fuß die Druckkammer, und insbesondere den Außenschenkel, in Umfangsrichtung vollständig. Der Fuß kann insbesondere planar ausgebildet sein.The previously described foot preferably adjoins the interrupted annular sealing surface, which extends outwards in the radial direction, in particular opposite the fluid passage opening, and in particular extends the at least one communication channel along the foot. In particular, the at least one communication channel extends completely through the foot into the pressure chamber, so that fluid can enter the pressure chamber from the outside in the radial direction via the foot through the at least one communication channel. The foot preferably runs completely around the pressure chamber, and in particular the outer leg, in the circumferential direction. The foot can in particular be designed to be planar.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Fluiddurchtrittsöffnung oval ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform ist die Dichtung vorzugsweise wie zuvor für die Ausführungsform mit kreisförmiger Fluiddurchtrittsöffnung beschrieben ausgebildet, mit der einzigen Ausnahme, dass die als ringförmig beschriebenen Strukturen oval ausgebildet sind, insbesondere die Druckkammer, die Innendichtfläche, die Außendichtfläche und die abschnittsweise unterbrochene Dichtfläche, oval ausgebildet sind.In an alternative embodiment, the fluid passage opening is oval. In this embodiment, the seal is preferably designed as previously described for the embodiment with a circular fluid passage opening, with the sole exception that the structures described as annular are oval, in particular the pressure chamber, the inner sealing surface, the outer sealing surface and the partially interrupted sealing surface are oval.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Dichtung wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei, Fluiddurchtrittsöffnungen auf. Dabei können die Fluiddurchtrittsöffnungen eine gemeinsame Durchströmungsrichtung aufweisen. Bei symmetrischen Fluiddurchtrittsöffnungen kann die Durchströmungsrichtung durch die Symmetrieachse definiert sein, insbesondere parallel zu der Symmetrieachse verlaufen. Bei nicht symmetrischen Fluiddurchtrittsöffnungen kann die gemeinsame Durchströmungsrichtung durch die Normale der Durchtrittsöffnung definiert sein. Bei einer Ausführungsform mit wenigstens zwei Fluiddurchtrittsöffnungen können diese, gegenüber der Durchströmungsrichtung, in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sein. Insbesondere kann die Dichtung bei einer derartigen Ausführungsform eine Mittelachse aufweisen, um die herum die wenigstens zwei Fluiddurchtrittsöffnungen versetzt angeordnet sind. Beispielsweise können die wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei, Fluiddurchtrittsöffnungen scheibenabschnittsförmig ausgebildet sein. Vorzugsweise weist die Dichtung bei Ausführungsform mit mehreren Fluiddurchtrittsöffnungen für jede Dichtung eine eigene Druckkammer auf. Vorzugsweise umläuft jede der Druckkammern jeweils eine der Fluiddurchtrittsöffnungen. Vorzugsweise weist jede der Druckkammern wenigstens eine, vorzugsweise eine Vielzahl von Kommunikationskanälen auf, um die Druckkammer mit dem Fluid zu fluten. Vorzugsweise sind Kommunikationskanäle vorgesehen, die jede der Druckkammern mit dem Zwischenraum zwischen Gehäuse und Drehschieber fluidal verbinden. Alternativ oder zusätzlich können Kommunikationskanäle vorgesehen sein, welche die Druckkammern fluidal miteinander verbinden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtung scheibenförmig ausgebildet und weist, wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei, Fluiddurchtrittsöffnungen auf, die in Umfangsrichtung um die Symmetrieachse der Scheibe angeordnet sind. Vorzugsweise sind bei dieser Ausführungsform Kommunikationskanäle vorgesehen, welche die Druckkammer in Radialrichtung nach außen mit dem Zwischenraum verbinden und/oder Kommunikationskanäle, welche die Druckkammern, insbesondere in Umfangsrichtung, miteinander verbinden. Vorzugsweise kann bei derartigen Ausführungsformen der zuvor beschriebene Fuß gleichzeitig jeweils eine Verbindungsstruktur, insbesondere jeweils einen Steg, zwischen den einzelnen Fluiddurchtrittsöffnungen und Druckkammern bilden, die vorzugsweise, insbesondere ausschließlich, durch die Kommunikationskanäle, insbesondere in Form von Nuten, unterbrochen ist.In a further embodiment, the seal has at least two, preferably at least three, fluid passage openings. The fluid passage openings can have a common flow direction. In the case of symmetrical fluid passage openings, the flow direction can be defined by the axis of symmetry, in particular run parallel to the axis of symmetry. In the case of non-symmetrical fluid passage openings, the common flow direction can be defined by the normal of the passage opening. In an embodiment with at least two fluid passage openings, these can be arranged offset from one another in the circumferential direction relative to the flow direction. In particular, in such an embodiment, the seal can have a central axis around which the at least two fluid passage openings are arranged offset. For example, the at least two, preferably at least three, fluid passage openings can be designed in the shape of disc sections. In the case of an embodiment with several fluid passage openings, the seal preferably has its own pressure chamber for each seal. Each of the pressure chambers preferably runs around one of the fluid passage openings. Preferably, each of the pressure chambers has at least one, preferably a plurality of communication channels in order to flood the pressure chamber with the fluid. Preferably, communication channels are provided which fluidically connect each of the pressure chambers to the intermediate space between the housing and the rotary valve. Alternatively or additionally, communication channels can be provided which fluidically connect the pressure chambers to one another. In a particularly preferred embodiment, the seal is disk-shaped and has at least two, preferably at least three, fluid passage openings which are arranged in the circumferential direction around the axis of symmetry of the disk. Preferably, in this embodiment, communication channels are provided which connect the pressure chamber to the intermediate space in the radial direction outwards and/or communication channels which connect the pressure chambers to one another, in particular in the circumferential direction. Preferably, in such embodiments, the previously described foot can simultaneously form a connecting structure, in particular a web, between the individual fluid passage openings and pressure chambers, which is preferably, in particular exclusively, interrupted by the communication channels, in particular in the form of grooves.
Die Erfindung betrifft ferner ein Wegeventil zum Einstellen der Strömung eines Fluids, wie ein Kühlmittel. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Wegeventil um ein Mehrwegeventil, besonders bevorzugt um ein Wegeventil mit wenigstens drei Wegen, vier Wegen, fünf Wegen, sechs Wegen oder sieben Wegen. Das Wegeventil weist ein Gehäuse mit wenigstens einer Fluiddurchtrittsöffnung, einer an die Fluiddurchtrittsöffnung anschließende Fluidleitung und einem in dem Gehäuse angeordneten Drehschieber auf. Ferner weist das Wegeventil eine mit dem Gehäuse und dem Drehschieber in Dichtkontakt stehende und die Fluiddurchtrittsöffnung umlaufende erfindungsgemäße Dichtung auf. Vorzugsweise fluchtet die zuvor beschriebene Fluiddurchtrittsöffnung der Dichtung mit der Fluiddurchtrittsöffnung der Fluidleitung. Vorzugsweise entspricht die Geometrie und die Größe der Fluiddurchtrittsöffnung der Dichtung im Wesentlichen der Größe und Geometrie der Fluiddurchtrittsöffnung der Fluidleitung. Unter im Wesentlichen sind hinsichtlich der Größe insbesondere Abweichungen des Querschnitts von maximal +/-40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 3% oder 1% zu verstehen. Besonders bevorzugt ist die Fluiddurchtrittsöffnung der Dichtung aber wenigstens genauso groß wie die Fluiddurchtrittsöffnung der Fluidleitung, um eine Verengung des Durchströmungsquerschnitts durch die Dichtung zu vermeiden. Vorzugsweise ist der hydraulische Querschnitt der Fluiddurchtrittsöffnung in dem Gehäuse, in der daran anschließenden Fluidleitung, in der Dichtung und vorzugsweise im Drehschieber im Wesentlichen gleich groß. Besonders bevorzugt ist der hydraulische Querschnitt von das Wegeventil durchströmendem Fluid, insbesondere zwischen wenigstens zwei an Fluiddurchtrittsöffnungen des Gehäuses anschließende Fluidleitungen, im Wesentlichen konstant.The invention further relates to a directional control valve for adjusting the flow of a fluid, such as a coolant. The directional control valve is preferably a multi-way valve, particularly preferably a directional control valve with at least three ways, four ways, five ways, six ways or seven ways. The directional control valve has a housing with at least one fluid passage opening, a fluid line connected to the fluid passage opening and a rotary slide arranged in the housing. The directional control valve also has a rotary slide connected to the housing and the rotary slide. slide valve and encircling the fluid passage opening. Preferably, the previously described fluid passage opening of the seal is aligned with the fluid passage opening of the fluid line. Preferably, the geometry and size of the fluid passage opening of the seal essentially corresponds to the size and geometry of the fluid passage opening of the fluid line. In terms of size, essentially means in particular deviations in the cross section of a maximum of +/- 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 3% or 1%. However, the fluid passage opening of the seal is particularly preferably at least as large as the fluid passage opening of the fluid line in order to avoid a narrowing of the flow cross section through the seal. Preferably, the hydraulic cross section of the fluid passage opening in the housing, in the adjoining fluid line, in the seal and preferably in the rotary slide valve is essentially the same size. Particularly preferably, the hydraulic cross section of fluid flowing through the directional control valve, in particular between at least two fluid lines adjoining fluid passage openings of the housing, is substantially constant.
Vorzugsweise weist das Gehäuse mehrere Fluiddurchtrittsöffnung auf, besonders bevorzugt, wenigstens zwei, wenigstens drei, wenigstens vier, wenigstens fünf oder wenigstens sechs Fluiddurchtrittsöffnungen, auf. Vorzugsweise ist an jeder der Fluiddurchtrittsöffnung eine Fluidleitung angeschlossen. Das Gehäuse kann zylinderförmig sein. Die Fluiddurchtrittsöffnungen können in dem Mantel des Gehäuses eingebracht sein, insbesondere in Umfangsrichtung versetzt zueinander in den Mantel des Gehäuses eingebracht sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine oder können mehrere Fluiddurchtrittsöffnung/en an einer oder an beiden Stirnseiten des Gehäuses angebracht sein.The housing preferably has a plurality of fluid passage openings, particularly preferably at least two, at least three, at least four, at least five or at least six fluid passage openings. A fluid line is preferably connected to each of the fluid passage openings. The housing can be cylindrical. The fluid passage openings can be introduced into the casing of the housing, in particular offset from one another in the circumferential direction in the casing of the housing. Alternatively or additionally, one or more fluid passage openings can be provided on one or both end faces of the housing.
Vorzugsweise kann an mehrere Fluiddurchtrittsöffnungen, besonders bevorzugt an jeder der in dem Mantel und/oder der Stirnseite des Gehäuses ausgebildeten Fluiddurchtrittsöffnung, jeweils eine, insbesondere erfindungsgemäße, Dichtung zwischen dem Gehäuse und dem Drehschieber angeordnet sein. Der Drehschieber ist vorzugsweise dazu ausgebildet je nach Stellung eine fluidale Verbindung zwischen wenigstens zwei, drei oder mehr Fluidleitungen herzustellen und/oder zu unterbinden. Dafür kann der Drehschieber eine Fluiddurchtrittsöffnung aufweisen, die in Abhängigkeit der Stellung des Drehschiebers eine fluidale Verbindung zwischen wenigstens zwei oder wenigstens drei Fluidleitungen herstellen kann. Ferner kann der Drehschieber Sperrabschnitte aufweisen, mit denen er Fluidleitungen gegenüber anderen Fluidleitungen verschließen kann. Vorzugsweise ist der Drehschieber zylinderförmig ausgebildet. Dabei kann die Fluiddurchtrittsöffnung als Aussparung in dem Zylinder ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Außendurchmesser des Drehschiebers kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses. Dadurch wird ein Bewegungsspiel zwischen Drehschieber und Gehäuse bereitgestellt. Vorzugsweise ist/sind in diesem Bewegungsspiel die Dichtung/en angeordnet. Insbesondere ist die Dichtung in Axialrichtung (die Richtung, in der die Fluiddurchtrittsöffnung der Dichtung in einer Öffnungsstellung durchströmt wird), größer ausgebildet als das Bewegungsspiel. Dadurch wird die Dichtung im Montagezustand zwischen dem Drehschieber und dem Gehäuse komprimiert, wodurch eine Anpresskraft bereitgestellt wird. Die zuvor beschriebene Außendichtfläche einer Dichtung umläuft vorzugsweise vollständig die jeweilige Fluiddurchtrittsöffnung des Gehäuses. Die zuvor beschriebene Innendichtfläche bildet im Sperrzustand der Fluidleitung vorzugsweise einen umlaufenden Dichtkontakt mit dem Drehschieber. Wie zuvor beschrieben werden die Innendichtfläche und die Außendichtfläche vorzugsweise durch den Innenschenkel der Dichtung gebildet, der die Fluiddurchtrittsöffnung der Dichtung umläuft. Ferner ist der Kommunikationskanal vorzugsweise über den Außenschenkel mit der Druckkammer verbunden.Preferably, a seal, in particular according to the invention, can be arranged between the housing and the rotary valve at several fluid passage openings, particularly preferably at each of the fluid passage openings formed in the casing and/or the front side of the housing. The rotary valve is preferably designed to establish and/or prevent a fluid connection between at least two, three or more fluid lines depending on the position. For this purpose, the rotary valve can have a fluid passage opening which, depending on the position of the rotary valve, can establish a fluid connection between at least two or at least three fluid lines. Furthermore, the rotary valve can have blocking sections with which it can close fluid lines from other fluid lines. The rotary valve is preferably cylindrical. The fluid passage opening can be designed as a recess in the cylinder. The outer diameter of the rotary valve is preferably smaller than the inner diameter of the housing. This provides a movement play between the rotary valve and the housing. The seal(s) is/are preferably arranged in this movement play. In particular, the seal is designed to be larger in the axial direction (the direction in which the fluid passage opening of the seal is flowed through in an open position) than the movement play. As a result, the seal is compressed in the assembled state between the rotary valve and the housing, thereby providing a contact force. The previously described outer sealing surface of a seal preferably completely surrounds the respective fluid passage opening of the housing. The previously described inner sealing surface preferably forms a circumferential sealing contact with the rotary valve when the fluid line is blocked. As previously described, the inner sealing surface and the outer sealing surface are preferably formed by the inner leg of the seal, which surrounds the fluid passage opening of the seal. Furthermore, the communication channel is preferably connected to the pressure chamber via the outer leg.
Vorzugsweise erstreckt sich der Außenschenkel von der Innendichtfläche zu dem Gehäuse. Vorzugsweise bildet der Außenschenkel mit dem Gehäuse eine durch die Kommunikationskanäle unterbrochene, ansonsten aber umlaufende, Dichtfläche. Dabei wird der wenigstens eine Kommunikationskanal vorzugsweise einerseits durch den Außenschenkel und andererseits durch das Gehäuse begrenzt. Wie zuvor beschrieben schließt an dem dem Gehäuse zugewandten Ende des Außenschenkels ein Fuß der Dichtung an, der sich in die der Fluiddurchtrittsöffnung entgegengesetzte Richtung erstreckt (insbesondere bezogen auf die Fluiddurchtrittsöffnung in Radialrichtung nach außen erstreckt). Vorzugsweise erstreckt sich der Kommunikationskanal durch den Fuß hindurch und weist eine Kommunikationsöffnung gegenüber dem Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und dem Drehschieber auf. Vorzugsweise kann dadurch Fluid aus dem Zwischenraum zwischen Drehschieber und Gehäuse über den Kommunikationskanal in die Druckkammer strömen. Vorzugsweise ist das Wegeventil derart ausgebildet, dass der Zwischenraum im Betrieb stets geflutet ist. Dadurch wird in jedem Betriebszustand sichergestellt, dass die Druckkammer mit Fluid geflutet werden kann. Verschließt der Drehschieber mit seinem Sperrabschnitt eine Fluiddurchtrittsöffnung im Gehäuse kann dadurch der Druck in der an die Fluiddurchtrittsöffnung anschließende Fluidleitung abfallen, beispielsweise wenn durch die Fluidleitung kein Fluid mehr fließt oder kein Fluid mehr vorhanden ist. Dadurch wirkt über den der Fluidleitung zugewandten Innenschenkel der Dichtung ein geringerer Druck auf die Dichtung als über die geflutete Druckkammer. Dadurch wird die Druckkammer aufgebläht, wodurch die Dichtung stärker gegen den Drehschieber und das Gehäuse gedrückt wird, was wiederrum die Anpresskraft und somit die Dichtheit erhöht. Dadurch wird eine selbstverstärkende Dichtung bereitgestellt.The outer leg preferably extends from the inner sealing surface to the housing. The outer leg preferably forms a sealing surface with the housing that is interrupted by the communication channels but otherwise runs all the way around. The at least one communication channel is preferably delimited on the one hand by the outer leg and on the other hand by the housing. As previously described, a foot of the seal is connected to the end of the outer leg facing the housing, which foot extends in the direction opposite the fluid passage opening (in particular, extends radially outwards with respect to the fluid passage opening). The communication channel preferably extends through the foot and has a communication opening opposite the gap between the housing and the rotary valve. This preferably allows fluid to flow from the gap between the rotary valve and the housing into the pressure chamber via the communication channel. The directional control valve is preferably designed in such a way that the gap is always flooded during operation. This ensures that the pressure chamber can be flooded with fluid in every operating state. If the rotary valve closes a fluid passage opening in the housing with its blocking section, the pressure in the fluid line connected to the fluid passage opening can drop, for example if no more fluid is flowing through the fluid line or if no more fluid is present. The pressure on the seal via the inner leg of the seal facing the fluid line is lower than that exerted by the flooded pressure chamber. This causes the pressure chamber to inflate, which in turn presses the seal more strongly against the rotary valve and the housing, which in turn increases the contact force and thus the tightness. This provides a self-reinforcing seal.
Die Erfinder haben festgestellt, dass die Selbstverstärkung der Dichtung besonders gut funktioniert, wenn das Wegeventil, insbesondere der geflutete Bereich zwischen Gehäuse und Drehschieber, frei von Lufteinschlüssen ist. Dadurch kann insbesondere Kavitation vermieden und ein sicherer Wärmetransport durch das Fluid gewährleistet werden. Vorzugsweise ist hierfür ein System aus Wegeventil und Ausgleichsbehälter vorgesehen, sodass in dem Ventil verbleibende Luft in dem Ausgleichsbehälter gesammelt beziehungsweise durch Anlegen von Unterdruck aus dem Wegeventil entfernt werden kann.The inventors have found that the self-reinforcing seal works particularly well when the directional control valve, in particular the flooded area between the housing and the rotary valve, is free of air inclusions. This can prevent cavitation in particular and ensure reliable heat transport through the fluid. A system consisting of a directional control valve and an expansion tank is preferably provided for this purpose, so that air remaining in the valve can be collected in the expansion tank or removed from the directional control valve by applying negative pressure.
Der Innenschenkel und der Außenschenkel können etwa gleich lang ausgebildet sein. Mit anderen Worten können der Innenschenkel und der Außenschenkel in Fluiddurchtrittsrichtung etwa gleich weit hervorstehen. In einer alternativen Ausführung kann der Innenschenkel länger sein als der Außenschenkel. In dieser Ausführung kann in dem Gehäuse eine insbesondere an die Form des Innenschenkels vorzugsweise ringförmige oder ovale Nut ausgebildet sein, in der der Innenschenkel im montierten Zustand der Dichtung 1 passgenau aufgenommen werden kann. Der Innenschenkel kann insbesondere über ein „Feder-Nut“ Prinzip in der Nut aufgenommen sein. In dieser Ausführung kann die Dichtung eine verbesserte Dichtigkeit in beiden Wirkrichtungen des Drucks bereitstellenThe inner leg and the outer leg can be of approximately the same length. In other words, the inner leg and the outer leg can protrude approximately the same distance in the direction of fluid passage. In an alternative embodiment, the inner leg can be longer than the outer leg. In this embodiment, a groove, preferably annular or oval, can be formed in the housing, in particular to the shape of the inner leg, in which the inner leg can be accommodated with a precise fit when the
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Wegeventil, das insbesondere wie das zuvor beschriebene Wegeventil ausgebildet sein kann, zum Einstellen der Strömung eines Fluids, wie ein Kühlmittel. Das Wegeventil umfasst ein Gehäuse mit einer Fluiddurchtrittsöffnung, eine an die Fluiddurchtrittsöffnung anschließende Fluidleitung, einen in dem Gehäuse angeordneten Drehschieber, und eine mit dem Gehäuse und dem Drehschieber in Dichtkontakt stehende und die Fluiddurchtrittsöffnung umlaufende Dichtung. Die Dichtung kann gemäß dem zuvor beschriebenen Aspekt der Erfindung, insbesondere mit Druckkammer und Kommunikationskanal, ausgebildet sein. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung ist im Anschlussbereich zwischen der Fluiddurchtrittsöffnung des Gehäuses und der Fluidleitung eine Stützstruktur vorgesehen, die einem Abrutschen der Dichtung in die Fluiddurchtrittsöffnung entgegenwirkt. Die Stützstruktur kann die Fluiddurchtrittsöffnung des Gehäuses kragenförmig umlaufen. Insbesondere kann die Stützstruktur eine Ringform aufweisen, die vorzugsweise den gleichen Durchmesser wie die Fluiddurchtrittsöffnung aufweist. Vorzugsweise ist die Stützstruktur einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet. Vorzugsweise weist das Gehäuse eine im Wesentlichen zylindermantelförmige Innenfläche auf, die durch die Fluiddurchtrittsöffnung unterbrochen wird. Ausgehend von der zylindermantelförmigen Innenfläche ragt die Stützstruktur vorzugsweise in das Gehäuse hinein. Vorzugsweise ist die Stützstruktur an die Form der Fluiddurchtrittsöffnung in dem Gehäuse angepasst. Insbesondere entspricht die Form der Stützstruktur der Form der Außenkontur der Fluiddurchtrittsöffnung. Beispielsweise bei einer kreisförmigen Fluiddurchtrittsöffnung ist die Stützstruktur vorzugsweise ringförmig ausgebildet. Bei einer ovalen Fluiddurchtrittsöffnung ist die Stützstruktur vorzugsweise oval ausgebildet.A further aspect of the invention relates to a directional control valve, which can be designed in particular like the previously described directional control valve, for adjusting the flow of a fluid, such as a coolant. The directional control valve comprises a housing with a fluid passage opening, a fluid line connected to the fluid passage opening, a rotary slide valve arranged in the housing, and a seal in sealing contact with the housing and the rotary slide valve and encircling the fluid passage opening. The seal can be designed according to the previously described aspect of the invention, in particular with a pressure chamber and communication channel. According to this aspect of the invention, a support structure is provided in the connection area between the fluid passage opening of the housing and the fluid line, which prevents the seal from slipping into the fluid passage opening. The support structure can encircle the fluid passage opening of the housing in the shape of a collar. In particular, the support structure can have a ring shape, which preferably has the same diameter as the fluid passage opening. The support structure is preferably formed in one piece with the housing. The housing preferably has an essentially cylinder-shaped inner surface, which is interrupted by the fluid passage opening. Starting from the cylinder jacket-shaped inner surface, the support structure preferably projects into the housing. The support structure is preferably adapted to the shape of the fluid passage opening in the housing. In particular, the shape of the support structure corresponds to the shape of the outer contour of the fluid passage opening. For example, in the case of a circular fluid passage opening, the support structure is preferably ring-shaped. In the case of an oval fluid passage opening, the support structure is preferably oval.
Vorzugsweise liegt die Dichtung an der Stützstruktur an. Insbesondere liegt die der Fluiddurchtrittsöffnung zuzuwendende Seite der Dichtung an der Stützstruktur an. Vorzugsweise ist die Dichtung in dem Bereich, in dem sie mit der Stützstruktur in Kontakt ist, an die Form der Stützstruktur angepasst. Vorzugsweise umläuft die Dichtung die Stützstruktur vollständig. Besonders bevorzugt liegt der zuvor beschriebene Innenschenkel der Dichtung an der Stützstruktur an. Besonders bevorzugt liegt der Innenschenkel über wenigstens 10%, 20%, oder 30% seiner Erstreckung zwischen der zuvor beschriebenen Innendichtfläche und der Außendichtfläche an der Stützstruktur an. Besonders bevorzugt sind Stützstruktur und Dichtung gemäß dem Feder-Nut Prinzip aufeinander abgestimmt, um ein Abrutschen der Dichtung in die Fluiddurchtrittsöffnung zu vermeiden. Vorzugsweise weist die Dichtung ausgehend von dem Innenschenkel einen zur Fluiddurchtrittsöffnung hin vorstehenden Vorsprung, insbesondere umlaufenden Vorsprung auf, der vorzugsweise auf der Stützstruktur aufliegt. Besonders bevorzugt bilden der Vorsprung und der an der Stützstruktur anliegende Abschnitt im Querschnitt eine L-Form. Besonders bevorzugt weist der Vorsprung eine der Fluiddurchtrittsöffnung zugewandte Innenkontur auf, die vorzugsweise in Form und/oder Dimension der Fluiddurchtrittsöffnung des Gehäuses und der Stützstruktur entspricht.The seal preferably rests on the support structure. In particular, the side of the seal facing the fluid passage opening rests on the support structure. The seal is preferably adapted to the shape of the support structure in the area in which it is in contact with the support structure. The seal preferably runs completely around the support structure. The previously described inner leg of the seal particularly preferably rests on the support structure. The inner leg particularly preferably rests on the support structure over at least 10%, 20%, or 30% of its extension between the previously described inner sealing surface and the outer sealing surface. The support structure and seal are particularly preferably coordinated with one another according to the tongue-and-groove principle in order to prevent the seal from slipping into the fluid passage opening. Starting from the inner leg, the seal preferably has a projection, in particular a circumferential projection, which projects towards the fluid passage opening and preferably rests on the support structure. The projection and the section resting on the support structure particularly preferably form an L-shape in cross section. Particularly preferably, the projection has an inner contour facing the fluid passage opening, which preferably corresponds in shape and/or dimension to the fluid passage opening of the housing and the support structure.
Vorzugsweise weist das Wegeventil zusätzlich zu der zuvor beschriebenen Stützstruktur, die auch als innere Stützstruktur beschrieben werden kann, eine äußere Stützstruktur auf, an der sich ein der Fluiddurchtrittsöffnung abgewandtes Ende der Dichtung, insbesondere einer der zuvor beschriebene Außenschenkel und/oder der zuvor beschriebene Fuß abstützt. Die äußere Stützstruktur kann einen sich ausgehend von der zylindermantelförmigen Innenfläche des Drehschiebers nach innen erstreckenden Steg aufweisen. Insbesondere kann sich der Steg in Radialrichtung nach innen in das Gehäuse hinein erstrecken. Besonders bevorzugt kann der Steg T-förmig ausgebildet sein. Dadurch kann insbesondere zwischen dem Dach des T' s und der zylindermantelförmigen Innenfläche des Gehäuses ein Rücksprung gebildet werden, in den der Außenschenkel, vorzugsweise der zuvor beschriebene Fuß der Dichtung, eingreifen kann. Die Erfinder haben erkannt, dass insbesondere durch die Kombination der inneren und äußeren Stützstruktur gewährleistet werden kann, dass eine Expansion der Dichtung, in Folge der Flutung der Druckkammer mit Fluid, in Radialrichtung (beziehungsweise auf die Fluiddurchtrittsöffnung zu oder von dieser weg) begrenzt beziehungsweise unterbunden wird. Dadurch kann die Expansion der Druckkammer insbesondere in Form einer Ausdehnung in Durchströmungsrichtung erfolgen, sodass die Expansion genutzt wird, um die Anpresskraft an den Drehschieber und das Gehäuse zu erhöhen und somit den Dichtkontakt zu verstärken.Preferably, in addition to the previously described support structure, which can also be described as an inner support structure, the directional control valve has an outer support structure on which an end of the seal facing away from the fluid passage opening, in particular one of the previously described outer legs and/or the previously described foot, is supported. The outer support structure can extend inwards from the cylinder-shaped inner surface of the rotary slide valve. extending web. In particular, the web can extend inwards into the housing in a radial direction. The web can particularly preferably be T-shaped. As a result, a recess can be formed, in particular between the roof of the T and the cylinder-jacket-shaped inner surface of the housing, into which the outer leg, preferably the previously described foot of the seal, can engage. The inventors have recognized that, in particular, the combination of the inner and outer support structure can ensure that expansion of the seal, as a result of the flooding of the pressure chamber with fluid, in the radial direction (or towards or away from the fluid passage opening) is limited or prevented. As a result, the expansion of the pressure chamber can take place in particular in the form of an expansion in the flow direction, so that the expansion is used to increase the contact pressure on the rotary valve and the housing and thus strengthen the sealing contact.
Vorzugsweise ist das Wegeventil dazu ausgebildet, das Gehäuse insbesondere einen Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und dem Wegeventil zu fluten. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der Drehschieber wenigstens eine Fluiddurchtrittsöffnung aufweist, über die das Fluid in den Drehschieber ein- und ausströmen kann, wobei die Fluiddurchtrittsöffnung des Drehschiebers vorzugsweise größer ist als die Fluiddurchtrittsöffnung des Gehäuses und/oder der Dichtung. Dadurch kann sichergestellt werden, dass selbst bei perfekter Zentrierung der Fluiddurchtrittsöffnung des Drehschiebers auf die des Gehäuses und der Dichtung stets ein Bypass Kanal verbleibt, über den zusätzlich zu einem primären Fluidstrom (zwischen wenigstens zwei Fluidleitung) ein sekundärer Fluidstrom (in den Zwischenraum zwischen Gehäuse und Drehschieber) zugelassen wird. Dieser sekundäre Fluidstrom flutet den Zwischenraum und somit über den Zwischenraum die Druckkammern, wodurch die selbstverstärkende Dichtung bereitgestellt wird.The directional control valve is preferably designed to flood the housing, in particular an intermediate space between the housing and the directional control valve. This can be achieved, for example, by the rotary slide valve having at least one fluid passage opening through which the fluid can flow in and out of the rotary slide valve, wherein the fluid passage opening of the rotary slide valve is preferably larger than the fluid passage opening of the housing and/or the seal. This ensures that even when the fluid passage opening of the rotary slide valve is perfectly centered on that of the housing and the seal, a bypass channel always remains through which, in addition to a primary fluid flow (between at least two fluid lines), a secondary fluid flow (into the intermediate space between the housing and the rotary slide valve) is permitted. This secondary fluid flow floods the intermediate space and thus the pressure chambers via the intermediate space, thereby providing the self-reinforcing seal.
Bei Ausführungsformen, bei denen die Fluiddurchtrittsöffnungen des Gehäuses in dem Zylindermantel des Gehäuses ausgebildet sind, kann die Fluiddurchtrittsöffnung des Drehschiebers in Umfangsrichtung derart groß dimensioniert sein, dass zwei in Umfangsrichtung nebeneinander liegende Fluiddurchtrittsöffnungen des Gehäuses miteinander verbunden werden können. Beispielsweise kann bei Ausführungsformen, bei denen die Fluiddurchtrittsöffnungen des Gehäuses in Umfangsrichtung um 30° voneinander beabstandet sind, die Fluiddurchtrittsöffnung in den Drehschieber sich über wenigstens 90° erstrecken, sodass 30° zur Überbrückung des Abstandes der beiden Öffnungen genutzt werden kann und für jede Öffnung jeweils 30°, um einen überlappenden Durchströmungsquerschnitt mit den jeweiligen Leitungen bereitzustellen. Hierfür kann der Drehschieber beispielsweise eine zylindrische Grundform aufweisen, in der die Fluiddurchtrittsöffnung als scheibenabschnittsförmige Aussparung ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Fluiddurchtrittsöffnung derart ausgebildet, dass sie über den Zylindermantel in fluidale Verbindung mit den Fluiddurchtrittsöffnungen des Gehäuses gebracht werden kann.In embodiments in which the fluid passage openings of the housing are formed in the cylinder jacket of the housing, the fluid passage opening of the rotary slide valve can be dimensioned so large in the circumferential direction that two fluid passage openings of the housing that are adjacent to one another in the circumferential direction can be connected to one another. For example, in embodiments in which the fluid passage openings of the housing are spaced apart from one another by 30° in the circumferential direction, the fluid passage opening in the rotary slide valve can extend over at least 90°, so that 30° can be used to bridge the distance between the two openings and 30° for each opening in order to provide an overlapping flow cross-section with the respective lines. For this purpose, the rotary slide valve can, for example, have a cylindrical basic shape in which the fluid passage opening is formed as a disc-shaped recess. The fluid passage opening is preferably designed in such a way that it can be brought into fluid connection with the fluid passage openings of the housing via the cylinder jacket.
Bei Stirnflächenausführungen kann der Drehschieber als insbesondere kreisförmige Scheibe ausgebildet sein, die in Axialrichtung durchgehende Fluiddurchtrittsöffnungen aufweist. Auch hier sind die Fluiddurchtrittsöffnungen in dem Drehschieber vorzugsweise größer ausgebildet als die Fluiddurchtrittsöffnungen in dem Gehäuse, um eine Flutung des Zwischenraums zwischen Gehäuse und Drehschieber bereitzustellen.In the case of end face designs, the rotary valve can be designed as a circular disk in particular, which has fluid passage openings running through it in the axial direction. Here too, the fluid passage openings in the rotary valve are preferably larger than the fluid passage openings in the housing in order to provide flooding of the space between the housing and the rotary valve.
Die Erfindung betrifft ferner ein Kfz-Fluid-Strömungsleitsystem, insbesondere Kfz-Thermomanagement-Fluidleitsystem, wie ein Kfz-Kühlkreislauf, das ein Wegeventil gemäß einem oder beiden der zuvor beschriebenen Erfindungsaspekte aufweist.The invention further relates to a motor vehicle fluid flow control system, in particular a motor vehicle thermal management fluid control system, such as a motor vehicle cooling circuit, which has a directional control valve according to one or both of the previously described aspects of the invention.
Im Folgenden werden weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung mittels Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden beispielhaften Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:
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1a : eine perspektivische Vorderansicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtung; -
1b : eine perspektivische Rückansicht auf die Dichtung aus1a ; -
1c : eine perspektivische Seitenansicht auf die Dichtung aus1a ; -
2a : eine Ansicht auf eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Vierwegeventils; -
2b : eine seitliche Schnittansicht auf das Wegeventil gemäß2a ; -
2c : eine Schnittansicht von oben auf das Vierwegeventil aus2a ; -
2d : eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts a aus2c ; -
2e : die Ansicht gemäß2c mit einer veränderten Stellung des Drehschiebers; -
2f : die Ansicht gemäß2e mit einer abermals veränderten Stellung des Wegeventils; -
3a : eine perspektivische Ansicht auf eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform in Form eines Dreiwegeventils; -
3b : eine Ansicht von oben auf das Dreiwegeventil gemäß3a ; -
4a : eine perspektivische Ansicht eines Drehschiebers für eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eines Vierwegeventils; -
4b : eine Ansicht von oben auf ein Vierwegeventil mit dem Drehschieber aus4a ; -
5a : eine perspektivische Ansicht auf eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform in Form eines Sechswegeventils; -
5b : eine Schnittansicht von oben auf das Sechswegeventil gemäß5a ; -
5c : eine perspektivische Ansicht von oben auf das Sechswegeventil gemäß5a mit Deckel; -
6a : eine perspektivische Vorderansicht auf eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform in Form einer ovalen Dichtung; -
6b : eine perspektivische Rückansicht auf die Dichtung gemäß6a ; -
7a : eine Vorderansicht auf eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform in Form einer Stirnflächendichtung; -
7b : eine Rückansicht auf die Dichtung gemäß7a ; -
8a : eine perspektivische Seitenansicht auf ein Vierwegeventil mit einer erfindungsgemäßen Dichtung gemäß7a ; -
8b : eine Schnittansicht des Vierwegeventils gemäß8a ; -
8c : eine weitere Schnittansicht des Vierwegeventils gemäß8a ; -
8d : eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs aus8c -
9a : eine Seitenansicht auf eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtung; und -
9b : eine seitliche Schnittansicht auf die Dichtung gemäß9a .
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1a : a perspective front view of an embodiment of a seal according to the invention; -
1b : a perspective rear view of the seal from1a ; -
1c : a perspective side view of the seal from1a ; -
2a : a view of an embodiment of a four-way valve according to the invention; -
2 B : a side sectional view of the directional control valve according to2a ; -
2c : a top view of the four-way valve from2a ; -
2d : an enlarged view of section a from2c ; -
2e : the view according to2c with a changed position of the rotary valve; -
2f : the view according to2e with a further changed position of the directional control valve; -
3a : a perspective view of a further embodiment according to the invention in the form of a three-way valve; -
3b : a top view of the three-way valve according to3a ; -
4a : a perspective view of a rotary slide valve for a further embodiment of a four-way valve according to the invention; -
4b : a top view of a four-way valve with the rotary slide made of4a ; -
5a : a perspective view of a further embodiment according to the invention in the form of a six-way valve; -
5b : a sectional view from above of the six-way valve according to5a ; -
5c : a perspective view from above of the six-way valve according to5a with lid; -
6a : a perspective front view of a further embodiment according to the invention in the form of an oval seal; -
6b : a perspective rear view of the seal according to6a ; -
7a : a front view of a further embodiment according to the invention in the form of a face seal; -
7b : a rear view of the seal according to7a ; -
8a : a perspective side view of a four-way valve with a seal according to the invention according to7a ; -
8b : a sectional view of the four-way valve according to8a ; -
8c : another sectional view of the four-way valve according to8a ; -
8d : a magnified view of an area8c -
9a : a side view of another exemplary embodiment of a seal according to the invention; and -
9b : a side sectional view of the seal according to9a .
Die
Die jeweilige Fluiddurchtrittsöffnung 3, 3', 3'', definiert eine Durchströmungsrichtung D, in der Fluid die Dichtung im Montagezustand bei geöffneter Drehschieberstellung durchströmen kann. Die Durchströmungsrichtung D ist die Richtung, die parallel zu einer Normalen der jeweiligen Fluiddurchtrittsöffnung verläuft. Bei den Ausführungsformen 1, 1' mit gekrümmter Fluiddurchtrittsöffnung ist zur Bestimmung der Normalen die Fluiddurchtrittsöffnung 3, 3' als ungekrümmte Fläche anzunehmen, also bei den
Der jeweilige Kommunikationskanal 15, 15', 15'' der Dichtungen 1, 1', 1'' umläuft die Fluiddurchtrittsöffnung 3, 3', 3'' in Umfangsrichtung U vollständig. Bei den dargestellten Ausführungsformen ist die Geometrie der Druckkammer 13, 13', 13'' jeweils an die Geometrie der jeweiligen Fluiddurchtrittsöffnung 3, 3', 3'' angepasst. Entsprechend weist die Dichtung 1 eine ringförmige Druckkammer 13 auf. Die Dichtung 1' weist eine ovale Druckkammer 13' auf. Die jeweiligen Druckkammern 13'' der Dichtung 1'' weisen die Form der scheibenabschnittsförmigen Außenkontur der Fluiddurchtrittsöffnungen 3'' auf. In sämtlichen dargestellten Ausführungsformen sind die Druckkammern 13, 13' und 13'' als in das Dichtmaterial der jeweiligen Dichtung 1, 1', 1'' eingebrachte Nut ausgebildet. In den dargestellten Ausführungsformen verjüngen sich die Nuten. Insbesondere verjüngen sich die Nuten in Axialrichtung A. Insbesondere verjüngen sich die Nuten in Axialrichtung A zu der den Drehschiebern zuzuwendenden Seite der jeweiligen Dichtung 1, 1', 1'' . In den dargestellten bevorzugten Ausführungsformen sind die Nuten V-förmig insbesondere sich V-förmig in Richtung der den Drehschiebern zuzuwendenden Seite der jeweiligen Dichtung 1, 1', 1'' ausgebildet. Ferner sind die Druckkammern 13, 13', 13'' vorliegend derart in die jeweilige Dichtung 1, 1', 1'' eingebracht, dass die Druckkammern an einer Seite, insbesondere an der dem Gehäuse 11 zuzuwendenden Seite des Wegeventils offen sind. Insbesondere sind die Druckkammern 13, 13', 13'' jeweils von einem der jeweiligen Fluiddurchtrittsöffnung 3, 3', 3''' zugwandten Innenschenkel 17, 17', 17''' und einem der Fluiddurchtrittsöffnung 3, 3', 3'' abgewandten Außenschenkel 19, 19', 19'' begrenzt. Wie dargestellt laufen der Innenschenkel 17, 17', 17''' und der Außenschenkel 19, 19', 19'' vorzugsweise aufeinander zu, insbesondere in Axialrichtung A aufeinander zu, insbesondere in Richtung der dem Drehschieber zuzuwendenden Seite der Dichtung 1, 1', 1'' aufeinander zu, insbesondere V-förmig aufeinander zu. An der dem Gehäuse 11, 11'' zuzuwendenden Seite der Dichtung 1, 1', 1''' sind der Innenschenkel 17, 17', 17'' und der Außenschenkel 19, 19', 19'' in Radialrichtung R voneinander beabstandet. In den dargestellten bevorzugten Ausführungsformen sind der Innenschenkel 17, 17', 17'' und der Außenschenkel 19, 19', 19'' an der dem Gehäuse zuzuwendenden Seite entlang des gesamten Verlaufs der Druckkammern 13, 13', 13'' voneinander beabstandet. Insbesondere umlaufen der Innenschenkel 17, 17', 17'' und der Außenschenkel 19, 19', 19'' die Fluiddurchtrittsöffnung 3, 3', 3'' und die Druckkammer 13, 13', 13'' in Umfangsrichtung U vollständig. Zusätzlich umläuft der Außenschenkel 19, 19', 19' ' die Druckkammer 13, 13', 13'' in Umfangsrichtung U vollständig. Durch den Abstand des jeweiligen Innenschenkels 17, 17' , 17'' und des Außenschenkels 19, 19', 19'' in Radialrichtung R wird eine umlaufende, insbesondere bei Dichtung 1 ringförmige, bei Dichtung 1' ovale und bei Dichtung 1'' scheibenabschnittsförmige, Öffnung der Druckkammer 13, 13', 13'' begrenzt, die im Montagezustand der jeweiligen Dichtung 1, 1', 1'' durch das Gehäuse 11, 11'' des Drehschiebers geschlossen wird. Dadurch wird die jeweilige Druckkammer 13, 13', 13'', abgesehen von den jeweiligen Kommunikationskanälen im Montagezustand, vollständig durch das Dichtungsmaterial und das Gehäuse umschlossen.The
Wie
Die Dichtungen 1, 1', 1'' weisen einen an das Gehäuse 11 anzulegenden Fuß 37, 37', 37'' auf. Der Fuß 37, 37', 37'' ist in Radialrichtung R vorzugsweise außenseitig zur Druckkammer 13, vorzugsweise zum Außenschenkel 19, 19', 19'' angeordnet. Insbesondere kann der Fuß 37, 37', 37'' in Radialrichtung R außen an dem dem Gehäuse 11 zuzuwendenden Ende der Dichtung 1, 1', 1'' anschließen und sich von da aus vorzugsweise in Radialrichtung R erstrecken. Der Fuß 37, 37', 37'' kann die Fluiddurchtrittsöffnung 3, 3` in Umfangsrichtung U vollständig umlaufen. Insbesondere kann der Fuß 37, 37' die Druckkammer 13, 13' und den Außenschenkel 19, 19' in Umfangsrichtung U vollständig umlaufen. The
Dabei kann der Fuß 37, 37' gekrümmt ausgebildet sein, um an eine Zylindermantelfläche 7 des Gehäuses 11 angelegt werden zu können. Der Fuß kann eine viereckige Außenkontur mit abgerundeten Ecken aufweisen. Insbesondere kann der Fuß, wie bei den Dichtungen 1 und 1', eine rechteckige Außenkontur mit abgerundeten Kanten aufweisen. Insbesondere kann der Fuß, wie bei Dichtung 1 eine quadratische Außenkontur mit abgerundeten Kanten oder, wie bei Dichtung 1' eine rechteckige Außenkontur mit abgerundeten Kanten mit unterschiedlichen Kantenlängen aufweisen. Alternativ kann der Fuß 37'', wie bei der Dichtung 1'' dargestellt, eine ringförmige Form aufweisen, welche die einzelnen Fluiddurchtrittsöffnungen 3'' abschnittsweise umläuft und die Anordnung der mehreren Fluiddurchtrittsöffnungen 3'' vollständig umläuft. Ferner kann der Fuß 37'' bei Ausführungsformen mit mehreren Fluiddurchtrittsöffnungen 3'' zusätzlich zu der Außenkontur 39 sich zum Mittelpunkt der Dichtung 1'' erstreckenden Stege 41 aufweisen, die insbesondere die einzelnen Fluiddurchtrittsöffnungen 3'' in Umfangsrichtung (bezogen auf den Mittelpunkt M) voneinander trennen. In den Stegen 41 können Kommunikationskanäle 43 vorgesehen sein, welche die Druckkammern 13'' miteinander verbinden. Dadurch kann ein Fluidaustausch zwischen den Druckkammern 13'' der unterschiedlichen Fluiddurchtrittsöffnungen 3'' gewährleistet werden.The
Vorzugsweise sind die Kommunikationskanäle 15, 15', 15'' in den Fuß 37, 37', 37'' eingebracht, insbesondere in Form von Nuten in den jeweiligen Fuß 37, 37', 37'' eingebracht. Vorzugsweise sind die Kommunikationskanäle dabei als v-förmige Nuten ausgebildet. Die Kommunikationskanäle 15, 15', 15'' können sich im Montagezustand zwischen dem Fuß 37, 37', 37'' und dem Gehäuse 11 erstrecken, insbesondere von dem Gehäuse und dem jeweiligen Fuß umschlossen sein.Preferably, the
Vorzugsweise weist eine Dichtung 1 jeweils eine Vielzahl von Kommunikationskanälen 15, 15', 15'' auf, die insbesondere in Umfangsrichtung U versetzt zueinander um die Fluiddurchtrittsöffnung 3, 3', 3'', insbesondere um die Druckkammer 13, 13', 13'' und/oder den Außenschenkel 19, 19', 19'', angeordnet sind.Preferably, a
Vorzugsweise erstrecken sich die Kommunikationskanäle 15, 15', 15'' in Radialrichtung von außen nach innen durch den jeweiligen Fuß 37, 37', 37'' in die jeweilige Druckkammer 13, 13', 13'' hinein. Vorzugsweise weist der jeweilige Fuß 37, 37', 37'' eine dem Drehschieber 9 zuzuwendende Wirkfläche 45 auf, über welche der Fluiddruck im gefluteten Gehäuse den Fuß gegen das Gehäuse drückt, um einen einer Relativbewegung zwischen der Dichtung 1, 1', 1'' und dem Gehäuse 11 entgegenwirkenden Anpressdruck zwischen dem Fuß 37, 37', 37'' und dem Gehäuse 11 bereitzustellen. Ferner weist der Fuß 37, 37', 37'' vorzugsweise an der dem Gehäuse zuzuwendenden Seite eine Anlagefläche 47 auf.The
Vorzugsweise wird die Anlagefläche 47, 47', 47'' durch die zuvor beschriebenen Kommunikationskanäle 15, 15', 15'', insbesondere bei deren Ausführung als Nut in dem jeweiligen Fuß 37, 37', 37'', unterbrochen. Abgesehen von der Unterbrechung durch die Kommunikationskanäle 15, 15', 15'' entspricht die Anlagefläche 47, 47', 47'' vorzugsweise im Wesentlichen der Wirkfläche 45, 45', 45''. Unter im Wesentlichen ist dabei eine Abweichung von insbesondere maximal 20%, 15% oder 10% zu verstehen. Unter zusätzlicher Berücksichtigung der Unterbrechung der Anlagefläche 47, 47', 47'' durch die Kommunikationskanäle 15, 15', 15'' beträgt die Anlagefläche vorzugsweise wenigstens 40%, 50% oder 60% und/oder höchstens 90%, 80% oder 70% der Wirkfläche 45, 45', 45''.Preferably, the
In den Dichtungen 1, 1', 1'' sind in den jeweiligen Druckkammern 13, 13', 13'' jeweils eine Vielzahl von Stützrippen 49, 49'', 49'' vorgesehen. Die Stützrippen 49, 49', 49'' unterteilen die jeweilige Druckkammer 13, 13', 13'' in Kammerabschnitte 51, 51'', 51'' zwischen denen vorzugsweise ein Fluidaustausch möglich ist. Dafür erstrecken sich die Stützrippen 49, 49', 49'' in Axialrichtung vorzugsweise nicht vollständig bis zu den dem Gehäuse zuzuwendenden Enden der zuvor beschriebenen Schenkel, um ein Durchflussquerschnitt zwischen den jeweiligen Stützrippen 49 und dem Gehäuse 11, insbesondere der Zylindermantelfläche 7 des Gehäuses 11 zu bilden. Vorzugsweise erstrecken sich die Stützrippen 49, 49', 49'' in Radialrichtung zwischen dem zuvor beschriebenen Innenschenkel 17, 17', 17''und Außenschenkel 19, 19', 19''. Insbesondere sind die Stützrippen 49, 49', 49'' vorzugsweise in Umfangsrichtung U, insbesondere in äquidistanten Abständen, um die Fluiddurchtrittsöffnung 3, 3', 3'' verteilt und zueinander beabstandet in der jeweiligen Druckkammer 13, 13', 13'' angeordnet.In the
Die
Das Vierwegeventil 21 weist ferner einen in dem Gehäuse 11 angeordneten Drehschieber 9 auf. Der Drehschieber 9 ist zylinderförmig ausgebildet. Der Außendurchmesser des Drehschiebers 9 ist kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses 11, sodass zwischen dem Drehschieber 9 und dem Gehäuse 11 ein Bewegungsspiel vorhanden ist. Zwischen dem Drehschieber 9 und den Fluidleitungen 57 ist jeweils eine Dichtung 1, wie in den
Der Drehschieber 9 ist drehbar in dem Gehäuse 11 angeordnet. Der Drehschieber 9 weist einen Antriebszapfen 61 auf, über den der Drehschieber über einen Antrieb, insbesondere über einen Motor, wie einen Elektromotor, verstellbar ist. Der Drehschieber 9 weist an seiner der Fluiddurchtrittsöffnung 55 zugwandten Seite eine Fluiddurchtrittsöffnung 63 auf, die mit der Fluiddurchtrittsöffnung 55 des Gehäuses fluchtet. Die Fluiddurchtrittsöffnung 63 ist koaxial zur Drehachse 65 des Drehschiebers 9 angeordnet. Insbesondere ist die Fluiddurchtrittsöffnung 63 kreisförmig und koaxial zur Fluiddurchtrittsöffnung 55 im Gehäuse angeordnet. Mit dem dargestellten Drehschieber 9 ist die Fluiddurchtrittsöffnung 63 stets aktiv geschaltet, insbesondere derart, dass unabhängig von der Stellung des Drehschiebers stets Fluidaustausch zwischen dem Drehschieber 9 und der Fluidleitung 59 zugelassen wird. Der Drehschieber 9 weist ferner eine zweite, in den Mantel des Drehschiebers 9 eingebrachte Fluiddurchtrittsöffnung 67 auf. Die Fluiddurchtrittsöffnung 67 ist mit der Fluiddurchtrittsöffnung 63 verbunden, sodass über die Fluiddurchtrittsöffnung 63 in den Drehschieber eintretendes Fluid den Drehschieber über die Fluiddurchtrittsöffnung 67 verlassen kann. In anderen Worten ist der Drehschieber 9 derart ausgestaltet, dass Fluid über dessen Stirnseite in den Drehschieber eintreten und über Öffnungen in dem Mantel austreten kann und umgekehrt. Wie insbesondere den
Die
Die Figure 4a und 4b zeigen eine alternative Ausführungsform eines Vierwegeventilsv, mit vier in Umfangsrichtung (bezogen auf die Symmetrieachse des zylinderförmigen Gehäuses 11) versetzt zueinander angeordnete Fluiddurchtrittsöffnungen 53 sowie an diese anschließende Fluidleitungen 59. Jeweils eine Fluidleitung 59 fluchtet mit einer Fluiddurchtrittsöffnung 53 des Gehäuses. Die Fluiddurchtrittsöffnungen 53 sind in Umfangsrichtung um 90° zueinander versetzt. Der Drehschieber 9 weist seinerseits zwei Fluiddurchtrittsöffnungen 67 auf, die sich in Umfangsrichtung jeweils über 90° des Mantels des Drehschiebers 9 erstrecken. Dadurch können unabhängig voneinander zwei Paare von Fluidleitungen 59 miteinander verschaltet werden. An jede der Fluiddurchtrittsöffnungen 53 ist zwischen dem Drehschieber 9 und dem Gehäuse 11 jeweils eine Dichtung 1 angeordnet.Figures 4a and 4b show an alternative embodiment of a four-way valve v , with four
Die
Die
Wie zuvor beschrieben weisen die Gehäuse 11, 11'' gemäß einem Aspekt der Erfindung im Anschlussbereich zwischen den jeweiligen Fluiddurchtrittsöffnungen 53, 55'' eine Stützstruktur 75, 75'' auf, die einem Abrutschen der jeweiligen Dichtung 1, 1'' in die Fluiddurchtrittsöffnung 53, 55'' entgegenwirken. Vorzugsweise ist die Stützstruktur 75, 75'' dafür als ein die Fluiddurchtrittsöffnung 53, 55'' umlaufender Kragen ausgebildet. Insbesondere kann die Stützstruktur 75'' als gegenüber den Flächen des Gehäuses 11, 11'', mit denen die Dichtung 1, 1'' in Dichtkontakt stehen nach innen in das Gehäuse ragende Struktur, insbesondere ringförmige Struktur, ausgebildet sein.As previously described, according to one aspect of the invention, the
Ferner weist das Wegeventil vorzugsweise zusätzlich zu der zuvor beschriebenen Stützstruktur, die auch als innere Stützstruktur 75, 75'' bezeichnet werden kann, eine äußere Stützstruktur 77, 79, 81 auf. Die äußere Stützstruktur 77 kann, wie beispielsweise aus
In den
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.The features disclosed in the above description, the figures and the claims can be important both individually and in any combination for the realization of the invention in the various embodiments.
Bezugszeichenliste:List of reference symbols:
- 1, 1', 1'', 1''1, 1', 1'', 1''
- Dichtungpoetry
- 3, 3', 3'', 3''`3, 3', 3'', 3''`
- FluiddurchtrittsöffnungFluid passage opening
- 55
- Mantelfläche des DrehschiebersSurface of the rotary valve
- 77
- Mantelfläche des GehäusesHousing surface
- 9, 9''9, 9''
- DrehschieberRotary valve
- 11, 11''11, 11''
- GehäuseHousing
- 13, 13', 13'', 13''''13, 13', 13'', 13''''
- DruckkammerPressure chamber
- 15, 15', 15'', 15'''15, 15', 15'', 15'''
- KommunikationskanalCommunication channel
- 17, 17', 17'', 17'''17, 17', 17'', 17'''
- InnenschenkelInner thigh
- 19, 19', 19'', 19'''19, 19', 19'', 19'''
- AußenschenkelOuter thigh
- 21, 21', 21'', 21'''21, 21', 21'', 21'''
- WegventilWay valve
- 2323
- AußendichtflächeExternal sealing surface
- 2525
- InnendichtflächeInternal sealing surface
- 2727
- ÜberlappungsbereichOverlap area
- 31, 31''31, 31''
- ZwischenraumSpace
- 3333
- SekundärfluidstromSecondary fluid flow
- 35,35', 35''35,35', 35''
- SperrabschnittRestricted section
- 37, 37', 37'', 37'''37, 37', 37'', 37'''
- FußFoot
- 3939
- AußenkonturOuter contour
- 4141
- Stegweb
- 4343
- KommunikationskanalCommunication channel
- 45, 45', 45''45, 45', 45''
- WirkflächeEffective area
- 47, 47, 47''47, 47, 47''
- AnlageflächeContact surface
- 49, 49', 49''', 49'''49, 49', 49''', 49'''
- StützrippenSupport ribs
- 51, 51'', 51'', 51'''51, 51'', 51'', 51'''
- KammerabschnitteChamber sections
- 53, 53''53, 53''
- FluiddurchtrittsöffnungFluid passage opening
- 55, 55''55, 55''
- FluiddurchtrittsöffnungFluid passage opening
- 57, 57''57, 57''
- FluidleitungFluid line
- 59, 59''59, 59''
- FluidleitungFluid line
- 6161
- AntriebszapfenDrive pin
- 6363
- FluiddurchtrittsöffnungFluid passage opening
- 6565
- Drehachse des DrehschiebersRotary valve axis of rotation
- 67, 67''67, 67''
- FluiddurchtrittsöffnungFluid passage opening
- 75, 75''75, 75''
- innere Stützstrukturinternal support structure
- 7777
- äußere Stützstrukturexternal support structure
- 7979
- Mantelfläche des Gehäuses / äußere StützstrukturHousing surface / external support structure
- 8181
- Zapfen / äußere StützstrukturTenon / external support structure
- DD
- DurchströmungsrichtungFlow direction
- AA
- MittelachseCentral axis
- UU
- UmfangsrichtungCircumferential direction
- RR
- RadialrichtungRadial direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2022025513 [0005, 0006]WO 2022025513 [0005, 0006]
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