Eine derartige Vorrichtung ist mit der DE 37 18 490 bekannt geworden. Der Kalteerzeugungskreis gemmai3 dieser Patentschrift umfaßt ein Umschaltventil, bei dem eine Ventilkammer zwischen zwei Polschuhen angeordnet ist, die einen Einlaßkanal sowie zwei Auslaßkanäle aufweisen. Seitlich neben der Ventilkammer sind zwei Permanentmagnete angeordnet. Ein Polschuh erstreckt sich ins Innere einer Steuerspule, die zum Umschalten des mit Hilfe der Permanentmagneten gebildeten bistabilen Ventils dient. Ein Ventilelement ist in der Ventilkammer angeordnet und zwischen den beiden Auslaßkanälen hin und her beweglich.

Ein Jochblech für den Rückschluß sowohl der Permanentmagnete als auch der Spule zu den beiden Polschuhen ist um die gesamte Anordnung herum an den beiden Permanentmagneten vorbei bis zur Ruckseite der elektromagnetischen Spule gefuhrt.

Durch die einseitig angeordnete Steuerspule ergeben sich unterschiedliche Antriebskräfte für das Ventilelement bei Beaufschlagung der Spule. Die Steuerspule muß entsprechend groß dimensioniert sein, um auch für die entfernter gelegene Schließposition eine entsprechende Antriebskraft zu erzeugen.

Um dennoch eine definierte, für beide Arbeitsstellungen gleichgroße Schließkraft zu gewährleisten, sind zwei Kugeln in dem Ventilelement gehaltert und tuber eine Spiralfeder nachgiebig gelagert. Die Federkraft dieser Druckfeder definiert damit die Schließkraft des Ventils.

Durch die hohen Anzugsmomente der Steuerspule kommt es zu einem entsprechend harten Aufprall nicht nur der als Schließkorper dienenden, federnd gelagerten Kugel, sondern des Ventilelementes als Ganzes auf den Polschuhen, wodurch ein entsprechender Verschleiß und insbesondere auch eine unerwünschte Gerauschentwicklung verursacht wird. Die druckfedergelagerte Lagerung im Schließelement ist zudem aufwendig und entsprechend kostentrachtig.

Die Erfindung hat demgegenüber die Aufgabe, ausgehend von dem Stand der Technik, einen Kalteerzeugungskreis vorzuschlagen, der im Betrieb verschleiß-und geräuscharmer ist.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Kalteerzeugungskreis, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausfuhrungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.

Dementsprechend wird erfindungsgemäß ein Umschaltventil vorgesehen, bei dem keine mit beiden magnetischen Polen in Verbindung stehenden Ruckschlußmittel für den magnetischen Rückschluß eines oder mehrerer Permanentmagnete zu den Polen vorgesehen sind.

Derartige mit beiden Polen in Verbindung stehende Ruckschlußmittel bedingen bisher die koaxiale Spulenanordnung zur Mittelachse der Ventilkammer bzw. der Pole. Durch eine anderweitige Spulenlage unter Beibehaltung dieser Rückschlußmittel zwischen den beiden Polen wurde sich ein magnetischer Kurzschluß ergeben, durch den das von der Steuerspule erzeugte Magnetfeld außerhalb der Pole verlaufen wurde, die in der Regel durch die Ventilfunktion des Ventilelementes an wenigstens einer Stelle in Langsrichtung einen Luftspalt und somit einen erhöhten magnetischen Widerstand aufweisen.

Durch den Verzicht auf derartige durchgehende Ruckschlußmittel ist eine andere Spulenlage ermöglicht, wodurch neue konstruktive Möglichkeiten in der Gestaltung eines erfindungsgemäßen Umschaltventils verwirklicht werden können. Insbesondere können nunmehr Umschaltventile aufgebaut werden, bei denen der Abstand der Steuerspule zwischen den jeweiligen Polen und somit auch die durch die Steuerspule erzeugten Anzugskrafte in beide Steuerrichtungen einander angeglichen werden. Die Steuerspule kann insgesamt hierdurch kleiner ausgelegt werden. Die bislang überhöhte Anzugskraft am spulennahen Pol wird reduziert, so daß der Aufprall an dieser Stelle geschwacht und infolgedessen die Gerauschentwicklung und der Verschleiß vermindert wird.

Durch die ohne Ruckschluß vorhandenen großen Luftspalten im Permanentmagnetkreis wirken sich zudem Fertigungstoleranzen bei den Permanentmagneten weniger aus, wodurch der Aufwand stärkerer Magnete zumindest in wirtschaftlicher Hinsicht wenigstens teilweise zu kompensieren ist.

Für eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich die Möglichkeit, auf einen federgelagerten Schließkörper zu verzichten, so daß die Schließkraft des Ventils allein durch die Dimensionierung und Anordnung eines oder mehrerer Permanentmagnete definiert wird. Der harte Aufprall des Ventilelementes auf dem Pol gemäß dem Stand der Technik kann dabei in Verbindung mit einer entsprechenden Dimensionierung oder Ansteuerung der Steuerspule weitgehend vermieden werden, so daß diese Weiterbildung noch gerãusch-und verschleißärmer wird.

In einer vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung wird die Steuerspule parallel neben der Ventilkammer angeordnet. Die Anordnung zu den beiden Polen ist hierbei spiegelbildlich genau gleich, so daß die in beiden Richtungen wirkende Triebkraft der Steuerspule auf das Ventilelement ebenfalls nahezu gleich ist. Hierdurch kann die Grole der Spule bzw. deren Steuerstrom, die Impulsdauer des Steuerstroms, usw. soweit reduziert werden, da$ durch die Anzugskraft der Spule lediglich das Umkippen von einer stabilen Arbeitsstellung in die andere bewirkt wird. Der Aufschlag auf dem Ventilsitz wird minimal und im Wesentlichen durch die mit Hilfe der Permanentmagneten vorgegebenen notwendigen Schließkraft bestimmt.

In einer Weiterführung dieser Ausführungsform wird der Gesamtaufbau des Ventils spiegelsymmetrisch zu einer Mittelebene der Ventilkammer quer zur Bewegungsrichtung des das Ventilelement bildenden Ankers ausgebildet. Ein derartiger spiegelsymmetrischer Aufbau, bei der dementsprechend beide Auslaßkanäle in Langsrichtung und der Einlaßkanal in Querrichtung auf Hohe der Mittelebene angeordnet ist, stellt sicher, daß für beide Arbeitsstellungen des Ankers die gleichen Krafteverhaltnisse herrschen, so daß die maximal während des Betriebs vorherrschende Anzugskraft und somit auch der Aufprall des Ankers bzw. Schließkorpers auf dem Ventilsitz weiter reduziert werden können.

Um eine hohe Lebensdauer des Ventils zu erzielen, empfiehlt es sich, abriebfestes Material, insbesondere an den Dichtflachen zu verwenden. Da die ublicherweise verwendeten Kuhlmittel zum Teil chemisch sehr aggressiv sind, ist auch in dieser Hinsicht auf eine geeignete Materialauswahl zu achten.

Beide Voraussetzungen werden beispielsweise durch ein entsprechendes Metall wie Stahl oder dergleichen oder aber auch durch eine Keramik erfullt. Diese Materialien sind hart und abriebfest und sowie chemisch sehr resistent.

In einer vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung umfaßt der Anker bzw. das Ventilelement einen gehärtete Oberflãche, beispielsweise durch das Anbringen eine gehärteten Schließkörpers zur Abdichtung einer Auslaßöffnung.

An die Dichtigkeit eines erfindungsgemäßen Ventils werden, ebenso wie an die Lebensdauer, sehr hohe Anforderungen gestellt. Auch nach mehrjahrigem Betrieb in einem Kühlmittelkreislauf sollte die Betriebssicherheit des Ventils nicht beeintrachtigt sein. Durch eine gehärtete Oberflache bzw. einen gehärteten SchlieEkörper, wie oben angeführt, läßt sich die Verschleißfestigkeit des Ventils erhöhen.

Zum gleichen Zweck empfiehlt es sich, gehartete Ventilsitze vorzusehen, die im Falle des obenerwähnten symmetrischen Gesamtaufbaus an der Innenseite der Pole vorzusehen sind.

Die Härtung von weichmagnetischem Material ist problematisch, da die Temperaturbehandlung zu einer Magnetisierung fuhren kann, so daß letztendlich ein hartmagnetisches Material vorliegt. Diesem Problem kann durch eine partielle Hartung, insbesondere durch eine Laserhartung oder eine Randschichthärtung, entgegengewirkt werden. Gehartete Dichtflachen ermöglichen eine größere Schlie$kraft bei geringerem Verschlei$.

Vorzugsweise wird in einer besonderen Ausfuhrungsform der Erfindung ein solcher Ventilsitz durch eine Randschichthartung eines in das Material des Pols eingearbeiteten Ventilsitzes hergestellt.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird als Schließkörper eine Kugel verwendet. Diese Kugel kann bei einem erfindungsgemäßen Ventil, wie bereits oben angeführt, fest mit dem Anker verbunden sein, da die Schließkraft des Ventils durch die Dimensionierung und Anordnung der Permanentmagneten und nicht durch mechanische Hilfsmittel, wie im Stand der Technik, zu begrenzen ist.

Aufgrund der gunstigeren Spulenanordnung sowie dem Verzicht auf die bewegliche Lagerung eines Schließkörpers kann das Ventilelement bzw. der Anker mit Schließkörper insgesamt kleiner ausgeführt werden. Hierdurch wird bei der Verstellung des Ventils von einer Arbeitsstellung in die andere weniger kinetische Energie auf das Ventilelement aufgebracht, was wiederum den Aufprall auf dem jeweiligen Ventilsitz schwacht und einer weiteren Reduzierung des Verschleißes bzw. der Geräuschentwicklung dient.

Ein kleiner Magnetanker bewirkt außerdem eine kurze umspülte Strecke innerhalb des Ventils, so daß die Verschmutzungs- bzw. Verstopfungsgefahr durch mitgespülte Partikel zwischen dem Anker und der Wandung des Ventilkörpers verringert wird.

Vorteilhafterweise wird ein Verhaltnis von Durchmesser zu Lange des Ventilelementes bzw. des Ankers von großer als 1 : 4, z. B. 1 : 1, 5 gewahlt. Die Reduzierung des magnetisierbaren Materials im Anker ist gegebenenfalls durch einen Permanentmagneten mit höherer Energiedichte zu kompensieren, sofern dies fur eine ausreichende Schließkraft des Ventils erforderlich ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung werden die konstruktiven Möglichkeiten in der Gestaltung des Ventilelementes, z. B. durch entsprechende Ausgestaltung der Halterung eines Schließkörpers dahingehend genutzt, daß auch in geschlossenem Zustand des Ventils ein Restluftspalt zwischen dem Anker und dem jeweiligen Pol verbleibt. Hierdurch wird der Einfluß der Remanenz gemindert.

Weiterhin wird hierdurch vermieden, daß der Magnetanker an einem der Pole anschlagt. Hierdurch erfolgt kein stirnseitiger Verschleiß des Magnetankers, so daß ein konstanter Hum tuber eine lange Lebensdauer des Ventils gewahrleistet ist.

Durch den Wegfall des Federweges des Schließkörpers gegenuber dem Stand der Technik ist der Hub des Magnetankers insgesamt kleiner auszubilden.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird das Ventilgehäuse als Rohr mit endseitiger Verjüngung vorgesehen. Diese Ausbildungsform gewahrleistet eine sehr hohe Dichtigkeit gegenuber dem Kuhlmittel, insbesondere wird die aus Sicherheitsgrunden für derartige Ventile geforderte Dichtigkeit gegenuber Helium hierdurch leichter erzielbar.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird die Spule demontierbar vorgesehen. Dies wird dadurch erleichtert, daß die Spule nunmehr durch den Verzicht auf die magnetischen Rückschlußmittel auch neben der Ventilkammer angeordnet werden kann.

Eine besondere Ausführungsform der Erfindung wird mit einer Vergußmasse versehen, die wenigstens teilweise um das Ventilgehause herum angeordnet ist. Eine derartige Vergußmasse kann als Geräuschdämpfung wirken und somit die erfindungsgemaß erzielbaren Vorteile weiter erhohen.

Vorzugsweise wird die Vergußmasse zur Befestigung eines oder mehrerer Permanentmagnete verwendet, indem diese wenigstens teilweise ebenfalls von der Vergußmasse umschlossen werden.

Auch etwaige Jochbleche konnen durch eine derartige Vergußmasse befestigt werden.

Eine solche Vergußmasse kann auch die Leitungsanschlüsse für das Kühlmittel oder sonstige Befestigungselemente umschließen und somit einen Schutz gegen mechanische Belastung bieten.

Insbesondere bei den Leitungsanschlüssen wird hierdurch die Leckgefahr aufgrund mechanischer Verformung vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend naher erlautert.

Im Einzelnen zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ventil für einen erfindungsgemaBen Kühlmittelkreislauf, Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Ventil gemaß Fig. 1, Fig. 3 einen Langsschnitt durch ein Ventil gemaß Fig. 1 durch eine senkrecht dazu angeordnete Schnittebene, Fig. 4 eine Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels in einer Schnittebene gemaß Fig. 3.

Das Ventil 1 gemäß Fig. 1 umfaßt ein Gehäuse 2, in dem ein Rohr 3 mit endseitigen Verjüngungen 4, 5 angeordnet ist. Im Innern des Rohrs 3 sind zwei magnetische Pole 6, 7 aus magnetisierbarem Material angeordnet. Jeder Pol 6, 7 weist eine axiale Durchgangsbohrung 8, 9 auf, die eine mittig angeordnete Ventilkammer 10 mit zwei Auslaßleitungen 11, 12 verbinden. Die Auslaßleitungen 11, 12 bestehen aus endseitigen Verlängerungen des Rohres 3.

Mittig ist an der Ventilkammer 10 quer zur Ventilachse 13 eine Einlaßleitung 14 mit dem Rohr 3 verbunden, beispielsweise verschweißt oder verlötet. Die Einlaßleitung 14 steht uber eine Durchgangsbohrung 15 mit der Ventilkammer 10 in Verbindung.

Im Innern der Ventilkammer 10 befindet sich ein Anker 16 aus magnetisierbarem Material, an dem in endseitig vorstehenden Fassungen 17, 18 jeweils eine Kugel 19, 20 als Schließkörper befestigt ist.

In den Polen 6, 7 ist innenseitig, d. h. der Ventilkammer 10 zugewandt, jeweils ein konusförmiger Ventilsitz 21, 22, beispielsweise durch Randschichthärtung des Materials der Pole 6, 7 vorgesehen.

Symmetrisch zur Mittelachse 23, die quer zur Ventilachse 13 verlauft, ist parallel zu dem den Ventilkörper bildenden Rohr 3 eine Steuerspule 24 angeordnet. In zwei mit dem Gehause 2 in Verbindung stehenden Laschen 25, 26, die zugleich als Jochblech fur den magnetischen Rückschluß der Spule 24 zu den Polen 6, 7 dienen, ist ein Befestigungsbugel 27 drehbar gelagert, der in seiner geschlossenen Stellung den Kern der Spule so weit umgreift, da$ die Spule 24 an dem Ventilkörper 3 lösbar fixiert ist.

In Fig. 2 ist diese Art der Spulenbefestigung mit Hilfe des gestrichelt dargestellten Befestigungsbügels 27 ebenfalls ersichtlich.

Weiterhin ist dieser Darstellung die Anordnung zweier Permanentmagnete 28, 29 beidseits des Ventilkörpers 3 mit dem darin befindlichen Anker 16 zu entnehmen. Außerhalb der Permanentmagnete 28, 29 ist eine Vergußmasse 30 aufgebracht, die die Magnete 28, 29 sowie die als Jochbleche dienenden Laschen 25, 26 halt.

In der Darstellung gemäß Fig. 3 ist erkennbar, da$ der gesamte Ventilaufbau symmetrisch zu einer durch die Mittelachse 31 und die Mittelachse 23 (s. Fig. 1) aufgespannten Mittelebene aufgebaut ist. Die vollständige Symmetrie liegt natürlich nur dann vor, wenn der Anker 16 in einer Mittelposition zwischen seinen Arbeitsstellungen liegt, die jedoch aufgrund der bistabilen Funktion des Ventils außerst labil und im Betrieb nicht erwünscht ist.

Die beiden Magnete 28, 29 sind beidseits des Ventilkörpers 3 auf Hoche der Mittelachse 31 angebracht und zeigen mit ihrem jeweils gleichnamigen Pol zur Ventilkammer 10 hin. Hierdurch ergibt sich der mit vier Kreislinien 32 angedeutete Feldverlauf des resultierenden Magnetfeldes. Durch diese Anordnung wird der Anker 16 in seinen beiden Arbeitsstellungen fixiert, bei denen die Kugeln 19, 20 auf ihren jeweiligen Ventilsitz 21, 22 aufliegen.

Wie anhand von Fig. 3 erkennbar, sind keinerlei Rückschlußmittel für die Permanentmagnete vorhanden, so daß der Feldverlauf einer vor oder hinter der Darstellungsebene angeordneten Steuerspule 24 im Wesentlichen durch deren Jochbleche und die Pole 6, 7 verläuft und somit seine volle Wirkung auf den Anker 16 entfalten kann.

In der Darstellung gemäß Fig. 3 ist ebenfalls erkennbar, daß auch bei geschlossenem Ventil durch die vorstehende Fassung 17, 18 ein Restluftspalt 33 zwischen dem Anker 16 und dem Pol 6 bzw. Pol 7 verbleibt, wodurch der Einfluß der magnetischen Remanenz verringert wird.

Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der jeweils ein Permanentmagnet 28, 29 uber ein Ruckschlußblech 33, 34 mit jeweils einem Pol 6, 7 gekoppelt ist. Hierdurch ergibt sich jeweils auf einer Seite des Ventilkörpers 3 ein gebundelter Feldverlauf des Magnetfeldes in achsenparalleler Richtung durch den jeweiligen Pol 6, 7, wodurch das Anzugsmoment auf den Anker 16 erhöht wird. Das durch diese nicht achsensymmetrische Anordnung ebenfalls nicht spiegelbildliche Magnetfeld verursacht ein Drehmoment auf den Anker 16, was jedoch bei guter Führung des Ankers in axialer Richtung nicht zuletzt aufgrund der als Schließkörper dienenden, sich im jeweiligen Ventilsitz 21, 22 selbst zentrierenden Kugeln 19, 20, in bestimmten Anwendungsfallen nicht störend sein mués.

Wesentlich ist, daß die Ruckschlußbleche 33, 34 die beiden Pole nicht miteinander verbinden, d. h. nicht durchgehend liber die gesamte Länge des Ventils 1 ausgebildet sind, so daß das Magnetfeld der parallel seitlich neben dem Ventilkörper 3 angeordneten Steuerspule durch die Pole 6, 7 geführt wird und nicht uber Ruckschlußbleche kurzgeschlossen wird.

Bezugszeichenliste : 1 Ventil 2 Gehãuse 3 Rohr bzw. Ventilkörper 4 Verjüngung 5 Verjüngung <BR> <BR> <BR> <BR> 6 Pol<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 7 Pol 8 Durchgangsbohrung 9 Durchgangsbohrung 10 Ventilkammer 11 AuslaBleitung 12 Auslaßleitung 13 Ventilachse 14 EinlaBleitung 15 Durchgangsbohrung <BR> <BR> <BR> <BR> 16 Anker<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 17 Fassung<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 18 Fassung<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 19 Kugel<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 20 Kugel 21 Ventilsitz 22 Ventilsitz 23 Mittelachse 24 Steuerspule 25 Lasche bzw. Jochblech 26 Lasche bzw. Jochblech 27 Befestigungsbügel 28 Permanentmagnet 29 Permanentmagnet 30 Vergußmasse 31 Mittelachse 32 Feldverlauf 33 Restluftspalt 34 Rückschlußblech 35 Rückschlußblech