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Diese Erfindung betrifft eine Ventilgruppe für eine Pumpe eines Kühlkreislaufs für Fahrzeuge, wie Autos oder Motorräder.
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Es ist allseits bekannt, dass die Kühlpumpe und die Komponenten, die sie bilden, die wichtigsten Elemente eines Kühlkreislaufs für Wärmekraftmaschinen insbesondere in Fahrzeugen sind. Somit wird dem richtigen Design dieser Komponenten und der kontinuierlichen Verbesserung ihrer Leistung große Aufmerksamkeit geschenkt.
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Beispiele für Kühlpumpen sind in den Dokumenten
EP-A1-1503083 und
WO2011/095907A1 im Namen des Anmelders dargestellt.
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Insbesondere im Zusammenhang mit dem Dokument
WO2011/095907A1 ist die Tatsache, dass die Ventilanordnung als eine Patrone aus der Pumpe extrahierbar ist, besonders wichtig.
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Das Hauptproblem dieser Art von Ventilgruppen ist es, den Durchtritt von Kühlflüssigkeit auf eine Weise zu blockieren, die mit der Zeit einfach und reproduzierbar ist. Mit anderen Worten ist es notwendig, dass die Ventileinheiten ihre Komponentenfunktion zum Regulieren des Durchtritts von Kühlflüssigkeit erfüllen, ohne dass ihre Lebensdauer beeinträchtigt wird und ohne die Bewegungsmittel zu belasten, welche die spezifischen Komponenten der Ventilgruppe bewegen, die zum Durchführen der Obturation geeignet sind. Insbesondere muss diese Obturation so erfolgen, dass die Bewegung der Kühlflüssigkeit nicht nachteilig beeinflusst wird, beispielsweise Turbulenzen oder Kavitationsphänomene in dem Kühlkreislauf verursacht werden.
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Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Ventilgruppe bereitzustellen, die geeignet ist, die Operationen des Blockierens des Fluids, beispielsweise Minimieren, bis zum Blockieren, des Kavitationsproblems, das für die Kühlpumpen des Stands der Technik typisch ist, auf zuverlässige und effektive Weise zu lösen und durchzuführen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Ventilgruppe erreicht, die gemäß Anspruch 1 realisiert ist. Diese Aufgabe wird auch durch eine Pumpe gemäß Anspruch 12, welche die Ventilgruppe umfasst, und durch einen Motorblock gemäß Anspruch 13 erreicht.
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Die Merkmale und Vorteile der Ventilgruppe gemäß dieser Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich, die mittels eines nicht einschränkenden Beispiels in Übereinstimmung mit den beigefügten Figuren abgegeben wird, wobei:
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1 zeigt eine Draufsicht einer Kühlpumpe, welche die Ventilgruppe gemäß dieser Erfindung umfasst, gemäß einer ersten Ausführungsform;
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2a und 2b zeigen ein Beispiel für eine Kühlpumpe, welche die Ventilgruppe gemäß dieser Erfindung umfasst, gezeigt in 1, in zwei perspektivischen Ansichten in jeweils einer offenen Konfiguration und einer geschlossenen Konfiguration;
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3a und 3b zeigen jeweils zwei Schnittansichten entlang der Ebene V-V und der Ebene VI-VI in 2a und 2b;
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht in separaten Teilen einer Ventilgruppe gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
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5a und 5b zeigen zwei Querschnittsansichten der Ventilgruppe von 4, mit dem Obturator in einer offenen Position bzw. in einer geschlossenen Position.
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Gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Pumpe eines Kühlkreislaufs für Fahrzeuge, umfassend einen Pumpenkörper 2 und einen Rotor 4, der in dem Pumpenkörper 2 aufgenommen ist. Vorzugsweise wird die Pumpe 1 mechanisch betätigt. Vorzugsweise ist der Rotor 4 vom radialen Typ.
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Der Pumpenkörper 2 ist mit dem Kühlkreislauf des Motors verbindbar und ist insbesondere mit einem Abschnitt eines Ansaugkreislaufs stromaufwärts, aus dem die Flüssigkeit angesaugt wird, und mit einem Abschnitt eines Ausgangskreislaufs stromabwärts verbindbar, zu dem die Flüssigkeit in Richtung zu dem Motor unter Druck zugeführt wird.
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Der Rotor 4, in Rotation versetzt um eine Rotationsachse des Rotors R-R, ist geeignet, die Kühlflüssigkeit aus dem Ansaugabschnitt anzusaugen und sie unter Druck zu dem Ausgangsabschnitt zu schicken.
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Stromabwärts des Rotors weist der Pumpenkörper 2 eine Förderkammer 6, vorzugsweise mit einer Spiralform, und mindestens eine Förderleitung 8 auf, die sich von der Förderkammer 6 erstreckt. Die Förderkammer 6 und die mindestens eine Förderleitung 8 sind ohne andere Öffnungen zu weiteren Leitungen, mit Ausnahme der Öffnung der Förderleitung, das heißt der Auslassmündung 80 zu dem stromabwärtigen Abschnitt des Kühlkreislaufs hin.
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In einigen bevorzugten Ausführungsformen umfasst der Pumpenkörper 2 eine Mehrzahl von Förderleitungen 8, die jeweils geeignet sind, das Fließen von Kühlflüssigkeit in zwei separaten Kreisläufen zu erlauben, beispielsweise einem ersten spezifischen Kühlkreislauf zum Kühlen des Motors und einem zweiten spezifischen Kühlkreislauf zum Kühlen weiterer Komponente, die in dem Fahrzeug enthalten sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Pumpenkörper 2 eine Auslassmündung 80, durch welche die Kühlflüssigkeit aus der Pumpe 1 austritt, um in den Kühlkreislauf, und insbesondere in seine Leitungen zu gelangen. Mit anderen Worten ist die Auslassmündung 80 der letzte Abschnitt des Ausgangskanals 8 der Pumpe 1 vor den Leitungen des Kühlkreislaufs.
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Weiterhin wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Kühlflüssigkeit durch den Rotor 4 innerhalb der Förderkammer 6 und dann der Förderleitung 8 in einer tangentialen Richtung mit Bezug auf den Rotor 4 in Bewegung versetzt. Die Kühlflüssigkeit wird dann innerhalb der Förderleitung 8 in einer Strömungsrichtung in Bewegung versetzt; vorzugsweise ist die Strömungsrichtung durch eine Strömungsachse F-F definiert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform stellt die Pumpe 1, und insbesondere der Pumpenkörper 2, die Auslassmündung 80 in einer Position dar, so dass sie sich parallel oder im Wesentlichen parallel zu der Strömungsachse F-F erstreckt; mit anderen Worten erstreckt sich die Auslassmündung 80 nicht quer zur Strömungsrichtung und daher hält am Eingang in die Leitung des Kühlkreislaufs die Bewegung der Flüssigkeit nicht in der Strömungsrichtung an. Vorzugsweise ist die Mündung 80 an einer Wand ausgebildet, welche die Förderleitung 8 begrenzt.
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Mit anderen Worten erstreckt sich der Kühlkreislauf von dem Pumpenkörper 2 quer von diesem, das heißt ist quer von der Förderleitung 8, beispielsweise senkrecht von der Förderleitung 8, folglich senkrecht zu der Strömungsachse F-F.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform stellt der Pumpenkörper 2 in der Nähe der Auslassmündung 80 einen Gehäuse- bzw. Aufnahmeraum 200 dar.
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Mit anderen Worten umfasst der Pumpenkörper 2 einen Gehäuse- bzw. Aufnahmeraum 200, der die Auslassmündung 80 enthält.
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Vorzugsweise erstreckt sich der Gehäuseraum 200 entlang einer Hauptachse X-X.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Hauptachse X-X von der Auslassmündung 80.
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Vorzugsweise fällt die Hauptachse X-X auf die Strömungsachse F-F ein. Vorzugsweise ist die Hauptachse X-X senkrecht zu der Strömungsachse F-F.
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Vorzugsweise ist die Hauptachse X-X parallel zu der Rotationsachse RR des Rotors.
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Mit anderen Worten erstreckt sich der Gehäuseraum 200 frontal von der Auslassmündung 80.
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Die Pumpeneinheit 1 umfasst eine Ventilgruppe 10 mit dem Zweck der Regulierung des Durchtritts von Kühlflüssigkeit, die durch den Rotor 4 in Bewegung versetzt wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ventilgruppe 10 auf eine Weise einsetzbar, in der sie von dem Gehäuseraum 200 entfernbar ist. Mit anderen Worten weist die Ventilgruppe 10 eine Patronenstruktur auf, beispielsweise um das Einsetzen und Herausnehmen im Inneren des Gehäuseraums 200 zu erlauben.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ventilgruppe 10 einen Obturator 30, der geeignet ist, axial entlang der Hauptachse X-X bewegt zu werden, um die Regulierung des Durchtritts der Kühlflüssigkeit durchzuführen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Obturator 30 beweglich in:
- – eine offenen Position, beabstandet von der Mündung 80, in der der Durchtritt von Kühlflüssigkeit durch diese erlaubt ist; und
- – eine geschlossene Position, in der er den Durchtritt von Kühlflüssigkeit durch die Mündung 80 blockiert.
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In einigen Ausführungsformen, wenn die Ventilgruppe 10 in der geschlossenen Konfiguration ist und daher der Obturator 30 in der geschlossenen Position ist, wird die Förderkammer 6 geschlossen und die Flüssigkeit verbleibt darin, beispielsweise durch den Rotor 4 in Rotation aufgerührt beibehalten.
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Vorzugsweise erlaubt die Ventilgruppe 10 in einer offenen Konfiguration den Durchgang der größtmöglichen Menge an Kühlflüssigkeit.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, wie es nachfolgend vollständiger beschrieben wird, ist der Obturator 30 in der geschlossenen Position geeignet, in einen Umfangsrand 81 einzugreifen, der die Auslassmündung 80 begrenzt. Mit anderen Worten weist der Obturator 30 eine solche Form auf, dass er beispielsweise die Mündung 80 abdichtend verschließt, beispielsweise ist er so geformt, dass er die Form der Auslassmündung 80 repliziert, um abdichtend in die Ränder 81 einzugreifen, die sie begrenzen. Mit noch weiteren anderen Worten ist der Obturator 30 geeignet, in die Wand der Förderleitung 8 einzugreifen, in der die Auslassmündung 80 gebildet ist. Angesichts des Vorstehenden erfolgt die Aktion des Obturators 30, die zum Blockieren erforderlich ist, auf eine planare Weise auf einer Ebene.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Obturator 30 eine Kontaktlippe 31, die geeignet ist, in den Rand 81 der Auslassmündung 80 einzugreifen, um den Durchtritt von Kühlflüssigkeit in der geschlossenen Position zu blockieren. Mit anderen Worten repliziert die Kontaktlippe 31 die Form des Rands 81 der Auslassmündung 80, um den Eingriff in der geschlossenen Position des Obturators durchzuführen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Pumpenkörper 2, insbesondere die Förderleitung 8, einen Verbindungsverteiler bzw. -krümmer 89, um den Eingriff mit den Leitungen des Kühlkreislaufs, die mit der Pumpe 1 verbunden sind, zu erleichtern. Vorzugsweise ist der Verteiler 89 aufeinanderfolgend zu der Auslassmündung 80. Vorzugsweise erstreckt sich der Verteiler 89 parallel zu der Hauptachse X-X.
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Vorzugsweise enthält der Obturator 30 eine lecksichere Dichtung 32, die an der Kontaktlippe 31 platziert ist. Vorzugsweise ist die Dichtung 32 ein O-Ring.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Obturator 30 einen Ablenkungsabschnitt 35, der geeignet ist, wenn der Obturator 30 in der Öffnungsposition positioniert ist, die Bewegung der Kühlflüssigkeit in Richtung der Mündung 80 abzulenken. Mit anderen Worten ist der Ablenkungsabschnitt 35 geeignet, die Bewegung der Kühlflüssigkeit aus der Richtung im Wesentlichen parallel zu der Strömungsachse F-F zu einer Auslassrichtung im Wesentlichen parallel zur Hauptachse X-X abzulenken.
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Vorzugsweise weist der Ablenkungsabschnitt 35 ein kurvenförmiges bzw. gekrümmtes Muster auf, das eine konkave Form identifiziert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ablenkungsabschnitt 35 innerhalb der Kontaktlippe 31. Mit anderen Worten erstreckt sich der Ablenkungsabschnitt 35 in der geschlossenen Position, in der die Kontaktlippe 31 mit dem Rand 81 in Eingriff ist, über die Mündung 80 hinaus bzw. jenseits davon, beispielsweise in die Leitung des Kühlkreislaufs, die direkt mit der Pumpe 1 verbunden ist, oder in den Auslassverteiler 89, und zwar in der Ausführungsform, die das vorsieht.
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Vorzugsweise weist der Ablenkungsabschnitt 35 ein verjüngtes Muster auf, wie er sich von der Lippe 31 weg bewegt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ventilgruppe 10 zudem einen linearen Aktor 40, der operativ verbunden ist, um sie zwischen der offenen Position und der geschlossenen Position zu bewegen.
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Vorzugsweise umfasst der Aktor 40 einen Antriebsabschnitt 400 auf, der operativ mit dem Obturator 30 verbunden ist; beispielsweise ist der Antriebsabschnitt 400 eine Welle, die in Translation betriebsfähig ist, oder ein Element, das geeignet ist, eine Roto-Translationsbewegung durchzuführen.
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Mit anderen Worten ist der Aktor 40 eine Komponente, die mechanisch, pneumatisch oder elektrisch betriebsfähig ist, um die beschriebene lineare Bewegung des Obturators 30 zu erhalten.
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Vorzugsweise umfasst die Ventilgruppe 10 zudem ein Dichtungselement 5, das geeignet ist zu verhindern, dass die Kühlflüssigkeit mit dem linearen Aktor 40, insbesondere mit dem Antriebsabschnitt 400 in Kontakt kommt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Dichtungselement 5 geeignet, seine Form in Abhängigkeit von der Position des Obturators 30 zu verändern; mit anderen Worten ist das Dichtelement 5 geeignet, den Aktor 40 vor Wasser, und insbesondere dessen Abschnitte in direktem Kontakt mit dem Obturator 30 zu schützen, in welcher Position auch immer der letztere platziert ist, das heißt sowohl wenn er in die offene Position bewegt wird als auch wenn er in die geschlossene Position befehligt bzw. angeordnet wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Dichtungselement 5 eine Balgdichtung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ventilgruppe 10 zudem einen Ventilkörper 12, der geeignet ist, in dem Gehäuseraum 200 untergebracht zu sein, sich entlang der Hauptachse X-X erstreckend. Der Obturator 30 ist geeignet, gleitend bzw. verschiebbar innerhalb des Ventilkörpers 12 enthalten zu sein.
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Vorzugsweise weist der Ventilkörper 12 eine Formkopplung mit dem Gehäuseraum 200 auf. Vorzugsweise weist der Ventilkörper 12 tatsächlich eine solche Form und Abmessungen auf, um die Form des Gehäuseraums 200 zu replizieren.
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Vorzugsweise weist der Ventilkörper 12 eine zylindrische Form auf.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Ventilkörper 12 Seitenwände 18, in denen eine Einlassöffnung 188 ausgebildet ist, durch welche die Flüssigkeit fließt.
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Vorzugsweise umfasst der Ventilkörper 12 eine Bodenplatte 16, in der eine Auslassöffnung ausgebildet ist, die der Mündung 80 axial zugewandt platziert ist; gemäß dieser Ausführungsform greift der Obturator 30 in der geschlossenen Position in die Umfangskante 168' ein, welche die Auslassöffnung 168 begrenzt.
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Mit anderen Worten sind spezifische Öffnungen an dem Ventilkörper 12 ausgebildet, um den Durchtritt von Kühlflüssigkeit zu erlauben, beispielsweise eine Einlassöffnung 188 quer zu der Strömungsachse F-F und eine Auslassöffnung 168 quer zu der Hauptachse X-X.
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Entsprechend der obigen Beschreibung, greift in der Ausführungsform, die den Ventilkörper 12 umfasst, der Obturator 30 direkt in den Ventilkörper 12 ein, wobei er in dessen Kante 168' eingreift, und zwar auf die gleiche Weise wie es bereits im Hinblick auf die Interaktion zwischen dem Obturator 30 und der Auslassöffnung 80 beschrieben wurde, und somit in dessen Rand 81 (wie es im Übrigen in der Ausführungsform beschrieben ist, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt ist).
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Obturator 30 Führungselemente 39, die sich axial erstrecken, geeignet, in den Gehäuseraum 200 in den Wänden, die ihn begrenzen, oder den Ventilkörper 12 darin einzugreifen, um den Obturator 30 bei seinem Gleiten bzw. Verschieben entlang der Hauptachse X-X zu führen.
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Vorzugsweise repliziert das Führungselement 39 in axialer Richtung die Form des Obturators 30 und insbesondere der Lippe 31.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die oben beschriebene Kühlpumpe 1 direkt in dem Motorblock des Fahrzeugs ableitbar, in dem der Kühlkreislauf untergebracht ist. Zum Beispiel ist der Pumpenkörper 2 oder ein Abschnitt davon direkt in dem Motorblock gebildet.
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Vorzugsweise besteht der Pumpenkörper 2 aus zwei Teilen, beispielsweise zwei Hüllen bzw. Gehäuse, die geeignet sind, gegenseitig ineinander einzugreifen, um die Rotorkammer, die Förderkammer und die Förderleitung zu begrenzen. Vorzugsweise ist daher einer der Abschnitte oder Hüllen in dem Motorblock ausgebildet, während der zweite an ihm montiert ist. Man beachte, dass in den beigefügten Figuren der Pumpenkörper 2 immer offen gezeigt ist, beispielsweise nur eine der Hüllen immer gezeigt ist, beispielsweise der Hüllenteil, der direkt in dem Motorblock eines Fahrzeugs ableitbar ist. Mit anderen Worten ist vorzugsweise die Ventilgruppe 10 einsetzbar, und zwar auf eine entfernbare Weise, in Patronenform, von dem Motorblock selbst.
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Innovativerweise sind die Ventilgruppe, die durch diese Erfindung abgedeckt ist, die Kühlpumpe, welche die Ventilgruppe umfasst, und der Motorblock, der die Pumpe umfasst, besonders geeignet, um die beabsichtigte Aufgabe zu erfüllen, nämlich die des Bereitstellens effektiver und zuverlässiger Ventilgruppen im dem Kühlsystem eines Fahrzeugs.
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Vorteilhafterweise erlaubt darüber hinaus die Ventilgruppe dieser Erfindung eine Regulierung der Kühlflüssigkeit derart, dass ihre Bewegung nicht nachteilig beeinflusst wird; mit anderen Worten bewirkt die betreffende Ventilgruppe bei ihrem Wirken auf die Kühlflüssigkeit vorteilhafterweise minimale Turbulenz oder Kavitationsphänomene in dem Kühlkreislauf.
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Ein weiterer Vorteil besteht in der Tatsache, dass die Translationsbewegung entlang der Hauptachse durch die besondere Ausführungsform des Obturators begünstigt wird, der geeignet ist, in der Richtung der Hauptachse zu gleiten bzw. sich zu verschieben.
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Noch ein weiterer Vorteil besteht in der Tatsache, dass die Ventilgruppe eine Lebensdauer hat, die länger ist als die Lebensdauer der Ventilgruppen von Kühlsystemen, da sie so ausgelegt ist, dass sie geeignet ist, ihre Betätigungsmittel vor der Kühlflüssigkeit zu schützen.
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Vorteilhafterweise wirkt die Ventilgruppe direkt an der Auslassmündung, quer dazu, was die Operationen des Schließens und Blockierens einfach zu handhaben macht.
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Weiterhin ist vorteilhafterweise die Pumpe, und insbesondere eine Hülle des Pumpenkörpers, ein integraler Bestandteil des Motorblocks eines Verbrennungsmotors, wodurch die Gesamtabmessungen innerhalb des Fahrzeugs verringert werden.
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Ein weiterer vorteilhafter Aspekt ist auch mit der Tatsache verbunden, dass der Obturator derart geformt ist, dass er die Bewegung der Kühlflüssigkeit begünstigt, anstatt ein Hindernis zu sein, dass die Kühlflüssigkeit in Bewegung zu umgehen hat.
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Vorteilhafterweise ist die Ventilgruppe direkt in der Gelenkposition zwischen Auslasskanal und Leitungen des Kühlkreislaufs positioniert und beweglich, was beispielsweise ihre Positionierung entlang der Förderleitung vermeidet.
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Gemäß einem noch weiteren vorteilhaften Aspekt weisen die Ventilgruppe, und insbesondere die Leitung und die Obturatorgruppe, Geometrie und Querschnitt derart auf, dass die Bewegung der Kühlflüssigkeit erleichtert wird, beispielsweise durch Nutzung des Venturi-Effekts.
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Vorteilhafterweise können in den Ausführungsformen, die den Ventilkörper vorsehen, Ventilgruppen mit dem gleichen Ventilkörper aber unterschiedlichen Obturatoren austauschbar in die Pumpengruppe entsprechend den Bedürfnissen eingesetzt werden, die auch im Verlauf der Lebensdauer des Autos oder Motorrads auftreten können. Ein weiterer vorteilhafter Aspekt solcher Ausführungsformen ist daher, das Design der Pumpe und insbesondere des Gehäusehohlraums vollständig von den spezifischen Bedürfnissen des Obturators zu lösen.
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Vorteilhafterweise beeinflusst die Platzierung der Ventilgruppe nicht das Design der Pumpe, im Gegensatz zu typischen Lösungen des Standes der Technik, wobei beispielsweise die Verwendung von Absperrklappen dem Designer, der Pumpe selbst und dem Förderkanal bestimmte Lösungen und Techniken auferlegt.
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Es ist klar, dass ein Fachmann, um speziellen Anforderungen gerecht zu werden, Änderungen an der oben beschriebenen Ventilgruppe und Pumpe vornehmen kann, die alle in den Schutzumfang fallen, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert ist.
