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Thermostatventil für Druckkühlanlagen von Verbrennungsmotoren Die
Erfindung betrifft ein Thermostatventil für Druckkühlanlagen von Verbrennungsmotoren
mit einem Ventilgehäuse, das eine Öffnung und eine von dieser ausgehende ringförmige
Wand aufweist, mit einem der öffnung zugeordneten Leitungsventil, mit einer temperaturempfindlichen
Vorrichtung, die in dem Ventilgehäuse angeordnet ist und das Leitungsventil bei
überschreiten einer bestimmten Temperatur öffnet, mit schlitzförmigen öffnungen
in der Wand des Gehäuses und einem ringförmigen Schieberventil, das die schlitzförmige
öffnung schließt, wenn das Leitungsventil geöffnet ist, und mit einer kegelförmigen
Rückholfeder für die Ventile.
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Bei einem bekannten Thermostatventil dieser Art ist das Leitungsventil
als Tellerventil ausgebildet, und die temperaturempfindliche Vorrichtung ist ein
ausdehnbarer Balg. Nachteilig ist dabei, daß einerseits das Tellerventil wegen seines
begrenzten Hubes nur eine kleine öffnung freigeben kann und auch ein Verklemmen
des Tellers auftreten kann. Andererseits kann der Balg infolge Rost- oder Korrosionsbildung
undicht werden. Das Tellerventil kann darüber hinaus nur durch eine schwache Feder
in seiner Schließstellung gehalten werden, denn die von dem Balg aufgebrachten Kräfte,
die die Federkraft überwinden müssen, sind nur gering.
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Demgegenüber ist das erfindungsgemäße Th-ermostatventil in der Weise
aufgebaut, daß das Leitungsventil als mit der Kolbenstange einer druckunempfindlichen,
temperaturempfindlichen Vorrichtung verbundenes Klappenventil ausgebildet ist, das
die kegelförmige Rückholfeder als Zugfeder an der Ventilklappe angreift, die temperaturempfindliche
Vorrichtung umgibt und innerhalb des Schieberventilringes liegt und daß das Klappenventil
so angeordnet ist, daß die Klappe in ihrer offenen Stellung in den Schieberventilring
hineinragt.
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Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß das Thermostatventil nur
in Abhängigkeit von Temperaturänderunaen anspricht und das Leitungsventil eine Ö
C
große ffnung freigibt. Die temperaturempfindliche Vorrichtung ist gegen
äußere Einflüsse nicht anfällig, auch erzeugt sie, Kräfte, die die Wirkung einer
selbst starken, mit der Ventilklappe verbundenen Feder aufheben können. Durch die
starke Feder wird wiederum die Klappe fest auf ihren Ventilsitz gedrückt, so daß
sich ein guter Schließdruck des Ventils ergibt.
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An sich ist ein Thermostatventil bekannt, das als U gehungsventil
wirkt und mit einer temperaturempfindlichen, druckempfindlichen Vorrichtung versehen
st. Jedoch ist dabei das Leitungsventil auch als Tellerventil ausgebildet, womit
die oben angegebenen Nachteile verbunden sind.
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Es ist auch bekannt, ein Thermostatventil mit einer temperaturempfindlichen,
druckunempfindlichen Vorrichtung als Klappenventil auszubilden. Jedoch dient dieses
Ventil lediglich zum Schließen und öffnen einer Leitung, nicht jedoch als Umgehungsventil.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht eines gemäß der Erfindung gebauten Thermostatventils
im Kopf eines Verbrennungsmotors, wobei das Leitungsventil geschlossen und das Schieberventil
geöffnet ist, Fig. 2 einen Grundriß des in Fig. dargestellten Ventils, Fig.
3 einen Grundriß des ringförmigen Schieberventils, Fig. 4 einen senkrechten
Querschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2, Fig. 5 einen senkrechten Querschnitt
nach der Linie V-V der Fig. 2 und Fig. 6 eine Ansicht, die der Fig. 4 in
gewisser Weise entspricht, aber das Leitungsventil in offener Stellung und das Schieberventil
in geschlossener Stellung darstellt.
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Ein Gehäusering 10 für ein Leitungsventil in Form eines Klappenventils
11 ist auf einem kegelstumpfförinigen Ventilgehäuse 12 eines zugeordneten
ringförmigen Schieberventils 14 angeordnet.
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Das Ventil kann über einer öffnung 15 in dem Zylinderkopf eines
Verbrennungsmotors angebracht
sein und mit einem Wassermantel
16 in dem Zylinderkopf in Verbindung stehen. Das Ventil ist über der Öffnung
15 mittels eines Schlauchverbindungsstutzens 17 befestigt, der in
geeigneter Weise an dem Oberteil des Zylinderkopfes angebracht ist. Der Stutzen
17 hat darstellungsgemäß einen ringförinigen Wandteil 19,
der an dem
Ventilgehäuse 12 angreift und dagegen durch einen Dichtungsring 21 abgedichtet ist.
Der Stutzen 17 besitzt auch eine nach innen verlaufende untere ringförmige,
Wand 23, die an einem Flansch 24 des Ventilgehäuses 12 anliegt und gegen
den Zylinderkopf durch einen Dichtungring 25 abgedichtet ist. Eine Umgehungsleitung
26 ist in dem Stutzen 17 vorgesehen, um die KühMüssigkeit an dem Kühler
vorbeizuleiten, wenn das Klappenventil 11 geschlossen ist.
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Der Gehäusering 10, der als Metallstanzteil hergestellt sein
kann, hat einen ebenen oberen ringförmigen Teil 27, dessen Innenrand eine
Ventilöffnung 29 bildet, und einen zylindrischen Wandteil, der in dem ringförmigen
geflanschten Teil 20 endet, wobei eine Dichtungssehulter gebildet wird, die in Abdichtberührung
mit der ringförmigen Wand 19 durch den Dichtungsring 21 gehalten wird-Das
kegelstumpfförmige Ventilgehäuse 12 kann ebenfalls aus einem Metallstanzteil hergestellt
werden, und Ansätze 64 können eine Fortsetzung seines oberenWandteilesbilden unddurch
entsprechendeSchlitze in den Gehäusering10 verlaufen, an dem sie beispielswei.se
durch Löten befestigt werden können.
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Die Ventilöffnung29 hat im wesentlichen Kreisform und ist in zwei
Hälften geteilt, an deren Verbindungsstelle in Abstand je zwei Vorsprünge30
(vgl. Fig. 2) -verlaufen. Zwischen diesen Vorsprüngen sind zwei Schlitze
gebildet, die in einer geraden Linie angeordnet sind, die im allgemeinen die Schwenkachse
des Klappenventils 11 definiert.
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Das Klappenventil 11 kann ebenfalls aus einem Metallstanzteil
hergestellt sein und besteht aus zwei senkrecht gekröpften ebenen Flügelteilen
31 und 32,
die in entgegengesetzten Richtungen von der Ventilmitte
parallel zueinander verlaufen. Diese Flügelteile sind miteinander durch einen Zwischenabschnitt33
verbunden, der im allgemeinen senkrecht zu den Flügelteilen 31 und
32 verläuft. Die Höhe des Zwischenabschnitts 33 wird durch die Dicke
des Gehäuseringes 10 bestimmt und ist so bemessen, daß der eine Flügelteil
31 auf der Oberseite der Ventilöffnung 29 und der andere Flügelteil
32 auf der Unterseite der Ventilöffnung angeordnet ist.
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Wenn sich das Ventil in geschlossener Lage befindet, wie in Fig.
1 und 2 dargestellt ist, erstreckt es sich über die Kante der Ventilöffnung
hinaus, und die eine Hälfte des Ventils überdeckt die Oberkante des ringförmigen
Teiles 27, und die andere Hälfte des Ventils liegt unterhalb dessen unterer
Kante, um den Betriebsmitteldurchfluß durch die öffnung 29 zu sperren.
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Zwei Ansätze 36 verlaufen beiderseits des Flügelteiles
32 des Klappenventils 11 angrenzend an dessen rechtwinkligen Teil
33. Diese Ansätze erstrecken sich seitlich über die Ränder der Ventilöffnung
29 hinaus und stoßen gegen den Boden des ringfönnigen Teiles 27, der
die Ventilöffnung begrenzt. Die Randkanten dieser Ansätze kommen mit dem Boden des
ringförnügen Teiles 27 beim vollständigen Öffnen des Ventils in Eingriff,
um das Ventil in seiner Lage zu halten.
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Das Klappenventil 11 kann durch die zwischen den Ansätzen
30 ausgebildeten Schlitze von dem Boden des Gehäuses aus dadurch eingesetzt
werden, daß zuerst der Flügelteil 31 durch die Schlitze eingefügt wird, bis
der Teil 33 damit in Berührung kommt. Das Ventil kann aus dem rechtwinkligen
Teil 33 in eine geschlossene Lage geschwenkt werden.
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Das Klappenventil 11 wird in seine offene und geschlossene
Lage durch einen Verbindungsteil 37 ge-
schwenkt, der darstellungsgemäß an
dem Flügel 31
hängend befestigt ist und quer zu der Schwenkachse des Klappenventils
verläuft. Ein Bügel 39, der auf dem oberen Ende einer Kolbenstange 40 einer
nicht druckempfindlichen, temperaturempfindlichen Vorrichtung 41 angeordnet ist,
ist mit dem Innenteil des Verbindungsteiles 37 durch einen Schwenkzapfen
43 verbunden. Der Bügel 39 ist auf einen genuteten oberen Endteil der Kolbenstange
40 aufgesetzt und um deren Achse frei drehbar montiert.
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Die Kolbenstange 40 kann sich infolge Ausdehnung der temperaturempfindlichen
Vorrichtung 41 aus einem zylindrischen Teil 45 herausschieben, des-sen unteres Ende
schwenkbar in einem Sattel 46 angeordnet ist. Der Schwenkzapfen 43 ist seitlich
von der Schwenkachse des Klappenventils 11 angeordnet, um dieses in eine
offene Lage zu schwenken, wenn sich die Kolbenstange 40 aus dem zylindrischen Teil
45 herausschiebt.
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Das Klappenventil 11 ist mit einem hohlgeprägten Teil 47 versehen,
dessen Unterseite eine Aussparung in dem Boden des Flügelteiles 31 bildet,
um eine volle Schwenkbewegung mit Bezug auf die temperaturempfindliche Vorrichtung
zu ermöglichen.
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Der Sattel 46 ist in Fig. 4 und 5 in streifenähnlicher Form
im Querschnitt mit nach oben verlaufenden Endteilen 49, an die sich Laschen
62 anschließen, und mit geeigneten Schlitzen dargestellt, die in Einbuchtungen
63 des Ventilgehäuses 12 liegen. Diese Ansätze können in geeigneter Weise
an dem Gehäuse beispielsweise durch Löten befestigt werden. Der Sattel 46 hat auch
einen ausgesparten Zwischenteil 50, der einen Sitz für eine kegelförmige
Rückholfeder 51 bildet, die daran beispielsweise durch nach innen gestanzte
Haltelaschen 53 befestigt ist, die nach innen über die untere Windung dieser
Feder gebogen sind. Der Sattel 46 weist auch einen nach oben gekümpelten Mittelteil
54 auf, in dem sich eine Mttelöffnung 55 zur Aufnahme eines Sockeltelles
56 der temperaturempfindlichen Vorrichtung 41 befindet. Der nach oben gekümpelte
Mittelteil des Sattels 46 ist an den Rändern der Mittelöffnung an diametral entgegengesetzten
Punkten beispielsweise durch Stanzen gestaucht, um abgerundete Lagerspitzen
57 zu bilden, auf denen drehbar ein Ring 59 ruht, der den erweiterten
Sockelteil 56 der temperaturempfindlichen Vorrichtung 41 umschließt, wobei
diese in die Lage versetzt wird, eine Drehschwingbewegung auszuführen und dem Verbindungsteil
37 beim öffnen und Schließen des Klappenventils zu folgen.
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Die Rückholfeder 51 ist als kegelförmige Spiralfeder mit verhältnismäßig
wenigen Windungen dargestellt, deren Durchmesser von ihrem unteren zu ihrem oberen
Ende abnimmt. Die Feder 51 endet in einem einstückig mit ihr -ausgebildeten
oberen Hakenteil 60, der rechtwinklig zu den Federwindungen durch einen nach
außen offenen, in dem Verbindungsteil 37
ausgebildeten Schlitz 61 verläuft.
Der Haken 60 wirkt gegen den Schlitz 61 an einem Punkt, der seitlich
und nach außen von der Schwenkachse des Klappenventils 11 versetzt ist, und
hält dieses geschlossen, ausgenommen, wenn es durch Herausschieben der Kolbenstange
40 aus dem zylindrischen Teil 45 bei vorbestimmten
Temperaturerhöhungen
des Kühlmittels geöffnet ist.
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Die temperaturempfindliche Vorrichtung 41 kann in bekannter Form als
ausdehnbares, temperaturempfindliches Element ausgebildet sein, das nicht durch
Druck beeinflußt wird und einen vorgeformten Körper besitzt, der in dem Sockelteil
56 des Ventilgehäuses gehalten ist. Der vorgeformte Körper kann auch aus
Alkalistoffen mit hohem Molekulargewicht oder aus ähnlichen Substanzen bestehen,
die mit einem fein-zerteilten leitenden Material innig vermischt sind, das
in einem Gehäuse enthalten ist. Die kegelige Wand des Ventilgehäuses 12 ist mit
einer größeren Anzahl schlitzföriniger Öffnungen 65 versehen, die Verbindungskanäle
von der Umgehungsleitung 26 nach der Innenseite dieses Gehäuses und des Wassermantels
des Zylinderkopfes bilden, wenn das Schieberventil 14 offen ist.
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Das Schieberventil 14 ist gemäß Fig. 3 ringförmig, bevorzugt
als Stanzteil, mit einer kegelstumpfförmigen Wand ausgebildet, die der kegelstumpfförmigen
Wand des Ventilgehäuses 12 entspricht. Ein V-förmiger Quersteg 66 verläuft
etwa quer zu dem offenen oberen Teil des Schieberventilringes 14.
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Der Quersteg 66 hat einen verbreiterten Mittelteil
67,
der nach oben gedrückt ist, um eine nach unten offene Aussparung
69 zu erhalten, die den Sitz für eine Druckfeder 70 bildet. Der erweiterte
Mittelteil 67 des Quersteges 66 hat eine längliche Öffnung
71, die Bewegungssitz auf der Kolbenstange 40 des temperaturempfindlichen
Elementes 41 hat und freie Bewegung der Kolbenstange mit Bezug zu dem Schieberventilring
14 bei Bewegung der Ventilklappe 11 in ihre offene und geschlossene Stellung
ermöglicht.
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Das ringförmige Schieberventil 14 weist ebenfalls zwei entgegengesetzt
angeordnete Ausnehmungen 73
auf, die in seiner Wand ausgestanzt sein können
und an den Innenwänden der Einbuchtungen 63 des Ventilgehäuses 1.2 gleitend
geführt werden.
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Die Unterseite des Bügels 39 ragt über den Rand der Kolbenstange
40 vor und bildet einen Anschlag 72 für den Schieberventilring 14. Dieser
Anschlag gleitet auf einer gewölbten Zwischenplatte 74, die mit Bewegungssitz auf
der Kolbenstange 40 zwischen der oberen Fläche des erweiterten Teiles
67 des Quersteges 66 und dem Boden des Anschlages 72 angeordnet
ist. Diese Zwischenplatte dient dazu, das Schieberventil 14 in der in Fig. 4 und
5 dargestellten offenen Lage zu halten, wenn das Klappenventil
11
geschlossen ist, und ermöglicht, daß der Schieberventilring der Kolbenstange
40 folgt, wenn er in eine Richtung zur Öffnung der Ventilklappe 11 bewegt
wird.
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Die Druckfeder 70 sitzt an ihrem dem Quersteg 66
entgegengesetzten
Ende auf dem Ring 59 auf, der den Sockelteil 56 der temperaturempfindlichen
Vorrichtung 41 umschließt. Diese Feder hält die konvexe Fläche der Zwischenplatte
74 im Eingriff mit dem Anschlag 72 und bewegt den Schieberventilring zwangläufig
mit der Kolbenstange 40 bei deren Herausschiebung, bis dieser Ventilring in Berührung
mit der kegelstumpfförmigen Wand des Ventilgehäuses 12 über dessen schlitzförmige
Öffnungen 65 gelangt ist, um den Durchgang des Betriebsmittels durch diese
Öffnungen zu sperren.
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Mit Bezug auf Fig. 6 wird bemerkt, daß der Schieberventilring
14 in eine Stellung bewegt wird, um die schlitzförmigen Öffnungen 65 lediglich
durch die Wirkung der Druckfeder 70 zu bedecken, und daß die Öffnungen
05 vor der vollständigen Öffnung der Ventilklappe 11 in die in Fig.
6 dargestellte Lage vollständig geschlossen sind. In dieser Lage ist die
Zwischenplatte 74 von dem Anschlag 72 gelöst, und Schieberventilring 14 ist
von der Kolbenstange 40 vollkommen getrennt und schwimmt praktisch mit Bezug auf
diese. Wenn das Kühlmittel, das durch die Motorwassermäntel und den Kühler umläuft,
abgekühlt wird, zieht sich das ausdehnbare Material in dem Sockelteil
56 der temperaturempfindlichen Vorrichtung 41 zusammen, wobei ermöglicht
wird, daß die Rückholfeder 51 die Ventilklappe 11 in Schließrichtung
schwenkt und den Anschlag 72 mit der Zwischenplatte 74 in Berührung bringt,
wobei der Spielraum zwischen dem Anschlag 72 und der konvexen Fläche der
Zwischenplatte 74 ausgehoben wird. Danach schwenkt die Rückholfeder 51 die
Ventilklappe 11 weiter in Schließrichtung und bewegt gleichzeitig den Schieberventilring
14 nach unten gegen die, Druckfeder 70, um die schlitzförrnigen Öffnungen
65 zu öffnen, so daß das Kühlmittel durch diesen Umleitungsweg strömen kann.
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Die Rückholfeder 51 ist deshalb kräftiger ausgebildet als die
Druckfeder 70, die nur stark genug sein muß, um auf den Schieberventilring
solchen Druck auszuüben, daß er der Kolbenstange 40 bei ihrer Ausdehnungsbewegung
in eine Stellung zum Schließen der schlitzförmigen Öffnungen 65 und zum zwangläufigen
Halten der kegelstumpffönnigen Wand des Schieberventils 14 in Berührung mit diesen
Öffnungen folgt, wenn das Klappenventil 11 offen ist.