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Thermostatisches Ventil mit Dehnstoffelement Die Erfindung betrifft
ein thermostatisch gesteuertes Ventil mit drei Anschlüssen, insbesondere für den
Kühlmittelkreislauf bei Verbrennungskraftmaschinen, mit einem von einem Dehnstoffelement
bewegten Ringschieber.
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Die Entwicklung von Verbrennungskraftmaschinen zu höheren dynamischen
Drücken und größeren Leistungen bedingt eine zunehmende Wassermenge im Kühlmittelkreislauf
derartiger Verbrennungskraftmaschinen. Damit verbunden ist die Forderung nach größeren
Ventilquerschnitten innerhalb des Kühlmittelkreislaufes. Bei thermostatisch gesteuerten
Ventilen bedingt dies wiederum eine Vergrößerung der Dehnstoffelemente. Diese Vergrößerung
stößt jedoch auf Schwierigkeiten. Um die dynamische Druckbeeinflussung der Ventilteller
auszuschalten, ist es zweckmäßig, einen Ringschieber zu verwenden. Derartige Ringschieber
sind an sich bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein thermostatisch gesteuertes
Ventil zu schaffen, das als Baueinheitausgebildet istunddas es ermöglicht, den jeweiligen
Bedürfnissen entsprechend wahlweise verschiedenartige Ringschieber einzusetzen,
bei gleicher Baueinheit die Verwendung in verschiedenen Kühlmittelkreislaufsystemen
zu ermöglichen und eine einfache Umwandlung eines thermostatischen Ventils als Ventileinsatz
in einen Gehäuseregler zu erlauben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Gehäuse
mit zwei vorzugsweise aufschraubbaren Deckeln mit radialen Schlitzöffnungen und
einem austausch- bzw. auswechselbaren Ringschieber, gegebenenfalls mit Durchtrittsöffnungen
am Umfang vorgesehen ist, wobei einer der Deckel und ein zugeordneter Ringschieber
in Abhängigkeit von den örtlichen Einbauverhältnissen und den Durchströmrichtungen
gegen anders ausgebildete Deckel und Ringschieber auszuwechseln sind.
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Durch diese Ausbildung des Ventils als mit zwei Deckeln verschließbares
zylinderföhniges Gehäuse, in dem ein den jeweiligen Erfordernissen entsprechend
angepaßter Ringschieber verschiebbar gelagert ist, ergibt sich eine vereinfachte
Herstellungsweise, erleichterte Montage und weitgehende Anpaßbarkeit.
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Wird zur Anpassung an die entsprechenden Verhältnisse bei einem erfindungsgemäß
ausgebildeten Ventil der Ringschieber ausgewechselt, dann ist zugleich auch der
diesem Ringschieber zugeordnete untere Deckel mit auszuwechseln.
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Das erfindungsgemäße thermostatische Ventil kann im wesentlichen unabhängig
von der Durchflußrichtung des Kühlmittels durch das Gehäuse Verwendung finden. Wird
es beispielsweise in die Kühlmittelkreis-Taufanordnung eingebaut, bei dem der Strömungsweg
vom Motor zum Kühler in axialer Richtung verläuft, dann wird ein Ringschieber verwendet,
der in Form eines Hohlzylinders ohne Öffnung am Umfang ausgebildet ist, und gleichzeitig
wird als unterer Deckel ein Deckel mit großen Durchtrittsöffnungen verwendet.
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Die Erfindung wird auch für Heizungsanlagen verwendet, und zwar dann,
wenn eine Regelung des Heizungskreislaufes erwünscht ist.
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Da auch bei fest eingebauten Heizungsanlagen in Gebäuden od. dgl.
örtlich die Einbauverhältnisse und die Durchströmrichtungen wechseln können, läßt
sich die Erfindung somit in vorteilhafter Weise auch bei derartigen Heizungsanlagen
verwenden.
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Je nach Bauart des Kessels kann z. B. das thermostatisch gesteuerte
Ventil als Reglereinsatz in die Kesselkonstruktion einbezogen bzw. in den Kessel
eingebaut werden oder aber auch als Einzelteil in einem Gehäuse, gegebenenfalls
auch nachträglich oder zusätzlich, in das Rohrleitungssystem eingefügt werden. Dadurch
wird erreicht, daß mit einem Grundgehäuse eine Anpassung an die verschiedenen örtlichen
Verhältnisse bei den jeweiligen Heizungsanlagen lediglich durch Einbau eines entsprechenden
Ringschiebers ermöglicht wird.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Ventils besteht
darin, daß es durch einfache Maßnahmen von einem Ventileinsatz zu einem vollständigen
Gehäuseregler ergänzt werden kann.
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Weitere Vorteile der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher
erläutert, die schematisch verschiedene Ausführungsbeispiele darstellen. Dabei zeigt
F i g. 1 die erste Ausführungsform mit überlaufvorrichtung, F i g. 1 a einen Querschnitt
in Richtung 1-I, F i g. 1 b eine Draufsicht, F i g. 1 c eine Seitenansicht, F i
g. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform,
F i g.
3 wiederum einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel und F i g. 4
einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Gehäuseregler.
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Das thermostatische Ventil nach dem Ausführungsbeispiel der F i g.
1 soll im Zusammenhang mit einem angedeuteten Kühlmittelkreislaufsystem erläutert
werden. Das Gehäuse 1 weist einen Anschlußstutzen 2 für die Kühlmittelleitung von
der Verbrennungskraftmaschine auf. Auf das Gehäuse 1 ist ein oberer Deckel 3 und
ein unterer Deckel 4 aufgeschraubt oder in anderer geeigneter Weise befestigt. Der
Deckel 3 weist dabei Schlitze 5 auf und der Deckel 4 ähnliche Schlitze 6. Dabei
führen die Öffnungen bzw.Schlitze 5 zum Kühler und die Öffnungen bzw. Schlitze 6
zur Kurzschlußleitung. Im Gehäuse 1 ist ein Ringschieber 7 längsverschiebbar gehaltert.
Dieser Schieber 7 besitzt an seinem Umfang Öffnungen 8, während das Gehäuse 1 eine
Ringkammer 9 aufweist. Im oberen Deckel 3 ist in einem Schraubkopf 10 ein Kolbenstift
11 eines Dehnstoffelementes 12 eingeschraubt. Die Schraubverbindung ermöglicht eine
Justierung des Öffnungszeitpunktes. Das Gehäuse 12 des Dehnstoffreglers ist mit
einer Steganordnung 13, 14 verbunden. Eine Rückstellfeder 15 stützt sich vorteilhafterweise
einerseits gegen die Steganordnung 13 und hat andererseits ein Widerlager 16 auf
dem unteren Deckel 4. Die Steganordnung 13, 14 weist an ihrem oberen Ende noch einen
kreisringförmigen Ansatz 17 auf.
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Bei Ringschiebern besteht die Notwendigkeit, bei vollständig geöffnetem
Ventil eine eventuell weitere Bewegung des Dehnstoffelementes, den sogenannten Überlauf,
abzufangen, ohne den Ringschieber oder das Gehäuse übermäßig zu belasten. Es wird
bei einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventils in vorteilhafter
Weise dadurch erreicht, daß im Gehäuse 1 ein als Auflager für den Ringschieber 7
dienender zylinderförmiger Ansatz 18 vorgesehen ist.
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Dieser zylinderförmige Ansatz 18 ist unterhalb des Ringschiebers 7
vorgesehen und weist eine Ringnut 19 als Auflage für den Ringschieber 7 und eine
Auflagefläche 20 für eine zweite Schließfeder bzw. Überlauffeder 21 auf. Im Gehäuse
1 sind vorteilhafterweise Kunststofflager 22 vorgesehen, die ein leichtes Gleiten
des Ringschiebers 7 im Gehäuse 1 bzw. den Dekkeln 3 und 4 ermöglichen. Dadurch wird
ein Gleiten von Metall auf Metall vermieden und der Verschleiß herabgesetzt.
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Die Wirkungsweise der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Erfindung
ist folgende: Bei ruhendem Motor bzw. bei einer Kühlmitteltemperatur unterhalb der
Öffnungstemperatur des Dehnstoffes im Dehnstoffelement 12 fließt das Kühlmittel
durch den Anschlußstutzen 2 über den Ringraum 9 und die öffnungen 8 im Ringschieber
7 in das Gehäuse. Der Ringschieber 7 befindet sich in seiner höchsten Stellung,
so daß die Schlitze 5 im Deckel 3 verschlossen sind. Das Kühlmittel verläßt somit
das Gehäuse durch die Schlitze 6 im Deckel 4. Sobald die Kühlmitteltemperatur steigt,
dehnt sich der Dehnstoff des Dehnstoffelementes 12 aus, und durch den Druck des
Dehnstoffes auf den Kolbenstift 11 wird das Gehäuse 12 gegen die Wirkung der Rückstellfeder
15 nach unten gedrückt. Der auf den ringförmigen Ansatz 17 der Steganordnung 13,
14 aufliegende Ringschieber 7 gleitet nach unten. Im geöffneten Zustand sind die
Schlitze 5 im Deckel 3 freigegeben, während die Schlitze 6 im unteren Deckel 4 verschlossen
sind. Das Kühlmittel strömt sodann von der Verbrennungskraftmaschine durch den Stutzen
2 über den Ringraum 9, die öffnungen 8 im Ringschieber 7 durch die oberen öffnungen
23 und die Öffnungen 5 im oberen Deckel 3 zum Kühler. Nimmt die Temperatur des Kühlmittels
noch weiter zu, so daß sich das Gehäuse 12 des Dehnstoffreglers auch dann noch nach
unten bewegt, wenn der Ringschieber 7 bzw. das zylinderförmige Auflagestück 18 bereits
ihre unterste Stellung erreicht haben, dann nimmt die überlauffeder 21 diese zusätzliche
Bewegung auf. Der ringförmige Ansatz 17 löst sich vom Ringvorsprung 24 des Schiebers
7, so daß trotz weiterer Bewegung des Dehnstoffreglers 12 nach unten der Ringschieber
7 keine Kräfte aufnehmen muß. Nimmt die Kühlmitteltemperatur ab, dann verlaufen
die geschilderten Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge. Zunächst wird der kreisringförmige
Ansatz 17 durch die Wirkung der Feder 21 nach oben gedrückt, bis er am Vorsprung
24 des Ringschiebers 7 anliegt. Die Feder 21 ist dann im wesentlichen entspannt.
Die Rückstellfeder 15 drückt nunmehr den Ringschieber in seine obere Schließstellung.
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In den F i g. 1 a, 1 b und 1 c sind übereinstimmende Teile mit gleichen
Bezugszeichen versehen. In der Querschnittsdarstellung nach F i g. 1 a sind zur
übersichtlichkeit das Dehnstoffelement, die Rückstellfeder, die Steganordnung und
der untere Deckel nicht dargestellt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist das Gehäuse und der
obere Deckel gleich ausgebildet wie bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1. Der
untere Deckel 4 weist jedoch eine Ringnut 25 auf. Der Ringschieber
7 ist mit einer Steganordnung 26 fest verbunden, die andererseits mit dem Gehäuse
12 verbunden ist. Auch bei dieser Ausführungsform strömt das Kühlmittel von derVerbrennungskraftmaschine
durch die Öffnung 2 in das Gehäuse 1, während der Anschluß zur Kurzschlußleitung
unten und der Anschluß zum Kühler am oberen Deckel sich befinden. Hier wird der
Überlauf dadurch aufgefangen, daß der Ringschieber 7, nachdem er bereits die Schlitzöffnungen
6 verschlossen hat und die Öffnungen 5 freigegeben sind, noch einen zusätzlichen
Bewegungsspielraum innerhalb der Ringnut 25 vorfindet. Die Ringnut 25 ermöglicht
somit eine weitere Bewegung des Schiebers 7 nach unten, auch wenn er seine Öffnungsstellung
für den Durchflußweg zum Kühler bereits vollständig erreicht hat.
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Das erfindungsgemäße Ventil kann im wesentlichen unabhängig von der
Durchflußrichtung des Kühlmittels durch das Gehäuse Verwendung finden. Wird es beispielsweise
in eine Kühlmittelkreislaufanordnung eingebaut, bei der der Strömungsweg vom Motor
zum Kühler in axialer Richtung verläuft, dann wird nach einem weiteren Merkmal der
Erfindung der untere Deckel mit großen Durchtrittsöffnungen versehen, während der
Ringschieber durch einen Hohlzylinder ohne Öffnungen am Umfang gebildet ist. Dabei
wird die Höhe des Ringschieberzylinders entsprechend kleiner gewählt.
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Die F i g. 3 zeigt eine derartige Ausbildungsform des erfindungsgemäßen
thermostatischen Ventils, bei dem das Gehäuse 1 und der obere Deckel 3 dieselbe
Ausbildung aufweisen wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen. Der untere
Deckel 27 besitzt bei dieser Ausführungsform jedoch relativ große,
nahezu
bis an das Zentrum reichende Öffnungen 28. Der Ringschieber 29 weist keine Öffnungen
am Umfang auf, vielmehr ist seine Höhe derart bemessen, daß er in seiner obersten
Stellung unmittelbar den Durchfluß vom unteren Anschluß zum seitlichen Anschlußstutzen
freigibt. Diese Ausführungsform wird in Kühlmittelkreislaufsystemen eingesetzt,
bei denen der Zufluß des Kühlmittels von der Verbrennungskraftmaschine durch den
unteren Deckel erfolgt, der Anschluß zum Kühler am oberen Deckel vorgesehen ist
und die Kurzschlußleitung mit dem Stutzen 2 verbunden wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel
strömt somit im kalten Zustand das Kühlmittel von der Verbrennungskraftmaschine
durch die Öffnungen 28 des Deckels 27. Der Ringschieber 29 ist, da das Dehnstoffelement
12 sich noch in seiner Ruhestellung befindet, in seiner obersten Lage durch die
Rückstellfeder 15 gehalten. Zwischen seiner Unterkante 30 und dem Rand 31 des Stutzens
2 verbleibt ein entsprechend bemessener Durchflußraum, durch den das Kühlmittel
in den Stutzen 2 für die Kurzschlußleitung strömen kann. Bei entsprechender Temperaturzunahme
drückt der Dehnstoff wiederum das Gehäuse 12 des Dehnstoffelementes gegen
die Wirkung der Rückstellfeder 15 nach unten. Mit der Kante 30 verschließt nunmehr
der Ringschieber 29 die Austrittsöffnung 2. Das Kühlmittel fließt nunmehr durch
die Öffnungen 23 und die Öffnungen 5 im Deckel 3 direkt zum Kühler. Bei dieser Ausführungsform
sind keine besonderen Maßnahmen zur Aufnahme des Überlaufes notwendig, da der Bewegungsweg
des Schiebers 29 groß genug ist, um auch bei weiterer Erwärmung des Kühlmittels,
nach Verschluß derKurzschlußleitung 2, sich nach unten bewegen zu können.
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Die F i g. 4 zeigt einen Gehäuseregler mit einem erfindungsgemäßen
thermostatischen Ventileinsatz. Dieser Gehäuseregler kann in einfacher Weise dadurch
erhalten werden, daß in die Trennfugen 32 und 33 zwischen Gehäuse 1 und unterem
bzw. oberem Deckel gemäß einer Weiterbildung der Erfindung- Bördelringe 34 eingelegt
werden. Die Anschlußstutzen 35 und 36 werden dann auf die Deckel 3 bzw. 4 aufgeschoben,
und unter Einschaltung von Dichtungen 37 werden die Bördelringe 34 entsprechend
umgebördelt. So entsteht in einfacher Weise aus dem Ventileinsatz ein Gehäuseregler.
Die Durchmesser der Anschlußstutzen können den jeweiligen Kühlbedürfnissen bzw.
Einbauverhältnissen angepaßt werden. Somit ist eine große Vielfalt von Gehäusereglern
herstellbar, die sich auf einer einzigen Ausführungsform des Gehäuses aufbauen.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt. So kann die Verbindung zwischen Gehäuse 12 des Dehnstoffreglers und
den Ringschiebern 7 bzw. 29 abweichend von den gezeichneten Ausführungsformen ausgebildet
sein. Es ist also möglich, auch bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 bzw. F
i g. 3 schräge Steganordnungen vorzusehen. Die Rückstellfeder 15 kann entweder,
wie dargestellt, als Druckfeder ausgebildet und wirksam sein, es kann jedoch auch
bei entsprechend andersartiger Ausbildung der Widerlager eine Zugfeder Verwendung
finden. Die dazu nötigen konstruktiven Änderungen der Halterung des Dehnstoffelementes
12 bzw. des Kolbenstiftes 11 liegen durchaus im Rahmen der vorliegenden Erfindung.