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Thermostatisches Element Die Erfindung betrifft ein thermostatisches
Element für ein Ventil im Kühlmittelkreislauf von Brennkraftmaschinen, bestehend
aus einem Dehnstoffgefäß, das mit Wachs gefüllt ist - vorzugsweise mit einem mit
Kupferpulver vermengten Wachs - und aus einem Stift, der längsverschiebbar in einem
das Dehnstoffgefäß nach oben abschließenden Halsteil gelagert in das Wachs eintaucht
und durch einen ihn umschließenden in einem Ringraum im Halsteil des Elements angeordneten
Gummiring mit kreisförmigem Querschnitt abgedichtet ist, wobei der Stift infolge
Erwärmung und Ausdehnung des Wachses aus dem Gehäuse herausgedrückt wird, was durch
ein Abstützen des Stiftes gegen ein ortsfestes Widerlager eine relative Verschiebung
des Dehnstoffgefäßes entgegen der Zuflußrichtung des Kühlmittels bzw. eine Öffnungsbewegung
des mit dem Dehnstoffgefäß verbundenen Ventiltellers gegenüber einem ortsfesten
Ventilsitz zur Folge hat, und wobei der Stift infolge einer Abkühlung und Schrumpfung
des Wachses durch eine auf den Ventilteller wirkende Schließfeder wieder in das
Gehäuse hineingedrückt wird.
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Die Öffnungs- und Schließbewegungen des Ventils finden bei einem teils
festen, teils flüssigen Zustand des Wachses statt, weil das Wachs eine Zusammensetzung
hat, bei der es innerhalb eines größeren Temperaturbereiches, der seine Grenzen
oberhalb und unterhalb der vorgegebenen Öffnungstemperatur des Ventils hat, vom
festen in den flüssigen Zustand übergeht. Die ringförmige Dichtung im Halsteil verhindert
das Entweichen des Wachses entlang der Stiftoberfläche. Zu diesem Zweck kann der
Stift von einem Ring bekannter Art mit kreisförmigem Querschnitt, aus gummiartigem
Werkstoff bestehend, umschlossen sein, wobei der Gummiring seinerseits in einer
allseitig geschlossenen Ringkammer im oberen Bereich des Halsteiles angeordnet ist.
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Bei einer solchen Anordnung traten Schwierigkeiten auf, sobald man
dem Wachs zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit Kupferpulver in feiner Verteilung
beimengte. Infolge der guten Wärmeleitfähigkeit des metallischen Elementgehäuses
- insbesondere des überwiegend auf der Abflußseite des Ventils befindlichen Halsteiles
mit der engen Stiftführung - erstarrte das Wachs, das den Stift in sehr dünnem Film
- auch in seiner zwischen Dehnstoffgefäß und Ringkammer vorhandenen Lagerung - umgab,
bei Abkühlung des Kühlmittels auf der Abflußseite des Ventils sehr viel früher als
das Wachs im Dehnstoffgefäß auf der Zuflußseite des Ventils. Hierdurch wurde der
Druckausgleich behindert und der Gummiring zu stark beansprucht. Der Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, ein thermostatisches Ventil der eingangs geschilderten Art
zu schaffen, bei dem die geschilderten Mängel vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ringraum
auf der einen Seite in das Dehnstoffgefäß mündet und auf der anderen Seite durch
eine - vorzugsweise ebene - Kreisringfläche des Halsteiles abgeschlossen ist und
daß in diesem, den oberen Teil der Dehnstoffkammer bildenden Ringraum der sich gegen
die Kreisringfläche legende Gummiring gelagert ist.
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Es entfällt- also eine besondere Trennwand zwischen Ringraum und Dehnstoffgefäß
und daher auch der als unvorteilhaft erkannte enge Ringspalt, in dem das Wachs vorzeitig.
erstarren muß. Diese Gestaltung bringt außerdem fertigungstechnische Vorteile.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Gummiring etwa in
der Ebene des mit dem Dehnstoffgefäß am Halsteil verbundenen Ventiltellers angeordnet,
d. h. in der Ebene, die die Zuflußseite von der Abflußseite des Kühlmittels trennt.
Dabei kann der Ventilteller sowohl als besonderes Teil mit dem Halsteil des Dehnstoffgefäßes
verbunden, als auch mit diesem einstückig gefertigt sein.
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Erfindungsgemäß kann der Gummring auch unterhalb der Trennebene bzw.
auf der Kühlmittelzuflußseite angeordnet sein.
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In beiden Fällen werden für den wachsgefüllten Innenraum des Elements,
der nach oben durch den erwähnten Gummring abgeschlossen ist, jene Stellen vermieden,
an denen das Wachs durch zu frühe Erstarrung die Funktion des Elements beeinträchtigen
kann.
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Es hat sich herausgestellt, daß der im Vergleich zu der allgemeinen
Anschauung nur unvollkommen gelagerte und nicht besonders nach unten abgestützte
Gummiring in bester Weise seine Funktion erfüllt, dabei an Ort und Stelle bleibt
und nicht verschleißt.
In besonderen Fällen sind in dem Ringraum
erfindungsgemäß zwei unmittelbar hintereinander angeordnete und sich berührende
Gummiringe angeordnet.
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Auch kann eine vorhandene Konstruktion eines thermostatischen Elements,
bei der innen im oberen Bereich des Halsteiles - auf der Kühhnittelabflußseite -
eine zylindrische Durchmessererweiterung vorgesehen ist, die eine den Stift umgebende
Ringkammer bildet, wobei in dieser Kammer rechteckigen Querschnitts ein den Stift
umschließender Gummiring kreisförmigen Querschnitts mit Spiel in axialer Richtung
gelagert ist, im Sinne der vorliegenden Erfindung den besonderen Betriebsbedingungen
bei der Verwendung eines mit Kupferpulver vermengten Wachses angepaßt werden, indem
zusätzlich eine der der Erfindung entsprechende, zum Dehnstoffgefäß offene Ringkammer
mit einem den Stift umschließenden Gummiring vorgesehen wird. Der letztgenannte
Ring hat dabei die eigentliche Dichtung zu übernehmen, während der am oberen Abschnitt
des Halsteiles in der geschlossenen Kammer befindliche Gummiring hauptsächlich die
Berührung des innenliegenden Gummiringes mit eventuell eindringendem Kühlmittel
verhindert. Dieser obere Ring ist dabei druckentlastet.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt A b b. 1 ein thermostatisches
Element gemäß der Erfindung mit einem Gummiring in einem offenen Ringraum im Bereich
der Trennebene zwischen Kühlmittelzufluß- und -abflußseite, dargestellt als Bestandteil
eines thermostatischen Ventils, A b b. 2 das thermostatische Element der F i g.
1, jedoch mit zwei Gummiringen, A b b. 3 die Anordnung eines Gummiringes auf der
Kühlmittelflußseite, also unterhalb der durch den Ventilteller gebildeten Ebene,
wobei das Halsteil des thermostatischen Elements besonders kurz und nicht auf die
Kühlmittelabflußseite ausgedehnt ist, und A b b. 4 die erfindungsgemäße Anpassung
einer vorhandenen Konstruktion, bei der zusätzlich zu einem Gummiring in einem geschlossenen
Ringraum ein weiterer Gummiring in eine der Erfindung entsprechenden, zum Dehnstoffgefäß
hin offenen Ringraum angeordnet ist.
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Im einzelnen zeigt die A b b. 1 ein eingebautes thermostatisches Ventil
mit einem aus Messing gefertigten Dehnstoffgefäß 1 von hohlzylindrischer Grundform,
das in seinem Innenraum bzw. in der Dehnstoffkammer 3 eine mit feinem Kupferpulver
vermengte Wachsfüllung ganz bestimmter Zusammensetzung birgt. Ein eingebördelter
Boden verschließt die untere Stirnseite des Dehnstoffgefäßes 1, das nach oben in
ein Halsteil 1 a mit geringem Innendurchmesser übergeht. Von oben ragt ein längsverschiebbarer,
im Halsteil 1 a des Dehnstoffgefäßes 1 geführter Stift 2 in die Dehnstoffkammer
3 hinein, die nach oben in den Ringraum 3 a mündet. In diesem Ringraum 3 a ist ein
Gummiring 4 mit kreisförmigem Querschnitt angeordnet, der den Stift2 abdichtend
umschließt. Der Außendurchmesser des Ringraumes 3 a entspricht dabei etwa dem Außendurchmesser
des Gummiringes 4.
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Der Gummiring 4 legt sich von unten gegen die obere Kreisringfläche
1 b und verhindert ein Austreten des Wachses entlang der Stiftoberfläche. An seinem
äußeren Umfang trägt das Dehnstoffgefäß 1 an seinem. Halsteil 1 a einen Ventilteller
5 aus Kunststoff, der etwa in der Ebene der oberen Kreisringfläche 1 b des Ringraumes
3 a und des Gummiringes 4
angeordnet ist und der die untere Zuflußseite des
Kühlmittels von der oberen Abflußseite trennt. Der Ventilteller 5 liegt an einem
Bund des Dehnstoffgefäßes 1 an und wird von oben durch eine Bördelung des Halsteiles
1 a gehalten, wobei ein Metallring zwischengelegt ist.
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Bei der Ausführung nach Ab b. 2 sind an Stelle des einen Gummiringes
4 der A b b. 1 zwei hintereinander angeordnete und sich berührende Gummiringe 4
und 4' gleichen Durchmessers vorgesehen. Die A b b. 3 zeigt die Anordnung eines
einzigen Gummiringes 4 in einem besonders kurzen Ringraum 3 a, der unterhalb der
Ebene des Ventiltellers 1 c endet. Der Ventilteller 1 c ist hier einstückig
mit dem Halsteil 1 a des Dehnstoffgefäßes 1 verbunden. Das gesamte Dehnstoffgefäß
1 einschließlich Halsteil 1 a ist auf der Zuflußseite des Kühlmittels angeordnet.
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In der A b b. 4 ist eine vorhandene Konstruktion eines thermostatischen
Elements der erfindungsgemäßen Anordnung angepaßt worden. Oberhalb des Ringraumes
3 a ist ein weiterer Ringraum 7 vorhanden, der durch einen Ringsteg 8 von dem Ringraum
3 a getrennt ist und der ohne Verengung an der oberen Stirnseite des Halsteiles
1a mündet. Das Halsteil 1 a wird hier von einer Kappe 9 übergriffen, die. mit dem
Halsteil 1 a durch Bördelung fest verbunden ist und eine zentrale Führungsöffnung
für den Stift 2 aufweist. In dem Ringraum 7 ist ebenfalls ein Gununiring 6 angeordnet,
der die gleichen Abmessungen wie der Gummiring 4 des Ringraumes 3 a hat. Der obere
Gummiring 6 besitzt in dem Ringraum 7 ein geringes axiales Spiel.