DE1476325A1 - Einrichtung zur thermostatischen Kuehlwasserregelung - Google Patents

Description

• "Einrichtung zur thermostatischen Kühlwasserregelung"

  Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur thermostatischen

  Kühlwasserregelung vorzugsweise für Kraftfahrzeuge mit einem

  unter Temperaturanstieg den vollen Kühlerkreislauf öfenden

  Ventil. -

  Die Aufgabe einer Kühlwasserregelung besteht darin, die Kühl-

  wasserdurchflussmenge durch den Kühler eines Verbrennungsmo-

  tors oder dergleichen in Abhängigkeit von der Kühlwassertempe-

  ratur zu regeln. Im allgemeinen erfolgt@dese Regelung derart,

  dass bei kaltem Motor, doh. wenn das Kühlwasser die gewünschte

  Betriebstemperatur noch nicht erreicht hat, die Zeitung zwi-

  schen Motor und Kühler durch ein Voentil abgesperrt ist und das

  Kühlwasser über einen Kurzschluss unter Umgehung des Kühlers

  umgewälzt wird. Wird die Betriebstemperatur des Kühlwassers

  (Kühlmediums) und damit die sogenannte Öffnungstemperatur des

  Kühlwasserreglers erreicht, so gibt dieser den Leitungsquer-

  schnitt mit steigender Temperatur zum Kühler hin frei. Bei einem

  kurzschlußsteuerndem Kühlwasserregle-r'sehliesst im gleichem

  Maß die Kurzschlußleitung zum Motor, wie das Hauptventil sich

  öffnet

  Bei den neueren Kühlkreisläufen ist es notwendig, dass ein sogenannter dichter Kühlwasserregler verwendet wird, d.h, dass das Hauptventil des Kühlwasserreglers vor Erreichen der Regeltemperatur so dicht ist, dass eine möglichst geringe :Deckwassermenge zum Kt-ihler hin auftritt. Diese Dichtheit des -Kühlwasserreglers bringt jedoch den großen !ach-h,ail mit sich, dass die Entlüftung Ces desa=tten KühlsysteLns beim Auffüllen desselben sehr schvzierig, wenn nicht überhaupt unmöglich ist. Die "bisher verwdndete Entlüftungsmöglichkeit, in form eines 7n-tl,üftun,;sloches in der P#eglergrundplatte oder im Ven=tilteller wirkt sich bei dien neueren Kühlwasserkreisläufen ungünstig aus, dao diese Öffnung dauernd Leckwasser austreten lässt.
• Es ist ferner bekannt, an der höchsten Stelle einer Überbrückungsleitung ein Entlüftungsventil das zur schnelleren Entlüftung bcira. Auffüllen und Ablassen des Kailwassers dient, wobei z.B. als Ventil eine Kugel dient, die die :^ntlüftungsausgan.Qsbohrung bei ansteigendem Kühlwasserdruck selbsttätig verschliesst. Diese Einrichtung ist jedoch praktisch unabhängig von der Kühlwassertemperatur und lediglich abhängig vom Kühlwasserdruck. Bei einer anderen bekannten Einrichtung wird das Entlüftungsloch im Ventilrahmen oder Ventilteller auf der dem Kühleranschluss entgegengesetzten Seite durch ein Schließelement abgedeckt. Das Schließelement kann aus einer dünnen Blattfeder bestehen, die das Entlüftungsloch bei ansteigendem Kühlwasserdruck und/oder bei steigender Kühlwassertemperatur verschliesst. Die bekannten Einrichtungen weisen jedoch wesentliche Nachteile auf und haben sich daher in der Praxis nicht bewährt. . Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur thermostatischen Kühlwasßerregelung zu schaffen, welche die beiden divergierenden Forderungen nach einem dichten Kiihlwasserregier und nach guter Entlüftungsmöglichkeit in einfacher Weise erfüllt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit Hilfe eines Thermostaten dadurch gelöst, dass ein thermostatisch gesteuertes Entlüftungsventil vorgesehen ist, dessen Öffnungsbereich wesentlich tiefer liegt, als die öffnungstemperatur des Kühlwasserthermrö staten a Dadurch wird erreicht, dass die Entlüftung des Kühlkreislaufes in einer genau definierten Temperaturspanne vorgenommen wird, und zwar noch in dem Bereich, in dem die Kühlwassertemperatur unterhalb der Betriebstemperatur des Motors liegt. Das erfindungsgemäss vorgesehene theyy-:ostatisch gesteuerte Entlüftungsventil schliesst eine Uberbrückungsleitung um den Kühlwasserregler mit steigender Temperatur, im Gegensatz zum eigentlichenlKühlwasserregler, der mit steigender Temperatur beim Erreichen der Betriebstemperatur diese Verbindung öffnet. Die Unterschiede der beiden Arbeitsbe.6 reiche vbn Entlüftungsventil und Kühlwasserregler sichern ein rasches Erreichen der Betriebstemperatur des Motors. Da die Beheizung der Fahrzeuge, speziell solche mit kompliziertem Kühlsystem , im Winter auch über das Kühlwasser des Motors erfolgte ist es auch .aus diesem Grunde von großer Bedeutung, dass so wenig Wärmeeinheiten Wie möglich über eine Leckwasserbohrung bzw. über die an. deren Stelle tretende thermostatische tntlüftung verloren gehen.' Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wind als thermostatsches Entlüftungsventil ein Dehnstoffregler verwendet: Es ist ;jedoch auch möglich, einen Gasdruck-Thermostaten dazu vorzusehen. Das thermostatische Entlüftungsventil kann so ausgelegt werden, dass z-. B. Kühlwassertemperaturen von ca. -3o bis ca. +2o °C das Entlüftungsventil geschlossen, bei eaa +2o bis +3o°C bzw. beire normalen Kaltwasser-Zeitungswasserbereich geöffnet und ab ca. +3ooC wieder geschlossen. ist. Somit ist bei tiefen Wintertemperaturen eine schnellere Aufheizung des Kühlwassers eines Verbrennungsmotors möglich. Der Einbau des erfindungsgemäss thermostatisch gesteuerten Entlüftungsventils kann z.B. in das Gehäuse eines Kühlwasserreglers vorgesehen werden. Ebenso ist es möglich, dieses Entlüftungsventil auch in Kühlwasserreglern mit mehreren Thermostateinsätzen, mit oder ohne Bypassregelung zu verwenden. Soll die neue Entlüftung bei einer bereits vorhandenen Kühlwasseranlage "gewendet werden, dann kann es zweckmässig sein, das thermostatische Entlüftungsventil in einer Umgehungsleitung zum Kühlwasserthermostaten anzuordnen.
• In den meisten Fällen wird das thermostatische Element des Entlüftungsventils so in einem Kühlwasserregler angeordnet, dass es vom Motoraustrittswasser ständig umspült ist. Es ist jedoch auch möglich, das genannte thermostatische Element so in einem Kühlwasserregler anzuordnen, dass es von der Kühlerseite her mit Wag ser umspült wird. Um eine Entlüftung huch bei warmen Motor und kalter Kühlwasserauffüllung sicherzustellen, d.h. bei eihem Betriebszustand, bei dem zufolge der Kühlwassertemperatur das Entlüftungsventil geschlossen ist, wird zweckmässigerweise ein Entlüftungsventil im Oberteil des Kühlwasserreglers und ein umgekehrt angeordnetes Entlüftungsventil im Unterteil vorgesehen. Dadurch wird sichergestellt, dass bei Zuführung kalten Kühlwassers in den warmen Kühlwasserkreislauf die Entlüftungsleitung kurzzeitig geöffnet wird un.cino einwandfreie Entlüftung erfolgt. Durch die erfindungsgemässe Einrichtung werden somit die Nachteile der bisher bekannten Kühlwasserregelung vermieden und eine einwandfreie Entlüftung des Motors bei Kühlwasserauffüllung erzielt. Auch ergibt sich ein schnelleres und besseres Aufheizen des Motors auf Betriebstemperatur durch Wegfall der Leckwasserbohreng bzwo der bisher verwendeten Entlüftungskerbe. Dadurch, dass die leckwassermenge nahezu auf Null gehalten werden kann, ergibt sich eine gleichmässigere Temperaturhaltung bei Talfahrt und geschobener Maschine. Durch den Einbau des thermostatisehen Entlüftungsventils als DIebenschlussventil tritt keine Erhöhung des Durehflusswiderstandes auf, denn das Ventil liegt nicht im Kühlwasserhauptstrom wobei eine Anordnung im Kühlwasserhauptsystem ebenfalls möglich wäre.. Die Druckunabhängigkeit vom Druck im Kühlwassersystem wird durch Verwendung eines druckfesten Dehnstoffelementes erzielt. Da diese Elemente relativ hohe Schließkräfte ausüben, ist eine einwandfreie Abdichtung der geschlossenen Entlüftung gewährleistet.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch Ausführungsbeispiele darstellt. Dabei zeigt.
• Fig. 1 schematisch einen Sicherheits-Kühlwasserregler mit dem erfindungsgemässen Entlüftungsventil, Fig. 2 einen Teil des Kühlwasserreglers nach Fig. 'I im schnitt, Fig9 3 einen Schnitt durch das Entlüftungsventil selbst, uni Fig4 4 einen weiteren Schnitt längs der Linie III-III der Figo 3 0 Im Reglergehäuse `I, z.B. aus Metall-- oder Kunststoffspritzguss, ist ein an siciL bekanntes - thermoetatisch gesteuertes Ventil 2 vorgesehen, das bei einer Kühlwassertemperatur unterhalb seiner Öffnungstemperatur den Kühlwasserkreislauf vom Motor zum-Kühler verschliesst bzw. die Öffnung 3, welche den mit dem Motorauslass verbundenen Teilraum des Kühlwasserreglers mit der-Kurzschluss-

  leitung 4 verbindet. Beim Erreichen der Betriebstemperatur wird

  die

  die Öffnung 3 in zunehmendem Maße verschlossen und/Öffnung 5 in

  der Trennwand freigegeben,wdass das vom Motor kommende Kühlwasser über einen Auslasstutzen 7' zum Kühler fliessen kann.
• Der in Figo 1 dargestellte Regler ist in Form eines dichten Reglers ausgebildet-, bei dem also keine Entlüftungsöffnung im Ventilteller oder im Reglerrahmen vorgesehen sind. Zur Entlüftung dient das erfindungsgemäss in einer Umgehungsleitung angeordnete thermostatische Entlüftungsventil B.
• Das Arbeitselement 9 stützt sich auf eine Feder 10 ab, die wie-Serum auf einem Widerlager 11 aufruht. Eine als Ventilelement ausgebildete Abstützhülse 12 verschliesst .in der einen Endstellung durch Aufliegen auf eine rein metallische Dichtfläche, oder wie in Fig. 2 dargestellt, eine elastische Dichtfläche 13, den Durchflussweg des Wassers bzw. der Luft über die Kanäle 14 und die Bohrung 15 zum Kühler. Oberhalb des ÖffnungsbereicY'es ,liegt das Ventilelement 12 auf einer Dichtfläche 16 auf und unterbricht an dieser Stelle den Durchfluss des Wassers. Der Thermostatkolben 17 bewegt sich innerhalb des Öffnungsbereiches nach oben gegen die Wirkung einer Rückstellfeder 18:. Sobald der Kolben 17 keinen weiteren Weg in Richtung nach oben durchführen kann, .wird ein evtl. weiterer Hub durch die Überlauffeder 18 aufgenommen. Der Umgehungskanal ist zweckmässig durch eine Mutter 19 verschlossen, nach deren Entfernung das Element 9 von aussen zugänglich wird.

  Um eine gegenzetIge Stör.ng oder ÜbeT'schneiduzg zwischen

  Kühlwasserre-gler, nämlich Thermostaten 2 einer Bits und itiü-

  tungsventils 8 andererseits zu vermeiden, sind die beiden Arbtits-

  bereiche weit ausenanderliegend gew#ählto

  Eine erfindungsgemässe Elinrichtung, wie sie in den. Ausfübrungg-

  Beispielen dargestellt ist, arbeitet dabei folgendermaßen:: 3m

  Kaltzustand des Motors bzw. des Kühlwassers ist die Öffnung 5 ge=

  schlossen, während die Kurzschlussöffnung 3 offen ist. Unterhalb

  eines bestimmten Temperaturbereiches, beispielsweise unterhalb

  +500 ist der Kolben 17 des 'Entlüftungsventils in seiner untersten

  Stellung und die Hülse 12 verschliesst durch Auflage auf die

  Dichtung 13 den Entlüftungekurzschlussweg für das vom Motor kom-

  mende, noch kalte Kühlwasser. Durch den. Kurzschlussbetrieb er-

  °,rärmt sich der Motor und das Kühlwasser relativ rasch. Mit stei-

  gender Temperatur bewegt sich der Kolben 17 mit der Hülse 12 nach

  oben und gibt die untere Ventilöffnung frei. Dadurch ist die Um-,

  gehungsleitux.g geöffnet und die Entlüftung des Kühlerkreislaufes

  kann vorgenommen werden. Mit steigender Kühlwassertemperatur be-

  wegt sich der Kolben17 weiter nach oben..Beim Erreichen einer be-

  stimmten Grenztemperatur, beispielsweise ca. +300G liegt die

  Hülse 12 auf der Dichtungsfläche 16 auf und verschliesst somit

  die obere Öffnung der Kurzschlussleitung. Ein Austritt des Kühl.-

  wassern über die Umgehungsleitung zum Kühler ist damit verhindert.

  Bei weiterer Erwärmung des Motors und des Kühlwassers wird

  schliesslich die Temperatur erreicht, bei der der Kühlwasserreglel

  zu arbeiten beginnt, doho die Kurzschlussöffnung 3 schliesst,

  während die Öffnung 5 geöffnet wird. Dieser Vorgang kann bei-

  spielsweise bei einer Kühlwassertemperatur von 7900 einsetzen:

  und das thermostatische Element 2 .kann so bemessen sein, dass

  bei 9400 der Kühiwasserregler voll geöffnet und der Kurzschluss

  vollständig geschlossen ist. Zwar versucht sich der Kolben 17 des Entlüftungsventils weiter nach oben zu bewegen, doch wird dem durch den@Ventilsitz ein entsprechender-Widerstand entgegengesetzt, sodass sich-die Ausdehnung des Dehast.o.ffreglers ledig= . lieh auf die Feder 18 auswirkt. In gleiche Richtung wirkt auch die Feder 1o, die eine Bewegung des Thermostaten 9, bei großem Druck, nach unten in gewissem Maße gestattet. Bei demdargestellten Ausführungsbeispiel wird das Entlüftungsventil dauernd von unten vom Motoraustrittswasser umspült. Abweichend von der dargestellten Ausführungsform kann auch die Einrichtung gerade umgekehrt,angeordnet werden, dt sodass das Element 9 von der Kühlerseite her mit Wasser umspült wird. Diese Anordnung ermöglicht ein Auffüllen des Kühlwassers auch dann, wenn das Kühlwasser im Motorkreislauf bereits eine höhere Temperatur, als die obere Schließtemperatur des Elementes 9 beträgt, erreicht hat. Da das neu zuzuführende Kühlwasser im allgemeinen eine Temperatur unter -3o0 aufweist, wird bei Umspülung des Elementes 9 von der Kühlerseite her der Durchfluss geöffnet und die Entlüftung kann ordnungsgemäss durchgeführt werden. Soll beispielsweise eine Nachfüllung des Kühlerinhaltes bzw. des Kühlmediums bei allen praktisch in Betracht kommenden Temperaturbereichen mit derselben vorteilhaften Entlüftungswirkung erzielt werden, dann werden zweckmässig zwei Umgehungswege vorgesehen, bei denen entgegengesetzt arbeitende Entlüftungsventile eingesetzt sind.
• Es ist auch möglich, das thermostatische Entlüftungsventil als Zusatzgerät für normale Regler in eine zusätzliche Umgehungsleitung einzubauen, sodass keine Abänderung des Kühlwasserreglers erforderlich ist. Bei neuen Anlagen wird jedoch vorteilhafter Woise das Entlüftungsventil gleich im Gehäuse des Kühlwasserreglers mit untergebracht.

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  ventil:s kann je nach den l#etxebne,ordeTnzssen erfolgen, we-

  Sentlich ist.e.3:g'b.@ düse de`s7'CCZ'1 ent,sprethiei$ ,

  tiefer liegt als die ö f fnungstemperatur des Kühlwas se rreg1ers

  Das Reglergehäuse `I kann. rtrarteilhafterweise dabei so ausgebildet

  seine dass mehrere chlü.s:se 4vorhand,en .sind, von denen wahlweise

  einer mit der Kurzschlussleitung verbunden wird. Die übrigen

  Anschlüsse sind. dabei blind bzw.. -verschlossen. Sie dienen dazu.,

  ein einheitliches Reglergehäuse 1 an verschiedene konstruktive

  Verhältnisse leicht. anzupassen. Auch kann die Einrichtung so

  ausgebildet werden, dass Stutzen vorgesehen werden, von denen

  normalerweise ein Stutzen '71 tatsächlich angebracht ist, während

  für die anderen Anbringungsmöglichkeiten vorgesehen sind.

  Neben den beschriebenen Temperaturbereichen können im Rahmen der

  Erfindung auch andere Öffnungs- bzw. Schließtemperaturen für

  die Regler festgelegt werden. Es ist ferner möglich, verschie-

  dene Kombinationen von Temperaturberpichen vorzusehen.

Claims (1)

1. Pa+,ent;aLlarüch ,. Znrichtung zur thexmostat%schen Kühlwasserreglung, Vorzugs- weise für Kraftfähr.z"e'axge". .geke-nnzeidhnet durch ein the.rmo.statisch ;gesteuertes Entlüftungsventil" de:s:sen -Öffnungsbereich wesentlich tiefer liegt als die üffnua.gstempexatux :des Kühlwas:serthermostatsn. 2. Kühlwasserregelung nach .Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Dehnstaffregler als thermoztatisches E#ntlüftungsventfl,o 3. Kühlwasserreglelung nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch die Verwendung eines Gasdruck- Thermostaten zur Steuerung des Ent- lüftungsventils. 4. aWhlwasserregelung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch ge- kennzeichnet, dass das thermostatische Entlüftungsventil in das Gehäuse eines Kühlwasserreglers eingebaut ist. 5. Kühlwasserregelung nach einem oder mehreren der Ansprüche I- bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einbau in einen Sicher- heits-Kühlwasserregler mit mehreren Thermostateinsätzen erfolgt. . Kühlwasserregelung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass das thermostatische Entlüftungsventil in einer Um- gehungsleitung zum Kühlwasserthermostaten angeordnet ist. 7. Kühlwasserreglung nach Anspruch 1 und 4 oder 5, dadurch ge-' kennzeichnet, dass das thermostatische Element des Entlüftungs- ventils im Unterteil des Kühlwasserreglers angeordnet und vom Mo- toraustrittswasser umspült wgxdx ist. S. Kühlwasserregelung nach Anspruch 1- und Anspruch 4 oder 5, da- durch gekennzeichnet, dass das. thermostatische Element des En.t- lüftungsventils imOberteil des Kühlwasserreglers angeordnet und von der Kühlerseite her, mit Hasser umspült- ist. 9. Kühiwasserregelung nach Anspruch 1 und 4 oder 5, gekennzeichnet durch je ein thermostatisches Element im Ober- und Unterteil des Kühlwasserreglers. - 1o. Kühlwasserreglung nach .Anspruch 1 und einem oder me*hreren der folgendeng dadurch gekennzeichnet, dass das thermostatische Ent- lüftungsventil bis zu einer Kühlwassertemperatur von ca. f500 ge- schlossen, von ca i#5 o bis ca +30.0G geöffnet und über ca +300 wieder geschlossen ist.