DE1523307A1

DE1523307A1 - Umgekehrt wirkender Thermostat

Info

Publication number: DE1523307A1
Application number: DE19661523307
Authority: DE
Inventors: Drapeau Harold Burton
Original assignee: Dole Valve Co
Current assignee: Dole Valve Co
Priority date: 1965-07-02
Filing date: 1966-06-23
Publication date: 1969-11-13
Also published as: DE1523307B2; GB1122620A; US3315890A; DE1523307C3

Description

The Bole Valve Company, 6201 Qakton Street,

.Morton Grove, Illinois

Unser Zeichen: ΰ- 368

Umgekehrt wirkender Thermostat

Biese Erfindung bezieht sich auf einen umgekehrt wirkenden Thermostaten zum Steuern des Kühlmittelstromes durch einen Verbrennungsmotor und insbesondere auf einen Doppeldurchlassr-Thermostaten mit verbesserten Jüichtungs- und Steuereigenschaften.

Die beiden Haupteigenschaften, die bei einem .Fahrzeugthermostaten erwünscht sind, sind geringer Leckverlust und hone Steuerleistung. Die Notwendigkeit für das Merkmal eines geringen -Leckverlustes steht in Verbindung mit dem Wunsch, zu ermöglichen, dass ein gerade gestarteter Motor seine Betriebstemperatur so schnell wie

möglich

BAD

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möglich erreicht. Um das zu erreichen, ist ein Thermostat vorgesehen, um die Wirkung des Kühlsystems während der Aufheizperidoe zu hemmen. £s ist daher verständlich, dass, wenn ein iieckverlust zu-gelassen und dem Kühlmittel tatsächlich die Möglichkeit gegeben wird, zu diesem Zeitpunkt umzulaufen, der Thermostat in einer seiner Grundaufgaben versagt hat.

Während beim Aufheizen ein niedriger Leckverlust eine erwünschte Eigenschaft ist, ist gleichzeitig eine hohe Steuerleistung notwendig. Der Motor muss während einer Anlaufperiode nicht nur warm gehalten werden, sondern er muss auch kühl gehalten werden, wenn die Betriebstemperatur erreicht worden ist. Diese letzte Anforderung bedeutet, dass der Thermostat hoch empfindlich sein muss, um bei einer vorbestimmten Temperaturhöhe geöffnet zu werden.

Zwei Arten von Thermostaten wurden zum Erreichen der obigen Ziele entwickelt. Diese sind in der Technik als Ventil- und als Drosselthermostaten bekannt.

Der Ventilthermostat verwendet im allgemeinen ein einziges Ventilelement, das so konstruiert ist, dass es

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gegen die Richtung des StrÖmungsmittelstromes in Abhängigkeit von der ansteigenden Anlagentemperatur angehoben wird. Der Hauptvorteil dieser Konstruktion ist der geringe Leckverlust, der während der Aufwärmzeit des Motors zu erwarten ist. Dieses Ergebnis rührt direkt von der Tatsache her, dass Strömungsmitteldruck in der Kühlanlage so geleitet wird, dass er den Thermostaten achliesst und die Dichtungseigenschaft verbessert.

Wahrend jedoch der Strömungsmitteldruck das Aufsetzen eines Ventilthermostaten unterstützt, ist er in gleichem Masse und entgegengesetzt nachteilig während des Abhebens. Das hängt von der Tatsache ab, dass am Ventilkopf aufgenommener Strömungsmitteldruck die zum Abheben erforderliche Warmekraft ändert. Es kann daher festgestellt werden, dass, da der Strömungsmitteldruck in einer Fahrzeugkühlanlage dazu neigt, unvorherbestimmbar uu sein, keine hohen Steuereigensctieften von einem

Ventilthermostaten erwartet werden können.

Der Drosselthermostat beseitigt dieses in der Steuerung dadurch, dass eine Hälfte des Drosselventils in die Richtung des Strömun^smittelstromes schwingt, um die andere

Hälfte BAD

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Hälfte genau auszugleichen, die gegen die Richtung des Strömungsmittelstromes schwingt. Obwohl jedoch die Wirkung des Btrömungsmitteldruckes durch die Dcosselkonstruktion aufgehoben wird, hemmt diese Art des '.Thermostaten die hohe Dichtungseigenschaft, die zur schnellen Erwärmung bei niedrigen Temperaturen erforderlich ist.

Ea ist daher ein Ziel dieser Erfindung, einen Kühlmittelthermostaten mit den Vorteilen zu schaffen, die bisher mit dem Ventil- und mit dem Drosselthermostaten verbunden waren.

Es ist auch ein Ziel dieser Erfindung, einen Kühlmittelthermostaten mit einer hohen Steuer- und einer niedrigen Leckverlusteigenschaft zu schaffen.

Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, einen Kühlmittelthermostaten zu schaffen, der von der umgekehrt wirkenden Ventilart ist und der einen doppelten Durchlass aufweist.

Es ist ein weiteres ^iel dieser Erfindung, einen Kühlmittelthermostaten der Ventilart mit einem Hauptventil,

das

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das durch eine stromaufwärts gerichtete Ventilbewegung betätigt wird, und einem Zusatzventil zu schaffen, das durch eine stromabwärts gerichtete Ventilbewegung betätigt wird.

Diese und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigen:

!"ig. 1 eine Oberansicht des Doppeldurchlass-Thermostaten gemäss dieser Erfindung und

J?ig. 2 einen Schnitt durch den Thermostaten dieser Erfindung, der in seiner Betriebsumgebung angeordnet ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Thermostaten dieser Erfindung ist gemäss -Pig. 2 an einem Motorblock in eine Leitung eingesetzt, die zu einer Kühlereinheit führt. Dieser Thermostat ist von der Ventilart und hat daher die günstige niedrige Leckverlusteigenschaft, die während des Ahwärmens des Motors erforderlich ist. Jedoch zum Unterschied gegen bekannte Thermostaten dieser Art

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ist diese Vorrichtung mit einem zweiten oder Zusatzventilelement zum Vermindern des Strömungsmitteldruckes versehen, der dazu neigt, dem Öffnen des Thermostaten bei der vorbestimmten Temperatur entgegenzuwirken.

Gemass Fig. 2 ist der Thermostat in eine Leitung 1 eines Motorblocks 2 eingesetzt, ^in Durchlass 3 iⁿ dem .dlock 2 stent mit einem Rohrabschnitt 4- in Verbindung, der konstruiert ist zum Aufnehmen eines Gummiwasserschlauches oder dgl., um das Kühlmittel zu einem Kühler zu leiten. Das .Rohr 4 hat einen nach aussen gerichteten Flansch 5» der im allgemeinen an den Block 2 angeschraubt ist und der verwendet wird, um eine Querwand 6 in einer am Umfang des Durchlasses 3 ausgeformten Nut 7 zu befestigen, jiine Dichtung 8 ist zwischen dem Flansch 5 und dem Motorblock 2 vorgesehen, um eine Druckdichtung dazwischen sicherzustellen.

Wie oben erwähnt, werden die beiüen Ventile verwendet, um den Strom des Strömungsmittels von der Leitung 1 zu dem Rohr 4 zu steuern, und beide Ventile werden durch eine einzige Wärmeeinheit mit relativ ausdehnbaren Kraft-

eleraenten

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elementen betätigt. Die Wärmeeinheit dieser Vorrichtung besteht im allgemeinen aus einem Gehäuse 11 und einem Kraftelement 12, das aus diesem relativ ausdehnbar und so angeordnet ist, dass es infolge der Ausdehnung oder Zusammenziehung des Wärmeelementes, das in dem Gehäuse 11 enthalten ist, axial beweglich ist. Es kann daher bemerkt werden, dass, wenn das Gehäuse 11 relativ zu der Querwand 6 festgehalten wird, ansteigende Temperaturen das Kraftelement 12 in Richtung stromaufwärts pressen. Venn das Kraftelement 12 relativ zu der Querwand 6 festgehalten wird, werden auf ähnliche Weise ansteigende Temperaturen das Gehäuse in eine dichtung stromabwärts pressen. Der Thermostat dieser Erfindung arbeitet gerade auf diese Weise, nämlich das Gehäuse 11 wird festgehalten, während dem Kraftelement 12 die Möglichkeit geneben wird, sich stromaufwärts zu bewegen, um ein Druckminderventil zu öffnen. Wenn das Druckminderventil voll geöffnet 1st, wird, das Kraftelement 12 ,dann festgehalten, und das Gehäuse 11 wird stromabwärts getrieben, um einen Hauptstromdurchlass zu öffnen. Dieee Folge wird nachfolgend verständlich werden.

Zuerst

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Zuerst wird auf das iiauptventil Bezug genommen, und es kann aus J-¹'ig. 2 ersenen werden, dass die Querwand 6 einen nach oben gebogenen Hals 9 hat, um den Hauptstromdurcnlass 10 zwischen der Leitung 1 und dem Rohr 4- zu begrenzen. Das Ventilelement, das mit dem Hals zusammenarbeiten kann, um den Durchstrom des Strömungsmittels durch den Hauptdurchlass 10 zu steuern, hat ebenfalls die Form eines nach oben gebogenen Halses 13 und ist an dem Gehäuse 11 an einem inneren Bund 14-befestigt, der zwischen entgegengesetzt gerichteten Rändern 15 und 16 liegt.

Der äussere Rand 17 des ^entilelementes 13 berührt die Innenfläche des Halses 9, um eine Druckdichtung mit dieser zu bilden, und sein innerer Rand 18 ist so angeordnet, dass er einen Zusatzdurchlass 19 begrenzt, der mit der Leitung 1 durch eine Reihe von Druckminderdurchlässen 21 verbindbar ist, die an einer unteren Stützwand zwischen dem Bund 14 und dem Ventilelement 13 ausgebildet sind. Das Krafteleinent 12 erstreckt sich durch den Durchlass 19 und ist mit einem Ventilkopf verseilen, der mit dem inneren Hand 18 des Ventilelementes 13 zusammenarbeiten kann, um oen ^usatzdurchlass 19 zu schliessen. üomit ist ersichtlich, dass die bei

den

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den Ventilelemente 13 und 20 in geschlossener -.vpe sein müssen, um eine Zirkulation des btrömurigsmittels in der Anlage zu verhindern.

Um sicherzustellen, dass beide Ventile bei niedrigen Temperaturen geschlossen sind, was einer Zusammenziehung des Wärmeelementes entspricht, v/erden die Elemente 13 und 20 durch die Verwendung von ücnraubenfedern 23 bezw. 22 belastet. Die obere J'eder 22 berünrt die Itücieseite des Ventilkopfes 20, und ihr entgegengesetztes .ende stützt sicQ gegen eine mittlere dcheiüe 24 ab, aie in der Mitte eines Bügels 26 ausgeformt ist, der sich vom oberen xiand des Halses 9 aus erstreckt. Ähnlich berührt die untere ieder 23 die Kückseite 27 des Elementes 13» und ihr entgegengesetztes Ende stützt sich an der Innenfläche 28 eines unteren Rahmens 29 ab, der sich von der bnterflache des Halses 9 aus erstreckt. ~s kann daher beobacntet werden, dass die Krafteinheit im wesentlichen zwiscnen dem Bügel 26 und dem unteren Kanmen 29 durch die beiden federn 22 und 23 aufgehängt ist.

bowohl dem Gehäuse 11 als auch dem Kraftelement 12 muss die Möglichkeit gegeben werden, sich innerhalb dieser Aufhängung ausdehnen zu können, um die Ventilelemente

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elemente 13 und 20 zu betätigen. Diese Ausdehnung wird durca die Schaffung von Durchgangsöffnungen ermöglicht. Die erste derartige Öffnung 30 ist in dem unteren x-iarimen 29 axial vorgesehen, um zu ermöglichen, dass das Gehäuse 11 dort hindurehgeführt wird. Die zweite Durchgangsöffnung 32 ist in dera Bügel 26 axial zu dem Kraftelement 12 vorgesehen. Das Element 12 wird in der Öffnung 32 aufgenommen und hat die i-iogl ic hlie it, sic ti geinäss den Anforderungen des Wärmeelementes in Längsrichtung ζ u D ewe ge α,

Um dienoben beschriebene Haltewirkung zu ei-reicnen, ist die Längsbewegung des Kraftelenientes 12 in der Öffnung 32 begrenzt:, erstens durch einen radial erweiterten Gleitanscblag 33, der an seinem obersten inde ausgeformt ist_$ und zweitens durch einen v/eiteren Gleitanschlag, der an der Oberseite 34 seines unteren Schaftabschnittes ausgebildet ist. Das Kraftelement 12 ist somit wirksam begrenzt, um sich zwischen den oberen und unteren Anschlägen 33 und 3^Z*· zu bewegen.

Im Betrieb v/erden beide Vent Helene nte 13 und 20 bei niedrigen Stromungsmitteltenoeraturen in geschlossene Stellung gepresst. Wenn eine normale Motorbetriebstem-

Oer-atur

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peratur erreicht ist, beginnt sich jedoch das Wärmeelement auszudehnen, um eine !Relativbewegung zwischen dem Gehäuse 11 und dem Kraftelement 12 zu entwickeln. Um sicherzustellen, dass diese anfängliche Relativbewegung völlig auf eine stromaufwärts gerichtete Bahn gelenkt wird, wird das Gehäuse 11 mit einer Kraft nach oben gepresst, die die Abwärtskraft auf das Element 12 übersteigt. Dadurch wixd das Gehäuse 11 relativ zu der Querplatte 6 festgehalten, und das Kraftelement 12 wird veranlasst, sich in Richtung stromaufwärts zu bewegen, um den Ventilkopf 20 anzuheben und den Zusatzdurchlass 19 zu öffnen.

Bei ansteigender Temperatur wird sich das Kraftelement 12 fortschreitend in der Durchpangsoffnung 52 nach oben ausdehoen, bis die ochaftfläche J^ an der Unterfläche der mittleren Scheibe 25 anstösst. Wenn die Aufwärtsbewegung angehalten und die Wärmeausdehnung fortgesetzt wird, wird das Gehäuse 11 nach unten gegen die Feder durch die DurchgangsÖffnung 5° zurückgeschoben. Diese Abwärtsbewegung wird dann das Ventilelement 15 von der Irinenfliehe des Halses 9 fortführen, um den Hauptdurchlass lü zu öffnen.

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Es muss bemerkt werden, dass das Ventilelement 20 veranlasst wird, sich stromaufwärts zu bewegen, wobei es den Wachteil vermeidet, der charakteristisch mit dem Ventilthermostaten verbunden ist. Auch die Wirkung des Strömungsmitteldruckes an dem Element wird infolge des relativ kleinen Querschnittsbereiches verringert.

Auf diese Weise wird ein Hauptziel dieser Erfindung erreicht, das Offnen des Zusatzdurchlasses 19 durch Anheben des Ventilkopfes 20 ruft nämlich eine beträchtliche Druckminderung an der unteren Fläche des Ventilelementes 13 hervor. Danach ist die Abwärtsbewegung des Elementes 13 im wesentlichen unbehindert mit dem Ergebnis, dass die in diesem Ventilthermostat erreichbare Steuerung mit der mit einer Drosselvorrichtung erreichbaren hohen Steuerleistung vergleichbar ist.

1-atentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. .Doppeldurchlass-Thermostat zum Steuern des ötro.yes eines Strömungsmibtels durch eine Leitung, gekennzeichnet durch eine temperaturempfindlichie Krafteinheit mit ersten und zweiten relativ ausdehnbaren Kraftelementen, einen Stützbügel' zum Anordnen der wärrneempfindlichen Krafteinheit in der Leitung, ein erstes Ventilelement zum Erhöhen des Stromes des StrÖmungsmittels durch die zeitung in Abhängigkeit von einer Stromabwärtsbewegung des ersten Kraftelementes und ein zweites Ventileleinent zum Erhöhen des Stromes des Strömungsmittels durch die Leitung in Abhängigkeit von der »stromauf wärt sbewegung des zweiten Kraftelementes.

2. Thermostat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Festhalten des zweiten Kraftelemeutes während einer Stromabwärtshewepung des ersten Krafteiementes, eine Einrichtung zum Festhalten des ersten Kraftelementes während einer" dtromaufwärtsbewegung des zweiten Kraftelementes und eine Einrichtung zum Erzeugen einer Stromabwärtsbewegung des ersten Kraftelementes vor ei

ner

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ner Stromaufwärtsbewegung des zweiten Kraftelementes in Abhängigkeit von einer Erhöhung der Strömungsmitteltemperatur.

3. üoppeldurchlass-Thermostat zum Steuern des Stromes eines Strömungsmittels durch eine Leitung, dadurca gekennzeichnet, dass eine temperaturempfiualiche Krafteinheit, eine Querwand und ein Sturzbügel zum Anordnen der warmeempfindlichen Krafteinheit; Il. der Leitung vorgesenen sind, dass die Querwand einen darin aus-eformten Hauptdurchlass hat, dass die Krafteinheit ein erstes Ventilelement hafc, das mit inr verbunden ist, um mit dem Hauptdurchlass zusammenzuarbeiten, um den Strom des Strömungsmittels dort hinaurch zu steuern, dass das erste ven"cilelement einen darin ausgeformten Zusatzdurchlass hat und dass die Krafteinheit ein zweites Ventilelement aufweist, das mit ihr verbunden ist, urn mit dem Zusatzdurchlass zum Steuern des Stromes des Strömungsmittels dort hindurch zusammenzuarbeiten.

4. 'Thermostat nach Anspruch 3> gekennzeichnet durcft eine erste Einrichtung, die das ers :;e v'entilele-

ment

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ment belastet, um den ilauptdurchlass zu schliessen, und eine zweite Einrichtung, die das zweite Ventilelement' belastet, um den Zusatzdurchlass zu schliessen, wobei die erste belastende Einrichtung eine Stärke hat, die diejenige der zweiten belastenden Einrichtung übersteigt,

5. Doppeldurchlass-Thermostat zum Steuern des Stromes eines Strömungsmittels durch eine Leitung, dadurch gekennzeichnet, dass eine Querwand in der Leitung angeordnet ist, dass die Querwand einen darin ausgeformten iiauptdurchlass, einen Bügel und ein Unterteil hat, die sieh von ihren entgegengesetzten Seiten erstrecken, dass der Bügel eine darin ausgeformte Öffnung hat, die im wesentlichen mittig darin angeordnet ist, dass eine temperaturempfindliche Krafteinheit ein Gehäuse und ein relativ zu diesem ausdehnbares Kraftelement hat, dass das Kraftelement sich durch die öffnung hind ure tier streckt, um darin axial beweglich zu sein, dass Elemente zum Begrenzen der Axialbewegung des Kraftelementes in der öffnung, Elemente zum Führen des Gehäuses zur Bewegung axial zu den Hauptdurchlass und ein erstes Ventilelenient vorgesehen sind, das sich von dem

Gehäuse 909846/0312

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Gehäuse aus erstreckt, um mit dem Hauptdurchlass zum Steuern des Stromes des Strömungsmittels dort hindurch zusammenarbeiten zu können, dass das
Ventilelement einen darin ausgeformten Zusatzdurchlass hat und dass das Kraftelement sich
durch den Zusatzdurchlass hindurcherstreckt und
ein zweites \fentilelement hat, das sich von ihm
aus erstreckt, um den Strom des Strömungsmittels dort hindurch zu steuern.

6, Thermostat nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen vorgesehen sind, die das erste Ventilelement belasten, um den flauptdurchlass zu schliessen,

7. Thermostat nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch eine erste belastende Einrichtung, die das erste Ventilelement belastet, um den Hauptdurchlass zu schliessen, eine zweite belastende Einrichtung, die das zweite Ventilelement belastet, um den Zusatzdurchlass zu schliessen, wobei die erste belastende Einrichtung eine Stärke hat, die diejenige der
zweiten belastenden Einrichtung übersteigt.

8.

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8. Thermostat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente zum begrenzen der Axialbewegung des Kraftelementes in der Öffnung sich radial von dem Kraftelement aus an beiden Seiten der" Öffnung erstrecken.

9. Thermostat nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine erste belastende Einrichtung, die das erste /entilelement zum Verschliessen des Hauptdurchlasses belastet, und eine zweite belastende Einrichtung, die das zweite Ventilelement zum Verschliessen des Zusatzdurchlasses belastet, wobei die erste belastende Einrichtung eine Stärke hat, die diejenige der zweiten belastenden Einrichtung übersteigt.

10.Thermostat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventilelement so ausgerichtet ist, dass es sich infolge Anwachsens der StroraungsmitteItemperatur in Richtung stromabwärts bewegt, und dass das erste Ventilelement so ausgerichtet ist, dass es sich infolge Anwachsens der Strömungsmitteltemperatur in Kichtung stromaufwärts bewegt.

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