DE1576699A1 - Temperaturregler - Google Patents

Description

• "Temperaturreglers' Die Erfindung bezieht sich auf einen Temperaturregler (Thermostat), der in einem Kühlmitteidurchlaß angeordnet ist, und sie betrifft. insbesondere einen Temperaturregier zur Verwendung in einem Fahrzeug-Kühlsystem.
• Im allgemeinen sind derartige Temperaturregler oder Thermostaten im Kühlmitteldurchlaß mit Hilfe seiner Zwischenwand mit einer in ihr ausgebildeten Öffnung angebracht, wobei ein Hauptventil an einem auf Wärme ansprechenden Stellglied befestigt, una mit dem Hauptventil ein Nebenrücklaufventil verbunden ist. Das auf Wärme ansprechende Stellglied besteht aus einem bewegliehen Körper, der ein dehnbares Material enthält, wo-, bei 'der Ventilkörper mit dem beweglichen Körper bei Ausdehnung oder der Kontraktion dieses ausdehnbaren Materials eine lineare Bewegung ausführt. Das Hauptventil steuert den Kühlmittelfluß durch die in der Zwischenwand angeordnete Öffnung, während das Nebenrücxiaufventii den Kühlmittelfluß (unmittelbar) in die geöffnete Nebenrücxlaufleitung des vorerwähnten Kühimitteidurchlasses hinein steuert. Bei einer Kühlvorriditung eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, enthält der Kühimitteldurchlaß .eine aus dem Motorblock kommende Auslaßleitung für das Kühlmittel, eine in den Kühler führende Kühlmittelzuführleitung und eine mit einer Wasserpumpe in Verbindung stehende Nebenrücklauf-. Leitung. Die Öffnung der Zwischenwand steht mit der Zuführleitung in Verbindung, um Kühlmitte- aus der Auslaß-,eitung dem Kühler zuzuführen. Wenn die Temperatur des den Temperaturregler umgebenden Kühimitteis ziemlich niedrig ist, bewirkt das Hauptventil das Schließen der Öffnung der Zwischenwand und hält das Nebenrücklaufventil die Nebenrücklaufleitung in geöffnetem Zustand. In diesem Falle fließt das Kühlmitte-, aus der Auslaßleltung ausschließlich in die Nebenrücklauf-Leitung. Wenn jedoch die Temperatur des Kühlmittels ansteigt, verstellt sich das Stellglied infolge der Ausdehnung des in ihm enthaltenden wärmedehnbaren Materials, so daß das Hauptventil die Öffnung der Zwischenwanc. freigibt, während das Nebenrücklaufventil die Nebe.nrücklaufleiturig schließt.

  Gewöhnlich ist in dem vorerwähnten Kühlmitteidurcnlaß

  der Durchmesser des Nebenrücklaufventils so gewählt, daß

  er kleiner ist :als der Durchmesser der Auslaßleitung' wäh-

  rena der Durchmesser des Hauptventils des Temperaturreglers

  `fast gleich dem Durchmesser des Nebenrücxlaut'ventils ist.

  Auf Gruna dieser Anordnung schließt das Hauptventils, so-

  fern-die Temperatur des Kühlmittels von einem hohen Wert

  auf eigen niedrigen Wert absinkt die Öffnung der Zwischen-

  wand und das Nebenrücklauventil öffnet. die Nebenrücklauf-

  leitung, wobei der Kühlmittestfom in der Nebenrücxläuf-

  letung mit kleinerem Durchmesser einen Wiuerstana über-

  winden muß, so daß sicn der Kühimittedruck in dem Kühl-

  mitteldurchiaß zwischen dem Hauptventil una aem lv"ebenrücK-

  Laufventil erhöht. Zu diesem Zeitpunkt ist der Kütii.mitte.L-

  druüx in der ZuführLeitung zum Kühler im Vergleicr_ zu dem

  Kühlmi'tteidrucK zwischen dem Hauptventil-und: dem Nebenrück-

  laufventi£ ziemlich- niedrig. Auf wund dieses Unterscc.iedes im

  Kühlmitteldruck wrxt -auf das Hauptventil eine in Scr.lieij-

  richturig der-Öffnung aer Zwischenwand i ieget-ide Kraft, wü-

  durch das Hauptventil, zu einem früheren Zeitpunkt als zu

  seiner Soll-Schließzeit geschossen wird. Der zwischen aen

  beidea:l:@c@ien des Nebenriicklaufverti-s entstehende DrucK-

  unterscniea ist geringer als der vorerwähnte Drucxcanter-

  schied und verhindert daher nicr:t, dass das Hauptventil. öeT

  schossen wird.

  Wenn die Kühlmitteltemperatur steigt, bis das Hauptventil, t eine zum Freigeben der Öffnung der Zwischenwand 'ausreichende Temperatur erreicht hat, wird das Hauptventil die Öffnung nicht freigeben, weil der vorerwähnte Druckunterschied so groß ist, daß er auf das Hauptventil eine Kraft ausübt, so daß eine zeitliche Verzögerung am Hauptventil zur Freigabe der Öffnung der Zwischenwand auftritt. Auf Grund dieser Verzögerung wird die Öffnungstemperatur für das Hauptventil um einen nicht vernachlässigbaren Betrag erhöht, so daß keine einwandfreie Steuerung der Temperatur des Kühlmittels gewährleistet ist und darüber hinaus ein Pendeln (hunting) des Hauptventils. eintritt. Wenn sich das Hau,itventil nämlich zu öffnen beginnt, wird der vorerwähnte Druckunterschied plötzlich ganz aufgehoben-und das Hauptventil öffnet sich. rasch, so daß dem Kühler eine große Kühlmittelmenge auf einerval zugeführt und das Kühlmittel zu stark gekühlt una folglich das Hauptventil wieder. rasch geschlossen wird, so daß das Kühlmittel wiederholt überhitzt wird, wodurch-der Temperaturregler auf die Dauer Schaden erleidet. Zum Beheben a11 dieser, durch einen solchen Druckunterschied auf den Temperaturregler einwirkenden schwdlichen Einflüsse hat man@hm Hauptventil schon eine Abflußöffnung mit ziemlich großem 4uerschnitt ausgebildet. Die Anordnung einer solchen Abflußöffnung führt jedoch überlicherweise zu einem zeitlichen Nachhinken beim Aufheizen der Kraftmaschine oder zu einem unterhülten (Rover-cooled") . Z_us.t$nd.-;mt schädlichen Auswirkungen auf die Kraftmaschine. -:, _: k°.- Die der Erei.:ndung zugrundeliegende Aufgabe ist in der Schaffung eines in dem Kühlmitteldurchlaß angeordneten Temperaturreglers zu sehen, bei dem die schädlichen Auswirkungen vermieden werden, die durch den anozmalen -Druck des den Temperaturregler umgebenden Kühlmittels gegeben sind.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Temperaturreglers im Durchlaß für einen Kühlmittelstrom; der ein Hauptventil und ein Nebenrücklaufventil: besitzt; die jeweils eine solche vorbestimmte Qüerschnittsfläche haben,: daß sie ausreicht, um die Krafteinwirkung auf -das Hauptventil infolge des vorerwähnten anomalen Kühlmitteldpucks zu beseitigen:.
• Erfindungsgemäß. besitzt der in dem Kühlmitteldurchlaß angeordnete Temperaturregler zum Erreichen der vor-erwähnten Ziele der Erfindung ein Hauptventil und en Nebenrücklaufventil mit einem größeren Durchmesser als der Durchmesser einer Nebenrücklaufleitung, wobei sowohl das Hauptventil als auch das Nebenrücklaufventil- Querschnittsflächen haben, die gemäß der nachstehenden Formel Ac x 421-P1 . '@ Ab x c, 2 2 bestimmt sind, in welcher A.., die @uerschnittsfläche des Hauptventils, Ab die 4erachnitt'sfläche des Nebenrücklaufventils, -,Q P1 den Unterschied im Kühlmitteldruck zwischen den beiden- Flächen des Hauptventils und z5#. 2 2 den Unterschied im Kühlmitteldruck zwischen den beiden Flächen des Nebenrücklaufventils bedeutet. Weitere Merxmale der Erfindung ergeben sich aus der-nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Zeichnung.
• Ein Ausführungsbeispiel- der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird iVolgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig: ' einen senkrechten Teilschnitt durch einen Kühl-, wasser-Temperaturregler nach der Erfindung sowie durch den Kühlmitteldurchlaß einer Brennkraftmas c hi ne , Fig. 2 eine Seitenansicht des Temperaturreglers nach Fig. 1.
• Gemäß der Darstellung in ,den Figuren 1 und 2 ist ein Temperaturregler oder Thermostat in einem schalenähnlichen Gehäuse 5 angeordnet, das eine an den nicb.t dargestellten Motorblocx angeschlossene Auslaßleitung 2 für ein Kühlmitte , eine Nebenrücklaufleitung 3 zu einer Verbindung mit der nicht dargestellten Wasserpumpe im Motorblock und einen offenen Teil 4 besitzt. Zum Anbringen des Temperautrreglers in dem Gehäuse wird der Außenumfang einer Zwischenwand 6 des Temperaturreglers mittels einer Dichtungspackung 7 auf den Absatz 8 des Gehäuses 5 aufgesetzt. Danach werden der Ringflansch9des Gehäuses 5 und der Ringflansch 11 einer ZufluBleitung 10 für die Verbindung mit dem nicht dargestellten Kühlermit Hilfe von Bolzen und Muttern 12 fest

  miteinander verbunden: Sonia, ist der Tomperaturregler 1 in

  dem Kühlmittelaurchlaß der-Kraftmaschine installiert.

  Der' Temperaturregler 1 besteht aus der Zwischenwand 6, einem

  an der Zwischenwand 6 befestigten unn sich von ihr aus nach

  oben erstreckenden Büge.L 13, einer mit dem oberen Teil des

  Bügels- 13 verbundenen temperaturempfindlichen Stelleinrich-

  tu14 una einem mit der Zwischenwand verbundenen Bügel log

  der sich in entgegengesetzter Richtung des Bügels 13 er-

  streckt und einen Führungszylinder 15 besitzt, der die

  Steheinrichtung an ihrem unteren Teil umgibt. Der Bügel 13

  .und der Bügel 1b können durch beliebige geeignete Mitte.

  an der Zwischenwand b angebracht sein. Die-ringförmige

  Zwischenwand .b weist in ihrem Mitteilteil einen kegeletumpf-

  f®rmigen Flaquech 18 auf, der sich nach innen erstreckt una

  in einer in der Zwischenwand ausgebildeten Öffnung 17 endet:

  Die. auf Wärme ansprechenue Steileinrichtung 14 ist" von der

  bekannten ff feststoffgefüllten;' Bauart unu besteht aus einem

  auf- Wärme ansprechenden beweg-Liehen Körper 19 sowie aus

  .einem Steilglied 29. Der beweg.-iche K-irper 1 9 enthält ein

  ausaehnbaree Material 21. Dieses auf Wärme ansprechenue

  Material -dehnt sich aus, wenn nie Umgebungstemperatur soweit

  erhöht wird, daß sie seine kritische Temperatur ünerschrei-

  tet: Diese Ausdehnung auß.ert sich in der- Verformung einer

  in dem:=Gehäuse.angecrdneten Membran oder eines elastischem

  Zy-.inrLe@s 22.- Das@vorerwähnte Steilglied 2o ist in der

  axialen Öffnung des elastischen Zylinders 22 angeordnet, wobei es sich nach oben#erstrect und aus dem beweglichen Körper 19 herausragt. Das obere Ende des St ellgliedee 20 ist mit dem oberen Teil des Bügels 13 verschraubt, so daß zwischen dem beweglichen Körper 19 unä dem Stellglied 20 eine Relativbewegung stattfindet. Mit anderen Worten- führt der beweglicne Körper 19 in dem Führungszylinder- 15 eine lineare Bewegung aus.
• Das mit 23 bezeichnete Hauptventil liegt gegen einen Ringabschnitt 24 des beweglichen Körpers 19 an und wird mit Hilfe einer zwischen dem Hauptventil und dem unteren Teil 25, des -Bügels 16 eingesetzten Feder 2e fest gegen den' $ingabschnitt 24 gepreßt. Das mit 27 bezeichnete Nebenrücklä.ufventil ist mit Hilfe von zwei indem Bügel 1e,ausgebildete Schlitze 28 durchragenden Platten 29 mit dem Hauptventil 23 verbunden. In dem Nebenrücklaufventil 27 ist eine Abflußöffnung 30 ausgebildet, so daß sich der Kühlmitteistrom zu der Nebenrücklaufleitung 3 mehr oder weniger drosseln läßt. Somit können sich der bewegliche Körper 19, das Hauptventil til 23 und das Nebenrücklaufventil 2'l als zusammenhäng#n.de Einheit verstellen. Der Durchmesser des Nebenrücklaufventils 27 ist größer gewählt als der Durchmesser der NebenrücKlaufleitung 3, wobei zwischen dem-Außenumfang des Nebenrücklaufventils 27 und dem Gehäuse 5 ein kleiner Spielraum 31 belassen-ist, der als Drosselung für den Kühlmittelstrom in Richtung auf die Nebenrücklaufleitung 3 dient.

  Die Öffnung: 17 der Zwischenwand e, die Stelleinrichtung 14

  der Führungszylinder 15 s=owie die beiden Ventile: und die

  Nebenrücklaufleitung 3° sind zueinander koaxial angeord=net:

  Außerdem.ist der Durchmesser der Nebeürücklaufleitung 3 so

  herechaet, daß er, kleiner ist als der Durchmesser der Aus-

  la$leitung 2 aus dem Motorblock. Bei dem Temperaturregler

  dieser Bauweise, der, wie vorstehend erörtert, in dem

  Kühlmi,tteldurchla13 angeordnet ist, sind die Querschnitts-

  fläche des Haug.tveütils 23 und die @uerschnittsfläche des

  Nebenrücklaufventils 27 gemäß der nachstehenden Formel

  Ach a A x a f 2 .

  bestimmte in welc=her- Ac die Querschnittsfläche des. Hauptven--

  tila 23:, Ab die Querschnittsfläche des Nebenrücklaufventils

  27,!411,1 dem Unterschied zwischen dem Kühlmitteidruck in der

  Kammer R1 -a oberhalb: des Nebenrücklaufventils 27 in dem- Ge-

  häuse 5. und dem Kühlmitteldruck in. der Kammer R2. in der Zu- .

  führlertu.ng und@sP2 den Unterschied zwische=n dem Kühlmittel-

  druck in der Kammer R 1-a und dem Kühlmitteldruck in der Kam-

  mer R1-b' unterhalb, des Nebenrücklaufventils 27' bedeutet.

  Die Funktion der vorstehenden Gleichung wird im Nachstehen-

  den-zusammen mit der Arbeitsweise des Temperaturreglers 1

  erläutert..: Wie in Fig. 1. gezeigt, wird, sofern die Tempera-

  tur des Kühlmittels niedrig bleibt, einerseits das. Ventil

  23 mit Hilfe der Feder 26 so gegen den Ventilsitz 1-8a der

  Zwischenwand b gepreßty daü es die Öffnung 17 verschließt, während andererseits das Nebenrücklaufventil 27 die Öffnung 3a der Nebenrücklaufleitung 3 in geöffnetem Zustand hält, auf Grund dessen das. von der Kraftmaschine aus über die Auslaßleitung 2 in das Gehäuse 5 eingebrachte Kühlmittel über die Nebenrücklaufleitung 3 in die Wasserpumpe unmittelbar zurückgeleitet werden kann.
• Wenn die Temperatur des Kühlmittelö erhöht wird, dehnt sich das ausdehnbare Material 21 in dem beweglichen Körper 19 der Stelleinrichtung 14 aus, wobei der bewegliche Körper 19 mit den Ventilen entgegen der Enwirkung des S.tell--gliedes 20 eine lineare Bewegung nach unten ausführt, so daß das Hauptventil, 23 die Öffnung 1`l freigibt und sich das Nebenrücklaufventl 27 der Öffnung 3a der Nebenrücklaüfleitung 3 nähert. In dieser Stufe wird die Öffnung 17 bei weiterer Erhöhung der Temperatur des Kühlmittels in ihrer ganzen Ausdehnung vollständig freigegeben, bis die Öffnung 3a der Nebenrücklaufleitung 3 geschlossen. werden kann. Somit muß das über die Auslaßleitung 2 aus dem Motorblock in das Gehäuse 5 eingebracht Kühlmittel über die Öffnung 17 in die Zuführleitung 10 für, den Anschluß an den (nicht dargestellten) Kühler einströmen.
• Wenn der Temperaturregler in diesem Zustand verbleibt, bewirkt, wie im Vorstehenden erörtert, ein. Absinken der Temperatur des Kühlmittels, daB sich-das gegen den beweglichen.

  Körper anliegende .Hauptventil einerseits aufwärts bewegt,

  bis es sich dem Ventil®itzt 98a nähert und es ganz aus-

  gestreckt (letztlich) die Öffnung 17 verschließt, während

  das Nebenrücklaufventil- 27 andererseits die Nebenrücklauf-

  leitung 3 -öffnet. Im Verlaufe dieser Zeitspanne wird der

  Kühlmitteldruck in der Kammer R1:des Gehäuses 5 und ins-

  besondere ih der Kammer R 1-a zwischen den beiden Ventilen

  auf Grand das vorgesehenen Drosselelements wie such auf

  Grund des Widerstandes gegen den Kühlmittelstrom in die

  Nebenrücklaufleitung 3 hinein erhöht. Demzufolge ist selbst

  bei erhöhter Temperatur des Kühlmittels fair das zum Freige-

  ben der Öffnung 17 vorbereitete (bereite) Hauptventil der

  Kühlmitteldruck in, der Kammer R2 der Zuführleitung 10 zz

  niedrig una nimmt darüber hinaus das Hauptventil-234219

  d.h. dem Drugkunterschied miltipliziert mit der Querschnitts-

  fläche des Hanptveatil"s, entsprechende Kräfte auf, die ein-

  wirken um die Öffnung demzufolge zu schließen. Außerdem ent-

  stehen an dem Nebenrücklaufventil 27Q,22; d.h. dem Unter-

  schied zwischen dem: Kühlmitteldruck in der Kammer R 1-a

  und dem Kühlmitteldruck in der unteren Kammer R7-b aus dem

  Nebenrücklsufventil, multipliziert mit Ab, der Wuerschnitte--

  fläche des: Nebenrücxlsufventils 27, entsprechende Kräfte,

  aie einwirken um die vorerwähnte Öffnung 3a zu-schließen.

  Im allgemeinen ist <#26.P 2 kleiner als !1, P1 und folglich Ac

  auch kleiner als Ab.

  die im Vorstehenden im: einzelnen erläutert, ist es durch vor-

  heriges4 Bestimmen der wuerschnittsfläche jedes Ventils .möglich,

  jede infolge nicht normalen Kühlmitteldrucks auf jedes Ventil einwirkende Kraft auszugleichen, so daß ihre sämt-` eichen nachteiligen Auswirkungen beseitigt werden.
• Ein Temperaturregler ist im Durchlaß einer Kühlflüssigkeit und besteht aus einer mit einer Öffnung versehenen Zwischenwand zur Steuerung des Kühlmittelflusses in dem Durchlaß, einem auf Wärme ansprechenden, gegen die Zwischenwand anliegenden Stellglied, einem Hauptventil und einem Nebenrücklaufventil, von welchen eines an der Steileinheit so befestigt ist, daß es mit ihr eine linexe Bewegung ausführt, wobei das Hauptventil den Kühlmitte.Lfuß durch die Öffnung steuert bzw. das Nebenrücklaufventil den KühlmittelfuB in einer NebenrücKlaurl---itung in dem Kühlmtteldurchlaß steuert und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Nebenrücklaufventls größer ist als der Durchmesser der ITebenrücKlaufleitung, während die #juerschnittsf'lächen der beiden Ventile gemäß der nachstehenden-Formel A@ X ,G@ P1 Ab X QP2 bestimmt sind, in welcher Ac die #-,tuersennittsfläche:des Hauptventils, Ab die :uersc-hnittsfläche des Nebenrücklaufventils, OPI den Unterscriied im Kühlmitteldruck zwischen den beiaen Flächen abs Hauptventils und l.1.22 den Unterschied im Kühlmitteidrucx zwischen den beiden Flächen des Nebenrücklaufventils bedeutet.

Claims (4)

1. Pate n t a n s p r ü c h e 1. In einem Kühlmi-ttel.druehlaB angeordneter Temperaturregler. oder Thermostat, bei welchem: der Durchlaß aus einem Gehäuse besteht, das mit einer Auslaßleitung (aus einer zu kühlenden Kraftmaschine o. dgl.) einer (das Kühlmittel in die Kühlpumpe unmittelbar zurückleitenden) Nebenrücklaufleitung und einer an das Gehäuse . angeschlossenen (die in der Kraftmaschine o. dgl. erwärmte Flüssigkeit einem Wärmeaustauscher zuführenden)Zuflußleitung versehen ist, gekennzeichnet durch eine mit einer Öffnung (1'() versehene Zwischenwand: (b), die clen Temperaturregler mit dem Gehäuse. (5) verbinden una eine Strömung ausschließlich über die Öffnung (17) zulassen kann, .eine die Öffnung (17) durchragende auf Wärme ansprechende Stelleinridhtung (14), ein Hauptventil (23), das an der Stellelnrichtung so angebracht ist, daß es mit ihr eine lineare Bewegung ausführt und so betätigbar ist, daß es die Öffnung (17) in der Zwischenwand (t?) verschließt und: frei- " gibt, una durch ein Nebenrücklaufventil (27), das fest zusammenhängend mit dem Hauptventil (23) arbeitet-und betätigbar ist, um die Nebenrücklaufleitung (3) zu schließen unn zu öffnen, wobei das 'Nebenrücklaufventil (27) einen größeren Durchmesser hat als die Nebenrücklaufleitung (3), während das Haupts te uerve ntil (23) und das Nebenrücklaufventii (27) @uerschnittsflächen haben,- die gemäß der nachstehenden Formel Ac x ,C1 2 1 3 Ab x Z1, P2 bestimmt sind, in welcher Ac die Wuerschnittsfläche ,des Hauptventils (23), Ab die @uerschnittsfläche des Nebenücklaufventils (27),@1ll den Unterschied -im Kühlmitteldrucic am Hauptventil und ,:C#.p2 den Unterschied im Kühlmitteldruck am Nebenrüc.Klaufventil bedeutet.
2. 2. Temperaturregler nach Anspruvh 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ab, die e#uerscnnittsfläche des Nebenrücklaufventils (27), größer ist als Ac, die auerschnittsfläche des Hauptsteuerventils (23)
3. 3. Temperaturregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Innenwand des Gehäuses (5) und dem Außenumfang des Nebenxücklaufventils (27) ein Drosselungselement (31) ausgebildet ist.
4. 4. Temperaturregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Nebenrücklaufventil (27) mindestens eine Abflußöffnung (30) besitzt.