DE1805375C - Thermostatventil für die Regelung des Kühlflüssigkeitsumlaufes bei Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

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Pie Erfindung betrifft ein Thcrmosttttventil fur die til entweder wieder mit dem Ventilsitz in Berührung Regelung des Küblflüssigkeitsumlaufes bei Brenn- kommt oder aber von diesem abhebt. Foils solche kraftmaschinen mit einem die Durcbflußmenge zum Ventile die Vorwärmung der Luft oder des Luft-Kühlcr regelnden ersten Ventil und einem zweiten Brennstoff-Gemisches steuern, ist die Gefahr geVentil, das die Kühlmittelmengc zu einer Kühler- 5 geben, daß auch nach erreichter Betriebstemperatur umgehungsleitung regelt, wobei beide Ventile gegen- des Motors erwärmte Flüssigkeit in den Sammelsinnig von einem auf die Temperatur des Kühlmittels behälter eindringt und die Luft oder das Luft-Brennansprechenden Thermostaten betätigt werden und im stoff-Gemisch mit einer für den Wirkungsgrad des Ventilgehäuse ein ungesteuertcr Austritt geringeren Motors nachteiligen Weise erwärmt. Querschnitts für den Anschluß einer Heizvorrichtung χο Die Erfindung hat daher zur Aufgabe, ein Thermovorgesehen ist. staUentil der vorhergenannten Art so zu verbessern

Insbesondere bei Brennkraftmaschinen, wie sie in und weiter auszugestalten, daß bei der Regelung des den Automobilen Verwendung finden, ist es erforder- Kühlflüssigkeitsumlaufes bei Brennkraftmaschinen lieh, daß der Motor während der Erwärmung vom Ttrrtperaturschwankungen nicht zum sofortigen OfT-Start bis zur normalen Betriebstemperatur eine be- 15 nen bzw. Schließen der einzelnen Ventile führen und friedigende Leistung abgibt. Dabei spielt die Aufwar- daß die Temperaturschwankungen um die Betriebsmung der Verbrennungsluft oder der Mischung aus temperatur möglichst rasch ausgeglichen werden, Zu-Luft und Brennstoff eine bedeutende Rolle. Wenn gleich soll das erfindungsgemäße Thermostatventil in tier Motor seine normale Betriebstemperatur erreicht der Lage sein, die Vorwärmung der Luft oder des hat, ist es dagegen unnötig, diese Aufwärmung fort- 20 Luft-Brennstoff-Gemisches einer Brennkraftmaschine zusetzen; sie würde sich sogar nachteilig auf den Wir- so zu regeln, daß die Vorwärmung nur bis zum Erkungsgrad des Motors auswirken. reichen der Betriebstemperatur erfolgt.

Bekannt ist ein Thermostatventil für die Regelung Die Lösung dieser Erfindungsaufgabe wird bei

des Kühlflüssigkeitsumlaufes bei Brennkraftmaschi- einem Thermostatventil der eingangs genannten Art nen der eingangs genannten Art (französische Patent- as dadurch erreicht, daß durch dichtendes Gleiten des schrift I Ul 1903) mit einem Eintritt für die vom Verschlußteiles des ersten Ventils auf einer Länge, Motor erwärmte Flüssigkeit und zwei Ausgängen, die größer ist als der Abhebeabstand des Verschlußweiche durch Federn belastete und durch ein Dehn- teiles des zweiten Ventils, die Öffnungstemperatur 1. Stoffelement bewegte Ventile gegeneinander gesteuert des ersten Ventils höher ist als die Schließtemperasind. Ein gesteuerter Ausgang ist mit dem Kühler und 30 tür ί, des zweiten Ventils und im Temperaturintervall ein weiterer nicht gesteuerter Ausgang mit der Hei- zwischen Z₁ und <₂ beide Ventile geschlossen sind und zung Tür die Erwärmung eines Kraftfahrzeuges .er- daß in der Kühlerumgchungsleitung eine Vorwärmbunden, kammer für Luft bzw. Luft-Brennstoff-Gemisch ge-

Bci Motoren, die durch eine umlaufende Flüssig- schaltet ist.

keit gekühlt werden, ist es weiter bekannt, diese Kühl- 35 Nach dem Vorschlag der Erfindung wird beim Erflüssigkeit zur Aufheizung der Verbrennungsluft oder reichen der Betriebstemperatur der Austritt der Kühldes Gemisches au» Luft und Kraftstoff zu benutzen flüssigkeit zur Vorwärmkammer geschlossen, so daß (deutsches Gebrauchsmuster 1 940 755). Bei dieser keine weitere Erwärmung der Ansaugluft bzw. des bekannten Einrichtung weist der thermostatgesteuerte Luft-Brennstoff-Gemisches erfolgt. Die KUhlflüssig-Kühlkreis eine Kurzschlußleitung auf, die ebenfalls 40 keit fließt zum Kühler und durch den nicht gesteuervon demselben Thermostat gesteuert wird und im ten dritten Ausgang über eine Heizungseinrichtung Ventilgehäuse mit beispielsweise einer Heizeinrich- parallel dazu zur Pumpe. Bei einer Schwankung der Hing für die Verbrennungsluft oder des Gemisches Temperatur der Kühlflüssigkeit unter die Betriebstemaus Luft und Kraftstoff verbunden ist. Hierbei kommt peratur schließt sich zwar der Austritt zum Kühler, der Einfluß der aus der Heizvorrichtung zurück- 45 jedoch der Austritt zur Kammer des Sammelbehälters fließenden Kühlmittelmenge am Temperaturfühler des öffnet sich nicht, so daß die Kühlflüssigkeit gezwun-Thsrmnstats zur Wirkung, und zwar unabhängig von gen ist, durch den dritten, nicht gesteuerten Austritt der jeweiligen Stellung der beiden vom Thermostaten über die Pumpe im Kreislauf durch den Motor umbetätigten Ventile. zulaufen. Dadurch wird eine schnelle Wiedererwär

Für die Regelung des Kühlflüssigkeitsumlaufes bei 50 mung bis zur normalen Betriebstemperatur erreicht. Brennkraftmaschinen ist schließlich ein Thermostat- (Jm diese Aufwärmzeit zu verkürzen, wird der

ventil bekannt (Motor-Rundschau 9/1964), welches Querschnitt des nicht gesteuerten Austritte in bekann-/wei '.!iirch Federn belastete Ventile aufweist, welche ter Weise wesentlich kleiner als der Querschnitt des durch dasselbe Dehnstoffelement in der Weise be- Eintritts in das Gehäuse ausgeführt. Bei einer Tem tätigt werden, daß der Verschlußvorgang des einen 55 peratur /wischen der Öffnungstemperatur t_t des Kühmit dem öffnungsvorgang des anderen Verschluß- lerventils und der Schließtcmperatur /, des Sammelglicdcs beginnt. Lin solches DehnstofTelement besteht behältcrventils sind nach der Erfindung beide vom dabei aus einer mit Wachs gefüllten Büchse, aus der Dehnstoffelement gesteuerte Ventile geschlossen. Daeine Siüiierstange herausgeführt ist, welche unter dem her muß die Kühlflüssigkeit ihren Weg durch den Druck des sich ausdehnenden Wachses nach außen 60 relativen kleinen Querschnitt des dritten nicht gegeschoben wird. steuerten Ausgangs nehmen, wobei nur ein Teil der

Die Praxis hat gezeigt, daß die beweglichen Ein- Kühlflüssigkeit umläuft, die sich daher rasch erwärmt, richtungen der bekannten Thermostatventile nach Der gleichzeitige Verschluß beider Ventile wird da-Erreichen der normalen Betriebstemperatur standig durch erreicht, daß ein Ventil in seinem Sitz in der in Bewegung sind und teilweise »Schlägen« unter- 65 Art eines Kolbens dichtend gleiten kann, worfen sind, die von den Temperaturschwankungen Die weitere Erfindung erstreckt sich auf zweckder Kühlflüssigkeit herrühren. Die Anschlaggrößc mäßige konstruktive Ausbildungen nach den Unterli Bewegungen kann so groß sein, daß das Ven- ansprUchen. Dabei wird für die Gegenstände der An·

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«prüche3 bis 5 kein selbständiger Schutz begehrt. Vielmehr sollen diese nur im Zusammenluing mit dem Gegenstand des Houptpatentnnsprucbs geschützt werden.

An Hand der abgebildeten Ausführungsbeispicle wird die Erfindung im folgenden erliiulert,

Fig. I zeigt schematisch einen Kühlkreis einer Brennkraftmaschine mit Vergaser und einem Flüssigkcitskühler, mit dem eine Heizungsvorrichtung für das Luft- und BrennslolTgemisch kombiniert ist, welcher durch ein Thermostatventil gesteuert ist;

F i g. 2 bis 4 sind Ansichten des Thermastetvcni'ils in Stellung bei verschiedenen Temperaturen der Kühlflüssigkeit;

F i g. 5 ist eine Ansicht einer Variante der Vorrichtung nach F i g. 2 bis 4.

Gemäß Fig. 1 ist der Motor 1, der zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges dient, dessen Innenraum durch eine Heizeinrichtung 2 beheizt ist. Der Motor wird von einer Flüssigkeit gekühlt, die beim Durchlauf durch den Kühler 4 ihre Wärmeenergie abgibt und weiche über eine Pumpe 3 im Umlauf gehalten wi.u.

Ein Sammelbehälter 5 ist von einer Vorwärmkammer 6 umgeben, in welcher die aus dem Motor 1 austretende Kühlflüssigkeit ebenfalls umlaufen kann. Die Vorwärmkammer dient zum Anwärmen des Luft-Treibstoff-Gemisches.

Hin Thcrmostatventil, bei 7 in seinem Gehäuse 8 gezeigt, regelt die Temperatur der Kühlflüssigkeit, welche aus der Kraftmaschine 1 austritt und zum Kühler 4 läuft, bei Offenstellung des Verschlußteiles 17 des Thermostatvcntils. Die Kühlflüssigkeit nimmt dabei ihren Weg über die Leitungen 9 und 10 und das Gehäuse 8.

Die Pumpe 3 saugt kontinuierlich die Flüssigkeit aus dem Kühler 4 über die Leitung 11 an und fördert sie in den Motor 1 über die Leitung 12.

Durch Ausnutzung der warmen Kühlflüssigkeit, die von dem Motor 1 kommt, wird eine gewisse Temperaturerhöhung des Brennstoff-Luft-Gemisches erreicht. Die Erwärmung erfolgt nur dann, wenn Kühlflüssigkeit zu der Kammer 6 strömt, die mit dem Gehäuse 8 über die Leitung 13 verbunden ist. Die Kühlflüssigkeit strömt dann von der Kammer 6 zur Saugseite der Pumpe 3 über die Leitung 14.

im übrigen sind durch 15 und 16 die Leitungen dargestellt, die insbesondere das Gehäuse 8 des Thermostatventils mit uer Heizungseinrichtung 2 des Kraftwagens verbinden und letztere mit der Saugseite der Pumpe 3.

Nach den Fig. 2 und 4 besteht das erfindungsgemäße Thermostatventil aus den beiden miteinander gekoppelten Vcrschlußteilen 17 und 18, welche in einem Gehäuse 8 angeordnet sind. Dieses Gehäuse ist aus zwei Gehäusehälften 8a und Hb gebildet, welche im wesentlichen Rohrstücke sind, die in nbgcdichtcter Form mit einem Dichtungsring 21 verbunden sind.

Die OehMusehalfte 8e besitzt einerseits einen Rohrstutzen22, welcher mit der Leitung^ verbunden ist, die von den Zylindern des Motors 1 abgeht, und andererseits zwei Rohrstutzen 23, 24, dessen einer, 23, verbunden mit der Leitung 13, die zur Kammer6 fuhrt, die den Summt/behälter umgibt, einen Endabschnitt besitzt, der einen Sitz 26 für das Verschlußteil IR bildet. Der andere Rohrstutzen 24 ist mit der Leitung 15 verbunden, durch welche die Kühlflüssigkeit zur Swugseitu de-r Pumpe 3 ti hur die '/.wischengeschnltete Heizung 2 und die Leiter 16 zurlickfitrftmen kann. Dnbei ist dyr Querschnitt des Rohrstutzen* 24 wesentlich kleiner gelullten --»Is tier

Querschnitt des Eintrittsstutzens 22.

Die GehitusehttlfteB/j besitzt einen Rohrstutzen 27, der mit der Leitung 10 verbunden ist, die zum Kühler 4 führt.
Das insgesamt mit 7 bezeichnete Thermostatvenltl

jo umfaßt eine zylindrische Hülse 28, in der dos Thermostatelement 29 mil einer Wachsfüllung fust eingesetzt ist. Das gesamte Thermostatventil ist in dem Gehäuse 8 mit seinem Ventilkäfig eingesetzt. Der Ventilkäfig besteht dabei aus einem oberen Ventilkäfigteil

31, an dem ein Ring 32 befestigt ist, welcher zwischen den beiden Hälften des Gehäuses 8« und 8/> in einer Nut eingesetzt ist. Der obere Ventükiifigteil besitzt einen zylindrischen Teil 30, an welchem ein oberer konischer Teil 33 anschließt, in dessen Zentrum eine Herausdrückung 34 zur Abstützung der Steis... stange36 desThermostateleme-:en29 vorgesehen ist. Im konischen Teil 33 sind zwi sich gegenüberliegende Fenster 37 eingeformt, durch die die vom Motor kommende Flüssigkeit zum Kühler fließt.

wenn der entsprechende Austritt über das obere Verschkißteil 17 freigegeben ist.

Dieses Verschlußteil 17 trügt außen einen Dichtungsring 38 aus einem elastischen Material, etwa eimern synthetischen Kautschuk, der in einer Nut 39

eingesetzt ist, die an der äußeren Oberfläche einer zylindrischen Verlängerung 41 der Hülse 28 angeformt ist. Dabei ist dieser Dichtungsring in das Innere des zylindrischen Teiles 30 des oberen Ventilkäfigtciles 31 eingepaßt, so daß er dort in der Art eines

Kolbenringes gleitet, wenn das Thermostatelement 29 in der einen oder anderen Richtung über die Steuerstange 36 das Verschlußteil bewegt unter dem Einfluß der entgegengesetzt gerichteten Wirkungrn des sich ausdehnenden Wachses des Thcrmostatclementes und einer Druckfeder 42. Diese ist zwischen das unten am Bügel 44 angeformte Ringnäpfchen und dem Unterteil der Büchse 41 eingesetzt. Deren obere begrenzte Stellung ist durch den Anschlag der Schulter 46, der Büchse 41 an dem Ring 22 des oberen Ventilkäfigs 31 bestimmt (F i g. 2).

Das untere Ende der Hülse 28 hat einen umgebogenen Rand 47, gegen den sich der untere Rand 49 des Verschlußteiles 18 anlegt, mit einer Druckfeder 48, die sich an dem Unterteil des Näpfchens 43 des Bügels 44 abstützt.

Wie in Fig. 2 gezeigt, soll die Anordnung des T'*ermostatventils in der Ruhestellung im Inneren eines Gehaur.cs so sein, daß der Abstand a, der die untere Fläche des Verschlußteiles IS von seinem Sit/ 26 'rennt, geringer ist als die axiale Ikwcgungsmöglichkeit b des oberen Verschlußteils 17 in seinem Zylinder 30.

Solange die Kühlflüssigkeit, die aus dem Motor nach dem Starten strömt, nicht die Temperatur er-

reicht hat, bei welcher das Thermostatelement 29 zu reagieren beginnt, ist das Verschlußteil 18 von seinem Sitz 26 abgehoben, so daß die Kühlflüssigkeit, die erwärmt aus dem Motor austritt, in die Kammer 6 strömen kann, die den Kammerbehälter umgibt. Dabei

6_S bleibt der Zufluß zum Kühler 4 durch das Verschlußfeil 17 gesperrt. Auf diese Weise wird nach dem Starten die Luft bzw. das Brennstoff-Luft-Gemisch erwärmt.

Wenn die Kühlflüssigkeit eitle Temperatur erreicht litt, bei der das Thermostalelertietit 29 reagiert, ist Jie bewegliche Einrichtung, die aus dem Element 29 Jcr Hülse 28. dem oberen Verschtußteil 17 und dem linieren Versihlußleil 18 gebildet ist. gezwungen, sich siegen da«. UnterUtil des Therrnoslatventils zu verschieben iind gegen den Druck der feder 42.

Wenn die axiale Verschiebung der obengenannten beweglichen Hinrichtung den Wert α erreicht hat, im Verschlußzustand sind und die ?.m regelnde flüssigkeit geZwtsHgsn ist, durch den (kitten nicht gesteuerten Austrittsstutzen 24 im GehteeS ihren Weg zu nehmen. Gleichzeitig wird damit erreicht, daß nach Erreichen der Betriebstemperatur mögliche Temperaturschwankungen nur zum Verschluß des Austrittsstutzens 2? der Kühlflüssigkeit mm Kühler führen. Auch bei größeren Temperaturscli wankungen unter die Betriebstemperatur kann sieh «las Therrno-

kommt das Verschlußteif 18 in Berührung mit seinem »o statelement unter dem Federdruck der Puder 42 wie-Sit/26. \erschließt folglich den Durchgang der war- der zusammendrücken, ohne daß damit das zweite men Kühlflüssigkeit zur Kammer 6. die den Samrnet- Verschlußiei! 18 sich von seinem Sitz 26 abhebt, behälter umgibt. Der Dichtungsring 38 des Verschluß- Im Ausfuhrungsbeispiel nach der Fiig. 5 besitzt

teilest? bleibt dabei immer noch im Inneren des der obere Ventilkäfigteil 31. dessen Nocken 34 durch zylindrischen Teil« 30. wodurch er weiterhin den 15 eine Stellschraube gebildet ist, außer dem zylin-Durchfluß det Flüssigkeit, die vom Motor kommt. drischen Teil 30 einen konischen Teil !ίθ, der den zum Kühler 4 unterbindet. zylindrischen Teil mit dem Ringteil 32 verbindet.

Diese Stellung ist in Fig. 3 dargestellt, die im Der Dichtungsring38. der im Zylinder30 gleitet,

übrigen zeigt, daß die Kühlflüssigkeit, die in das Ge- ist in einer Nut gehalten, gebildet von eimern oberen hause 8 eintritt, nur durch den Rohrstutzen 24 ao Flansch 52 eines Näpfchens 53 und einem auf dieses austreten kann, dir mit der Saugseite der Pumpe 3 Näpfchen gesetzten Ring 56. Das Näpfchen ist mit über die zwischengeschaltete Heizungseinrichtung 2 dem Thermostatelement 29 durch einen Unterteil 54 verbunden im. verbunden. Der Ring 56 hat einen konirchen Rand

Der Umlauf der Kühlflüssigkeit im Inneren des entsprechend dem konischen Teil 50 des oberen Motors wird nunmehr dadurch gehemmt, daß der 45 Käfigs 31.

Durchgangsquerschnitt des Rohrstutzens 24 deutlich Entsprechend F i g. 2 ist die für den Dichtung* unter dem Querschnitt des Rohrslutzens22 liegt. Da- -*—*· -"- " --·■--■ · ■ ·· ··"

durch erwärmt sich die Kühlflüssigkeit sehr schnell, was zwangläufig zur Folge hat. daß sich die bewegliche Einrichtung des Thermostatventils, welche nun aus dem Flenuni 29. der Hülse 28 und dem oberen Verschlußteil 1? besteht, weiterhin axial gegen das Unierteil des Ventilkäfigs verschiebt, wobei das untere Verschlußteil 18 auf seinen Sitz unter dem Druck der Feder 48 aufgesetzt bleibt.

Wenn die bewegliche Einrichtung den Wert b erreicht hat und überschreitet, gibt der Dichtungsring 38 den Eintritt des zylindrischen Teils 30 vollkommen frei, so daß der Durchfluß der wärmen Kühlflüssigkeit, die vom Mo'or kommt, zum Kühler 4 möglich ist (Fig. 4). Diese Stellung entspricht dem Zustand, in dem der Motor 1 seine normale Betriebstemperatur erreicht hat.

Wenn im Laufe des Betriebes des Motors die bewegliche Einrichtung des Thermostatventils, näm- +5 lieh das Thermosiiatelement 29, die Hülse 28 und das Verschlußteil 17. den Schwankungen eines Hin- und Herganges unterworfen ist, so daß das Verschlußteil 17 mit seinem Ventilsitz 30 in Berührung kommt, bleibt das Verschlußteil 18 immer auf seinem Sitz 26. Dadurch ist gewährleistet, daß der Durchfluß der wärmen Kühlflüssigkeit zu der Kammer 6 versperrt ist. Da das Verschlußteil 17 den Durchfluß zum Kühler 4 verschließt, kann die Kühlflüssigkeit nur den Durchfluß durch den dritten Austrittsstutzen 24 (F i g. 3) nehmen, welcher nicht über das Thermostatelement 29 gesteuert ist. Dieser Durchflußweg hat die schnelle Wiederaufheizung aus den bereits genannten Gründen zur Folge und führt daher in kurzer Zeit zur Freigabe des Austritts der Kühlflüssigkeit zum Kühler durch den oberen zylindrischen Teil 30 des Ventilkäfigs.

Das Verschlußteil 17 besitzt in seinem abdichtendem Zylinder 30 eine Bewegungslänge b, die größer ist als der maximale Abhebeabstand a des anderen Verschlußteiles 18 von seinem Ventilsitz. Damit soll erreicht werden, daß bei einer Temperatur zwischen den beiden Schließtempcraturen beide Verschlußteile ring 38 notwendige Bewegungslänge des Verschlußstückes im zylindrischen Teil 30 durch dm Zeichen b dargestellt.

Das untere Verschlußteil 18 ist dichtend über dem Thermostatelement 29 geführt, mit Hilfe eines Dich tungsringes 57, der in eine Nut eingesetzt ist. dudurch zwei innere Ringe 49 o, 49 ft de« Verschluß teiles 18 gebildet ist.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Thermostatventil für die Regelung des Kühi flüssigkeitsumlauf* bei Brennkraftmaschinen mi einem die Durchflußmengen zum Kühler regeln den ersten Ventil und einem zweiten Ventil, das die Kühlmittelmenge zu einer Kühlerumgehungsleitung regelt, wobei beide Ventile gegensinnig von einem auf die Temperatur des Kühlmittels ansprechenden Thermostaten betätigt werden und im Ventilgehäuse ein ungesteoirter Austritt geringeren Querschnitts für den Anschluß einer Heizvorrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet , daß durch dichtendes Gleiten des Verschlußteiles (17) des ersten Ventils auf einer Länge (6), die größer ist als der Abhebeabstand (α) des Verechlußteiles (18) des zweiten Ventils, die Öffnungstempjratur t_t des ersten Ventils höher ist als die Schließtemperatur /, des zweiten Ventils und im Temperaturintcrvall zwischen r. und r. beide Ventile geschlossen sind. und daß in der Kühlerumgehungsleitunc (13. 14) eine Vorwärmkammer (6) ifür "Luft bzw. Luft Brennstoff-Gemisch geschalilet ist.

   2. Thermostatventil nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat in einer an das Verschlußteil des ersten Ventils angeformten Hülse (28) fest eingesetzt ist und die Hülse einen endseitigen Halterand (47) aufweist, auf dem das Verschlußteil (18) des zweiten Ventils in seiner Offenstellung aufliegt.

   3. Thennostatventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil

   ten Ventils ähnlich eitern Kolben in der (30) gleitet.

   ustatventil nach Anspruch 3, dadurch net, daß die Abdichtung des Vern bekannter Weise mittels eines ein- S iehlfinges (38) erfolgt.

   5. Thermostatventil nach Anspruch I dadurch gekennzeichnet, daß die Rucks des Verschlußteiles des ersten Ventils in I ter Weine durch eine Feder (42) erfolgt, ι sehen einer am Verschlußteil vorge Schulter (46) und einem Gehäuseteil sitzt

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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