DE202010011025U1

DE202010011025U1 - Ventil für Kühlwasserkreislauf in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE202010011025U1
Application number: DE202010011025U
Authority: DE
Original assignee: Heinrich Reutter & Co KG GmbH
Current assignee: Heinrich Reutter & Co KG GmbH
Priority date: 2010-08-03
Filing date: 2010-08-03
Publication date: 2011-11-17
Anticipated expiration: 2020-08-04
Also published as: WO2012016774A1

Abstract

Ventil (10), vorzugsweise zur Anwendung im Kühlwasserkreislauf eines Kraftfahrzeugs, insbesondere temperatur- und/oder luft/wassergesteuertes Entlüftungs- bzw. Absperrventil, mit einem Zuflusskanal (13), mit einem zum Zuflusskanal (13) parallel versetzten Abflusskanal (14) und mit einem in einem Raum (15) zwischen Zufluss- und Abflusskanal (13, 14) angeordneten, bewegbaren Ventilelement (20) in Form eines scheibenförmigen Bimetallelements, das sich an einer der Strömungsrichtung abgewandten Seite an eine ortsfeste Ventilsitz-Ebene (30) anlegen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (35) des zwischen Zufluss- und Abflusskanal (13, 14) liegenden Raumes (15) senkrecht zu den Längsachsen (33, 34) beider Kanäle (13, 14) angeordnet ist und dass das scheibenförmige Bimetallelement (20) innerhalb des Raumes (15) und in dessen Längsachse (35) zwischen einer bodenseitigen Anlage (12) und der axial beabstandeten ortsfesten Ventilsitz-Ebene (30) frei beweglich gehalten ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ventil, vorzugsweise zur Anwendung im Kühlwasserkreislauf eines Kraftfahrzeugs, insbesondere temperatur- und/oder luft/wassergesteuertes Entlüftungs- bzw. Absperrventil, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem derartigen aus der DE 20 2006 008 695 U1 bekannten Ventil verläuft der Raum zwischen den beiden parallel versetzten Kanälen für Zu- und Abfluss in geneigter Lage und das scheibenförmige Bimetallelement ist an einem umfangsseitigen Bereich einseitig eingespannt. Dies ist herstellungstechnisch relativ aufwändig. Außerdem ist durch das Einspannen des Bimetallelementes an einem bestimmten Umfangsbereich auch die Ausgestaltung des Bimetallelementes schwierig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das kostengünstiger herstellbar und hinsichtlich Gehäuse sowie Bimetallelement weniger aufwändig ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Ventil der eingangs genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist ein verinfachtes Ventil erreicht, bei dem das bewegungsaktive Bauelement in Form des scheibenförmigen Bimetallelements sowohl kostengünstiger gestaltet als auch innerhalb des Aufnahmeraumes einfacher bewegungsaktiv gehalten werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Bimetallelementes hinsichtlich seiner bei den einzelnen Betriebsbedingungen eingenommenen Lage ergeben sich aus den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 2 bis 5.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des ortsfesten Ventilsitzes sowie eines weiteren Anlageelementes ergeben sich aus einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9.
In vorteilhafter Weise ist gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10 ein einfach herzustellendes Ventilgehäuse vorgesehen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:
1 in längsgeschnittener Darstellung ein Entlüftungsventil gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, in einer Ausgangslage beim Befüllen des Kühlwasserkreislaufs,
2 eine der 1 entsprechende Darstellung, jedoch während eines Motoranlaufs bzw. in einer Warmlaufphase und
3 eine der 1 entsprechende Darstellung, jedoch während der Betriebsphase, das heißt nach Erreichen der Betriebstemperatur.
Das in der Zeichnung darstellte Entlüftungsventil 10 dient als temperatur- und luft/wassergesteuertes Ventil zur Anwendung im Kühlwasserkreislauf von Kraftfahrzeugen. Dabei ist das Entlüftungsventil 10 zwischen dem Motor und einem Ausgleichsbehälter angeordnet. Das Entlüftungsventil 10 dient insbesondere zum Entlüften des Kühlwasserkreislaufs nach einem Nachfüllen von Kühlwasser in der Werkstatt; es kann aber auch dazu dienen, das Entlüften des Kühlwasserkreislaufs nach dem ersten Befüllen zu gewährleisten. Außerdem dient es dem Zu- und Abschalten des Ausgleichsbehälters.
Das Entlüftungsventil 10 besitzt ein einstückiges Gehäuse 11, das von einem Deckel 12 abgeschlossen ist. Das einteilige Gehäuse 11 besitzt ein mittiges Hauptgehäuseteil 16, das einen im Wesentlichen gestuft zylindrischen Durchströmraum 15 beinhaltet, und diametral vom Hauptgehäuseteil 16 abgehend jeweils ein Schlauchanschlussrohrteil 17 bzw. 18, das einen Zuflusskanal 13 bzw. einen Abflusskanal 14 beinhaltet. Die beiden Kanäle 13 und 14 sind jeweils mit dem Durchflussraum 15 verbunden und schließen an diesen in paralleler bezüglich des Raumes 15 axialer Versetzung an. Der Deckel 12 verschließt den Durchflussraum 15, dessen Längsachse 35 senkrecht zu den Achsen 33, 34 der beiden Kanäle 13 und 14 verläuft.
Innerhalb des absperrbaren Durchströmraumes 15 ist ein axial frei bewegliches Ventilelement 20 angeordnet, das als scheibenförmiges Bimetallelement ausgebildet ist. Das Bimetallelement 20 besitzt in Ausgangslage gemäß 1 eine konkav geformte Innenfläche 21 und demzufolge eine konvex geformte Außenfläche 22, die an der Innenseite des Deckel an- bzw. aufliegt. Das Bimetallelement 20 besitzt ferner einen Umfangsrandbereich 23, dessen Innenseite einer ortsfesten Ventilsitz-Ebene 30 zugeordnet ist, der durch die Ringfläche einer ringförmigen Schulter 31 gebildet ist, die der Innenseite des Deckels 12 zugewandt ist und innerhalb des Durchströmraumes 15 zwischen Zuflusskanal 13 und Abflusskanal 14 angeordnet ist.
Innerhalb des Durchströmraumes 15 ist ein Anlagebutzen 25 vorgesehen, der von einem dem Deckel 12 gegenüberliegenden Wandungsteil 26 des Hauptgehäuseteils 16 senkrecht absteht und innerhalb des Durchströmraumes 15 gemäß der Zeichnung konzentrisch angeordnet ist. Der Anlagebutzen 25 kann im Wandungsteil 26 axial einstellbar oder ortsfest angeordnet sein. Das vordere freie Ende des Anlagebutzens 25 dient als etwa in axialer Höhe der ringförmigen Schulter 31 liegenden Anlagefläche 27 für das Bimetallelement 20 in einer noch zu beschreibenden Lage. Für eine Strömungs- und Druckoptimierung kann der Anlagebutzen 25 in nicht dargestellter Weise exzentrisch innerhalb des Durchströmraumes 15 angeordnet sein.
Die Funktion des Entlüftungsventils 10 ist folgende. In der in 1 dargestellten Ausgangslage (Einbaulage), die sich bei der Befüllung oder nach Befüllung des Kühlwassersystems ergibt, liegt die Bimetallscheibe 20 mit seiner konvexen Außenfläche 22 auf der Innenseite des Deckels 12 auf. Dabei treibt das in den Kühlwasserkreislauf einfließende Wasser bzw. Kühlmittel die vorhandene Luft über das Ventil 10 in den Ausgleichsbehälter. Die Bimetallscheibe 20 wird von der durchströmenden Luft nicht mitgerissen, so dass die Luft ungehindert entweichen kann.
Bei Motoranlauf, das heißt in der Warmlaufphase des Motors wird gemäß 2 aufgrund des durch den Motorlauf entstehenden Wasser- bzw. Kühlmittel-Volumenstroms die Bimetallscheibe 20 in axialer Richtung angehoben, solange, bis sie mit der Innenseite ihres Umfangsrandbereich 23 an der ringförmigen Schulter 31 anliegt, so dass die Verbindung zwischen Zuflusskanal 13 und Abflusskanal 14 im Raum 15 verschlossen ist. Die Bimetallscheibe 20 wird also auf der konvexen Seite angeströmt und verschließt mit seiner konkaven Seite die genannte Verbindung. Der Umfangsrandbereich 23 der Bimetallscheibe 20 übernimmt die Abdichtfunktion, wobei eine Leckage zur Temperaturerkennung erwünscht ist. Diese Leckage kann in nicht dargestellter Weise entweder durch vorgegebene Unebenheiten bzw. Kanäle in der Dichtebene oder durch ein Loch in der Bimetallscheibe definiert werden.
Nach Erreichen der Betriebstemperatur beim Motorlauf ändert sich gemäß 3 bei einer bestimmten Temperatur die Form der Bimetallscheibe 20 in der Weise, dass nunmehr die Innenfläche 21 konvex und die Außenfläche 22 konkav geformt ist. Dabei ändert sich auch die Art der Anlage der Bimetallscheibe 20 an einem ortsfesten Bauteil des Gehäuses 11 in der Weise, dass die Bimetallscheibe 20 nicht mehr mit ihrem Umfangsrandbereich 23 an der ringförmigen Schulter 31 sondern mit einem mittigen Bereich der nunmehr konvexen Innenfläche 21 an der Anlagefläche 27 des ortsfesten Anlagebutzens 25 anliegt. Auf diese Weise wird die Durchströmverbindung für das Wasser bzw. Kühlmittel vom Zuflusskanal 13 über den Raum 15 zum Abflusskanal 14 freigegeben.
In 3 ist die Bimetallscheibe 20 auch in gestrichelter Lage auf dem Deckel 12 liegend dargestellt, welche Lage die Bimetallscheibe 20 dann einnehmen kann, wenn die Durchflussströmung zwischen den Kanälen 13, 14 des Wassers bzw. Kühlmittels pulsierend ist, so dass sich diese Position der Bimetallscheibe 20 ergibt.
Erfolgt beispielsweise im Motorstillstand eine Abkühlung des Wassers bzw. Kühlmittels auf eine Temperatur unterhalb der vorgenannten Betriebstemperatur wird die Bimetallscheibe 20 nach einer gewissen Hysterese wieder in seine in 1 dargestellte Ausgangslage umspringen und sich, wenn nicht schon erfolgt, auf dem Deckel 12 liegen.
In einer nicht dargestellten Variante ist die vorstehend genannte gewollte Leckage statt in der Bimetallscheibe mit Bohrung durch Kanäle bzw. Unebenheiten im Hauptgehäuseteil 16 vorgesehen, die so angeordnet sind, dass sie eine nicht absperrbare stetige Verbindung zwischen den beiden Kanälen 13 und 14 bilden.
Die Bimetallscheibe 20 ist beispielsweise derart ausgebildet, dass sich eine Verformung von konkav nach konvex (2 nach 3) bei einer Temperatur ab 80°C ergibt, während die Rückverformung sich bei einer Temperatur von 60°C oder weniger ergibt.
Das vorstehend beschriebene Ventil dient also dem Einsatz im Kühlkreislauf bei Verbrennungsmotoren; hier insbesondere zum Zu- und Abschalten des Ausgleichsbehälters mit dem Ziel: schnellere Aufheizung (Heizungsverbesserung in Warmlaufphase), weniger Kraftstoffverbrauch und damit weniger CO₂.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202006008695 U1 [0002]

Claims

Ventil (10), vorzugsweise zur Anwendung im Kühlwasserkreislauf eines Kraftfahrzeugs, insbesondere temperatur- und/oder luft/wassergesteuertes Entlüftungs- bzw. Absperrventil, mit einem Zuflusskanal (13), mit einem zum Zuflusskanal (13) parallel versetzten Abflusskanal (14) und mit einem in einem Raum (15) zwischen Zufluss- und Abflusskanal (13, 14) angeordneten, bewegbaren Ventilelement (20) in Form eines scheibenförmigen Bimetallelements, das sich an einer der Strömungsrichtung abgewandten Seite an eine ortsfeste Ventilsitz-Ebene (30) anlegen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (35) des zwischen Zufluss- und Abflusskanal (13, 14) liegenden Raumes (15) senkrecht zu den Längsachsen (33, 34) beider Kanäle (13, 14) angeordnet ist und dass das scheibenförmige Bimetallelement (20) innerhalb des Raumes (15) und in dessen Längsachse (35) zwischen einer bodenseitigen Anlage (12) und der axial beabstandeten ortsfesten Ventilsitz-Ebene (30) frei beweglich gehalten ist.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bimetallelement (20) durch ein temperaturabhängig konvex oder konkav geformtes Plättchen gebildet ist.
Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Plättchen (20) in einer Ausgangslage mit seiner konvex geformten Rückseite (22) auf der bodenseitigen Anlage (12) liegt.
Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Plättchen (20) in einer Zwischenlage umfangsrandseitig an der ortsfesten Ventilsitz-Ebene (30) anliegt, wobei die konkav geformte Innenseite (21) des Plättchens (20) der ortsfesten Ventilsitz-Ebene (30) zugewandt ist.
Ventil nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Plättchen (20) in einem Betriebszustand derart seine Form ändert, dass die Innenseite (21) konvex und die Rückseite (22) konkav ist.
Ventil nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsfeste Ventilsitz-Ebene (30) durch einen der bodenseitigen Anlage (12) zugewandten Ringrand (31) eines Ventilgehäuses (11, 16) gebildet ist.
Ventil nach mindesten einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial zur ortsfesten Ventilsitz-Ebene (30) ein axiales Anlageelement (25) in einem Ventilgehäuse (11, 16) für das sich in Betriebslage befindliche Plättchen (20) vorgesehen ist.
Ventil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass exzentrisch zur ortsfesten Ventilsitz-Ebene (30) zur Strömungs- und Druckoptimierung ein axiales Anlageelement (25) in einem Ventilgehäuse (11, 16) für das sich in Betriebslage befindliche Plättchen (20) vorgesehen ist.
Ventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlageelement (25) axial verstellbar gehalten ist.
Ventil nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das den Raum (15) beinhaltende Ventilgehäuseteil (16) mit den Gehäuseteilen (17, 18) von Zu- und Abflusskanal (13, 14) einstückig und mit einem die bodenseitige Anlage bildenden Deckel (12) bestückt ist.