DE2151785A1 - Thermostatventil,insbesondere fuer Kuehlkreise von endothermen Motoren - Google Patents

Description

• Thermostatventll, insbesondere für Kühikreise von endothermen Motoren Die vorliegende Erfindung betrifft Thermostatventile zum Mischen von zwei ankommenden Flüssigkeitsströmen, von denen der eine normalerweise eine niedrigere Temperatur als der andere hat, und zum Aufrechterhalten der Temperatur des abgehenden gemischten Flüssigkeitsstromes auf einem im wesentlichen vorbestimmten Wert.
• Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit Thermostatventilen mit einem Hohikörper, der drei Anschlüsse aufweist, die mit einem externen Kreis, beispielsweise dem Kühlkreis eines Brennkraftmotors, verbunden werden können, und mit einer Dosier- oder Mischkammer für die beiden ankommenden Flüssigkeitsstörne, die mit den die Ströme einleitenden Anschlüssen über Durchlässe in den einander gegenüberliegenden, zueinander parallelen Wänden der Kammer verbunden ist, die mit dem dritten Anschluß in unmittelbarer Verbindung steht und die ein Absperrelement aufnlnmtB mittels dessen die die Durchlässe durchlaufenden Ströme steuerbar sind, das von elastischen Mitteln ständig in Richtung auf die Sperrstellung für den Durchlaß gedrückt wird, der mit dem Anschluß für das Medium mit normalerweise niedrigerer Temperatur in Verbindung steht, und das mit dem bewegbaren Schaft eines Wärmeregelelements verbunden ist, dessen eine Dehnungsmeßsubstanz enthaltende Kapsel derart angeordnet ist, daß die Dehnungsmeßsubstanz vonsder-Temperatur des das Ventil verlassenden Mischflüssigkeitsstromes beeinflußt wird.
• Bei bekannten Thermostatventilen dieser Art kommt es häufig vor, daß die Kapsel des Wärmeregelel-ements-mehr oderiweniger unbeeinflußt von der Temperatur der beiden ankommenden.Flüssigkeitsströme bleibt. Das Mischen der Flüssigkeitsströme erfolgt nicht augenblicklich und nicht im ersten-Teil der Austrittsleitungfür den Mischstrom, so daß sich getrennte laminare Bereiche ausbilden können, die unterschiedliche Temperstur besitzen. In einem solchen Falle erfüllt das Ventil seine Hauptaufgabe nur mangelhaft; es kann zu Betriebsstörungen kommen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diese Mängel- zu vermeiden und ein Ventil der oben genannten Art zu schaffen, bei dem eine sofortige und wirksame Mischung zwischen den beiden unterschiedliche Temperatur aufweisenden Flüssigkeitsströmen erzielt wird, so daß der auf die Kapsel des Wärmeregelelements auftreffende Mischstrom gut durchmischt ist und-die Temperatur dieses Stromes homogen verteilt ist.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Ventil der oben genannten Art zu schaffen, das einfach und wirtschaftlich zu eT-tigen und einfach zu montieren ist und dessen Funktionsfähigkeit verbessert ist.
• Das erfindungsgemäße Thermostatventil ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe, die in den einander gegenüberliegenden, unterelnander parallelen Wänden der Kammer ausgebildet sind, in der das Absperrelement untergebracht rist, die Form von zueinander koaxialen Ringöffnungen haben.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat das Absperrelement die Form einer Ringscheibe und ist das Absperrelement in einer Kammer untergebracht, die mit dem Anschluß, in den der das Ventil verlassende Mischstrom einfließt, über einen Rohrabschnitt verbunden ist, der zu den ringförmigen Durchlässen koaxial ist und in die Kammer über eine Öffnung mündet, die in Höhe eines der ringförmigen Durchlässe liegt und deren Innendurchmesser kleiner als derjenige dieses Durchlasses ist.
• Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.
• Es zeigt: Figur 1 einen schematischen Axialschnitt eines Thermostatventils nach der Erfindung, der das Ventil in Ruhestellung veranschaulicht, Figur 2 einen Schnitt entsprechend Figur 1, bei dem das Ventil in einer mittleren Arbeitsstellung dargestellt ist, Figur 3 einen Axialschnitt des Ventilkörpers,und Figur 4 einen Axialschnitt des bewegbaren Absperrelements des Ventil.
• Der Ventilkörper 1 ist mit einem Anschluß 2 für den Eintritt von kaltem Medium, einem Anschluß 3, über den warmes Medium zuströmt, und einem Anschluß 4 für den Austritt des Mischstromes versehen.
• Der Ventilkörper ist oben mittels eines Deckels 5 abgeschlossen, der einen Ringabschnitt 6 von verringertem Durchmesser und einen zweiten, rohrförmigen Abschnitt 7 von größerem Durchmesser aufweist, der gegenüber dem Ringabschnitt 6 axial versetzt angeordnet ist.
• Der Ventilkörper 1 und der Deckel 5 bilden eine Misch- oder Dosierkammer 8, in welche das über den Anschluß 3 eintretende warme Medium über einen Ringraum 5, der den Ringabschnitt 6 des Deckels umgibt, sowie über eine ringförmige Eintrittsöffnung 10 einströmt1 die an ihrer Unterseite mit koaxialen ringförmigen Rippen 11 versehen ist, die nach unten vorstehen und als Sitze und Abdichtungen für ein weiter unten näher erläutertes Absperrelement dienen.
• Der Anschluß 2, über den das kalte Medium eintritt, steht mit der Mischkammer 8 über eine zweite Ringkammer 12 in Verbindung, die zwischen der Außenwand des Ventilkörpers und einem Rohrabschnitt 15 liegt, der mit dem Anschluß 4 verbunden ist, über den der Mischstrom austritt. Die Kammer 12 steht mit der Mischkammer 8 über eine zweite Ringöffnung 13 in Verbindung, die der Öffnung 10 gegenüberliegt und die ebenfalls mit ringförmigen Rippen 14 versehen ist, die nach oben vorstehen. Die Rippen 14 liegen in einer Ebene, die parallel zu der Ebene verläuft2 in der sich die Rippen 11 der der Öffnung 13 gegenüberliegenden Öffnung 10 befinden.
• Im Inneren des Rohrabschnitts 15 verlaufen mehrere radiale Flügel 17, die einen Nabenring 16 tragen, an den sich ein an sich bekanntes Wärmeregelelement anlegt. Das Wärmeregelelement enthält eine Dehnungsmeßsubstanz, die auf einen Schaft 19 einwirkt, der konzentrisch zur Achse des Rohrabschnittes 15 angeordnet ist. Am oberen Ende des Schafts 19 ist eine rohrförmige Muffe 20 befestigt, die mit einem unteren ringförmigen Vorsprung 21 ausgestattet und im oberen Bereich mit einer querverlaufenden Platte 22 verkeilt ist, deren Außenrand nach oben abgebogen ist. Auf der Muffe ist ein plattenförmiges Absperrelement 23 axial verschiebbar montiert.
• Das Absperrelement besteht aus einer Ringscheibe 24, die an ihrer Außenseite mit einem Dichtungsbelag 25 versehen ist, der die beiden gegenüberliegenden Stirnseiten der Ringscheibe umfaßt. Die Ringscheibe 24 ist mit breiten ringförmigen Öffnungen 26 ausgestattet, die von radialen Speichen begrenzt sind, welche die Ringscheibe mit einer zentralen Nabe 27 verbinden, die auf der mit dem Schaft 19 des wärmeempfindlichen Elements verbundenen Muffe 20 verschiebbar gelagert ist.
• Die radialen Speichen, welche die Ringscheibe 24 mit der Nabe 27 verbinden, sind mit axialen Flügeln 28 versehen, die sich nach unten erstrecken und den Zweck haben, das scheibenförmige Absperrelement zu führen, wenn es sich von der Öffnung 13 entfernt. Eine Spiralfeder 29 befindet sich zwischen dem unteren Vorsprung 21 der Muffe 20 und der verschiebbaren Nabe 27 des Absperrelementes, wodurch das Absperrelement gegen die fest angebrachte obere Platte 22 gedrückt wird. Eine weitere, kräftigere Feder 30 ist zwischen dem Deckel 5 des Ventilkörpers 1 und der Platte 22 angeordnet. Sie drückt normalerweise das Absperrelement 23 gegen die untere Öffnung 13, um den Durchtritt des kalten Mediums abzusperren, das über den Anschluß 2 und die Ringkammer 12 zugeführt wird.
• Das beschriebene Ventil arbeitet wie folgt: Wenn sich das Wcrmeregelelement auf einer Temperatur befindet, die unter dem Minimalwert liegt, bei dem das Ventil ansprechen soll, verschließt das plattenförmige Absperrelement 23 den Durchlaß 13 für das kalte Medium, während der Durchlaß 10 für das warme Medium, das über den Anschluß 3 und den Ringraum 9 einströmt, voll offenbleibt. Das warme Medium kann infolgedessen frei in die Mischkammer 8 eintreten, durch die ringförmige Öffnung 26 des Absperrelements hindurchgelangen und den Rohrabschnitt 15 sowie den Austrittsanschluß 4 für den Mischstrom erreichen.
• Wenn das warme Medium eine Temperatur erreicht, die über dem Minimalwert für das Ansprechen des Wärmeregelelements liegt, bewegt sich der Schaft 19 nach oben, wodurch auch das Absperrelement aufwärts geschoben wird, wie dies in Figur 2 veranschaulicht ist. Dies bewirkt ein Öffnen des unteren Durchlasses 13 für das kalte Medium, während der obere Durchlaß 10 für das warme Medium noch offenbleibt, so daß sich die beiden Medien in der Kammer 8 mischen. Dies führt zu einer Mischung von mittlerer Temperatur, die, unter Änderung der Druckbedingungen stromaufwärts des Dreiwegeventils, innerhalb des Bereichs der Extremtemperaturen liegen kann, die dem Ende der Aufwärtsbewegung und der Abwärtsbewegung des Ventils entsprechent Es versteht sich, daß die Empfindlichkeit und die Genauigkeit der Temperaturregelung der Mischung um so besser sind, je kleiner die Differenz der Temperaturen ist, für welche das wärmeempfindliche Element eine vollständige Hubbewegung ausführt.
• Unter den beschriebenen Umständen kann das kalte Medium, das über den ringförmigen Durchlaß 13 austritt, in zwei laminare Ströme unterteilt werden, von denen der eine über den Rand des Rohrabschnitts 15 läuft, während der andere am Außenrand des plattenförmigen Absperrelements 23 vorbeiströmt. Dies hat eine wirbelförmige Bewegung zur Folge, die die sofortige Mischung der beiden Ströme begünstigt. Infolgedessen besitzt der auf den unteren Teil des Wärmeregelelements 18 auftreffende Mischstrom eine vollständig homogene Temperaturverteilung.
• Der Mischungsvorgang in der stromaufwärts des Wärmeregelelements liegenden Zone kann durch eine schrauben- oder spiralförmige Ausbildung der Flügel 28 der Nabe weiter verbessert werden.
• Falls die Temperatur des warmen Mediums weiter ansteigt legt sich das Absperrelement 23 gegen den Durchlaß 10 an, wodurch der Zutritt dieses Mediums abgesperrt wird. Weitere zusätzliche Bewegungen des Schafts 19 des Wärmeregelelements sind durch Verschieben der Muffe 20 mit Bezug auf die Nabe 27 des Absperrelements möglich

Claims (9)

1. Ansprüche Thermos-t-atventil zum Mischen zweier ankommender FlUssigkeitsströme, von denen der eine normalerweise eine niedrigere Temperatur als der andere hat2 und zum Aufrechterhalten der Temperatur des abgehenden gemischten Flüssigkeitsstromes auf einem im wesentlichen vorbestimmten Wert, mit einem Hohlkörper, der drei Anschlüsse aufweist, die mit einem externen Kreis, z. B. dem Kühlkreis eines Brennkraftmotors, verbindbar sind, und mit einer Dosier- oder Mischkammer für die beiden ankommenden Flüssigkeitsströme, die mit den die Ströme einleitenden Anschlüssen über Durchlässe in den einander gegenüberliegenden, zueinander parallelen Wänden der Kammer verbunden ist, die mit dem dritten Anschluß in unmittelbarer Verbindung steht und die ein Absperrelement aufnimmt, mittels dessen die die Durchlässe durchlaufenden Ströme steuerbar sind, das von elastischen Mitteln ständig in Richtung auf die Sperrstellung für den Durchlaß gedrückt wird, der mit dem Anschluß für das Medium mit normalerweise niedrigerer Temperatur in Verbindung steht, und das mit dem bewegbaren Schaft eines Wärmeregelelements verbunden ist, dessen eine Dehnungsmeßsubstanz enthaltende Kapsel derart angeordnet ist, daß die Dehnungsmeßsubstanz von der Temperatur des das Ventil verlassenden Mischflüssigkeitsstromes beeinflußt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe, die in den einander gegenüberliegenden, untereinander parallelen Wänden der Kammer (8) ausyebildet sind, in der das Absperrelement (23) untergebracht ist, die Form von zueinander koaxialen Ringöffnungen (10,13) haben.
2. 2. Ventil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Ringöffnungen (10,13) im wesentlichen gleiche Abmessungen haben.
3. 3. Ventil nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrelement (23) die Form einer Ringscheibe (24) hat, die auf den beiden einander gegenüberliegenden Stirnseiten mit einem Dichtungsbelag (25) überzogen ist.
4. 4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (8), in der das Absperrelement untergebracht ist, mit dem Anschluß (4), in den der das Ventil verlassende Mischstrom einfließt, über einen Rohrabschnitt (15) verbunden ist, der zu den ringförmigen Durchlässen koaxial ist und in die Kammer überein Öffnung mündet, die in Höhe eines der ringförmigen Durchlässe liegt und deren Innendurchmesser kleiner als derjenige dieses Durchlasses ist.
5. 5. Ventil nach Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (24) des Absperrelements über radiale Speichen mit einer mittleren Nabe (27) verbunden ist, die im Bereich der Mündung der Leitung (13) kouxial zu den ringförmigen Durchlässen in der das Absperrelement cufnehmenden Kammer angeordnet und mit dem bewegbaren Schaft (1()) des Wärmeregelelements (18) verbunden ist, das in der Zone angeordnet ist, in der der Rohrabschnitt (15) in den Anschluß (4) übergeht, über den der Mischflüssigkeitsstrom austritt.
6. 6. Ventil nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Mittel, die die Ringscheibe (24) des Absperrelements in der Längsrichtung des Rohrabschnitts (15) koaxial zu den radialen Durchlässen führen.
7. 7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel des Absperrelements von Flügeln (28) gebildet sind, die mit den der gegenseitigen Verbindung von Ringscheibe (24) und Nabe (27) dienenden radialen Speichen verbunden und entlang der Innenfläche des Rohrabschnitts (15) koaxial zu den ringförmigen Durchlässen verschiebbar sind.
8. 8. Ventil nach Ansprüchen 5 bis 7, gekennzeichnet durch Mittel zur Intensivierung der Vermischung der von den ringförmigen Durchlässen kommenden Ströme in der stromaufwärts des Wärmeregelelements liegenden Zone.
9. 9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Intensivierung der Vermischung der Flüssigkeitsströme in der stromaufwärts des Wärmeregelelements (18) liegenden Zone von den Führungsflügeln (28) gebildet sind, die mit den der Verbindung von Ringscheibe (24) und Nabe (27) des Absperrelements dienenden Radialspeichen verbunden sind und schrauben- oder spiralförmige Gestalt haben.

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