DE2215796A1

DE2215796A1 - Thermisch ansprechendes Ventil

Info

Publication number: DE2215796A1
Application number: DE19722215796
Authority: DE
Inventors: Robert Taeusch Yellow Springs Ohio Gifford (V.StA.)
Original assignee: Vernay Laboratories Inc
Current assignee: Vernay Laboratories Inc
Priority date: 1971-04-08
Filing date: 1972-03-30
Publication date: 1972-10-19
Also published as: GB1385801A; FR2136023A5; CA948606A; US3719322A; IT949675B

Description

Dr. Hans-Heinrich Willrath _D _ ₆₂ Wiesbaden 29. März 1972

Dr. Dieter Weber ^Postfa* 1327

ΓΛ- I ΓΜ Γ/Ί C· ·ίΤ Gustav-Freytag-Straße 25

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PATENTANWÄLTE ^c *~ ' ^vJ ' ^ö ^U

V/s ch

Vernay Laboratories, Inc.
Docket

Vernay Laboratories, Inc. 116 South College Street Yellow Springs, Ohio, USA

Thermisch ansprechendes Ventil

Priorität: 8. April 1971» USA, Serial Ν©. 132

Bs ist häufig erwünscht, den Strom eines Fließmittels durch eine Öffnung in Abhängigkeit von Temperaturveränderungen zu regulieren. Aus der USA-Patentschrift 3 3^0 893 (Lockwood)

ist ein Drosselventil bekannt, mit dem ein konstanter Widerin

stand gegen den Strom einer hydraulischen Anlage unbeachtlich der Temperaturveränderungen des durch die hydraulische Anlage fließenden hydraulischen Fließmittels vorzusehen. Auch aus den USA-Patentschriften 3 5^0 650 und 3 559 885 (Boekelman, Jr. und Sr.) sind Mischmaschinen bekannt, bei denen die Anteile heißer und kalter Fließmittel variiert werden, um das gemischte Fließmittel bei einer vorbestimmten Temperatur zu halten.

Bei der Steuerung des Stromes von Luft, Brennstoff oder eines Luft-Brennstoff-Gemisches in einen Vergaser hinein

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l\ ,1,.lii-il· 1-r.iiitliiri/Main 6763 Bank: Dresdner U.111L- ACi, Wiesbaden. Konto-Nr. Ϊ761107

während des Leerlaufee ist es ebenfalls erwünscht, daß der Betrag deOffenen Bereiches durch die Einlaßöffnung in Abhängigkeit von Temperaturveränderungen variiert wird. Während die Gegenstände der vorgenannten Patentschriften so ausgebildet sind, daß sie eine Regulierung des Fließmittelstromes in Abhängigkeit von Temperatur-Veränderungen gewährleisten, versteht es sich, daß diese Strömungsregulierungsvorrichtungen aus verschiednen, miteinander verbundenen Teilen gebildet sind, die selbstverständlich notwendigerweise die Kosten einer jeden solchen Reguliervorrichtung und damit auch die Zahl der möglichen Fehlerquellen erhöhen· Bei der Herstellung von relativ voluminösen Produkten, wie z.B· Vergasern, ist es erwünscht, einen Regulierkörper zu haben, der so preiswert wie möglich und doch dauerhaft und genau ist·

Die vorliegende Erfindung s&t einen Ventilkörper vor, der je nach den Temperaturveränderungen den wirksaaen Querschnittbereich einer Öffnung für die Steuerung eines Fließmittelstromes dort hindurch reguliert. Der Ventilkörper besteht nur aus zwei Teilen und ist deshalb in der Herstellung preiswert und relativ unempfindlich und wartungsfrei· Dies wird durch die Bildung eines Ventilkernkörpers und Befestigen desselben neben seinem einen Ende an einem Ventilgehäuse oder -hülle gewährleistet, wobei das gegenüberliegende Ende von der Hülle vorspringt. Das Gehäuse oder die Hülle wird dann an der Einheit angebracht, der es zugeordnet werden soll, wobei das nach außen vorspringende Ende des Ventilkerns in der Fließmittelöffnung angeordnet wird, durch die der Fließ-

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mittelstrom reguliert werden soll* Die Materialien, aus denen der Kern und das Gehäuse oder die Hülle gebildet sind, haben lineare thermische Ausdehnungskoeffizienten, die erheblich voneinander abweichen. Deshalb bewirken Tempera-turveränderungen entweder, daß sich der Ventilkern oder das Gehäuse ausdehnt, sich nach vorn bewegt oder das vorspringende Ende des Kerns in das Tor hinein oder aus diesem heraus zurückzieht, und daß der wirksame offene Bereich der Öffnung verändert wird. Da die Längen des Kerns und der Hülle sehr viel größer als ihre Durchmesser sind, wird die Ausdehnung und Zusammenziehung im wesentlichen in Längsrichtung stattfinden* Die vorliegende Erfindung schafft deshalb eine kompakte, relativ einfache und preiswerte Ventilanordnung, die nichts desto weniger eine exakte Steuerung des Fließmittelstromes durch eine Öffnung in Abhängigkeit von Temperaturveränderungen vorsieht.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungemöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht unter Darstellung der Ventilanordnung, die in einer typischen Instalation eingebaut ist, und

Fig. 2 eine Ansicht entlang er Linie 2-2 der Fig. 1.

Ein Teil 10 einer Wand, beispielsi&se eines Vergasers, kann mit einer Öffnung 12 mit einem vergrößerten Gewindeteil \h

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und einem die Öffnung schneidenden Einlaß 15 versehen sein« In dem Gewindeteil lh des Körpers 10 ist ein in wesentlichen zylindrisches Ventilgehäuse oder ein Hüllenkörper 16 aufgenommen, der eine sich axial erstreckende Innenbohrung 18 hat. Ein länglicher, einheitlicher, stangenartiger Ventilkernkörper 20 ist in der Bohrung der Ventilhülle vorgesehen und mit einem Schaftteil 22 wesentlich kleinerenDurchmessers versehen als der Innendurchmesser der Bohrung 18, um eine freie Bewegung des Schaftteiles 22 innerhalb der Bohrung 18 zu gestatten. Ein Ende Zk des Ventilkerns 22 ist vergrößert, um eine Schulter 26 vorzusehen, die gegen eine gegenüberliegende Schulter des Gehäuses 16 anschlägt und in dieser Stellung in einer beliebigen Weise befestigt ist, wie z.B. durch Deformieren eines Teils des Gehäuses in Berührung mit der äußeren Oberfläche des vergrößerten Teiles 24, wie z.B. bei 28 gezeigt ist« Das gegenüberliegende Ende 30 des Ventilkerns 20 ist konisch geformt und springt nach außen von der Ventilhülle vor und in die Flußöffnung 12 hinein.

Die äußere Oberfläche mindestens eines Teiles der Hülle 16 ist mit einem Außengewinde 32 versehen, das komplementär zu dem Gewinde ~\h liegt, um zu gestatten, das Gehäuse oder die Hülle des Ventilkörpers in den Körper 10 einzuschrauben. Das Gehäuse 16 ist auch mit einem vergrößerten Teil "}k versehen, und eine Schraubenfeder 36 umgibt den Schaft des des Gehäuses 16 und drückt an einem Ende gegen den Körper 10 und am gegenüberliegenden Ende gegen die Schulter 38, die von dem vergrößerten Teil 3^· gebildet ist. Man er-

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kennt aus den Fig. 1 und 2, daß das vergofierte Teil des Gehäuses 16 mit einem "Keil, wie z.B. einem Schlitz kO versehen ist, der mit einem Werkzeug in Eingriff bringbar ist«

Die aus dem Ventilgehäuse oder - dem Hüllenkörper 16 und dem Ventilkernkörper 20 bestehende Anordnung wird gewöhnlbherweise an einer Stelle angeordnet und als eine Einheit zu einer anderen Stelle für die Befestigung an dem Körper 10 befördert. Zur Befestigung der Ventilanordnung wird das Gehäuse 16 in den Körper 10 hineingeschraubt, bis das erwünschte Spiel oder der Abstand zwischen dem konisch geformten, nach außen vorspringenden Teil 30 des Ventilkerns 20 in der Öffnung 12 um den notwendigen Betrag angeordnet ist, um den gewünschten Fließbereich durch die Öffnung 12 bei der dann herrschenden Umgebungstemperatur zu geben. Die gegen&tsie Schulter 38 und die Wand des Körpers 10 drükkende Feder 36 dient dazu, das Gehäuse 16 und den Kern 20 in dieser vorgewählten Stellung zu halten.

Fließmittel fließt beispielsweise in der durch die Pfeile angezeigten Richtung durch den Einlaß 15 und die Öffnung 12, wenn die Einheit, der die Ventilanordnung zugeordnet wird, in Betrieb ist, obwohl selbstverständlich die Fließrichtung auch umgekehrt sein kann. Der Ventilkernkörper 20 besteht aus einem Material mit einem linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der beachtlich von dem des Ventilgehäusekörpers 16 unterschiedlich ist. Venn somit die Temp era-» tür steigt, delien sich der Kern 20 und das Gehäuse um beachtlich unterschiedliche Beträge aus. Da der Kern

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an einem Ende an dem Gehäuse 16 befestigt ist, beweglich konisch geformtes gegenüberliegendes Ende bezüglich der Öffnung 12. Venn beispielsweise der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient des Kernes im Vergleich zur Hülle relativ hoch ist, dehnt sich der Kern aus und bewegt sich nach links, in Fig. 1 gesehen, und vermindert dadurch den wirksamen offenen Bereich der Öffnung 12* Wenn andererseits der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient der Hülle 16 bezüglich des Kerns relativ hoch ist, dehnt aich die Hülle aus und bewegt das konisch geformte Ende 30 nach rechts, in Fig. 1 gesehen.

Vie oben erwähnt, hat der Schaft 22 des Kerns 20 einen wesentlich kleineren Querschnittsbereich als die Innenbohrung 18 des Gehäuses 16, um eine relativ freie Bewegung zwischen dem nicht befestigten Schaftteil und der umgebenden Bohrung 18 zu gestatten. Auf Temperaturabfall ziehen sich selbstverständlich der Kern 20 und das Gehäuse 16 um beachtlich unterschiedliche Beträge zusammen und bewegen das konisch geformte gegenüberliegende Ende dea Kerns in entgegengesetzten Richtungen wie oben beschrieben·

Vie oben erwähnt, ist der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient des Ventilkernkörpers 20 auereichend unterschiedlich von dem des Ventilgehäuses oder dea HUllenkörpers 16 gemacht, um die notwendige Abhängigkeit von Temperaturveränderungen vorzusehen. Um dies zu gewährleisten, sollte der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient eines der

Körper 20 und 16 mindestens dreimal größer als der des anderen

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sein« Unter Verwendung von Kombinationen leicht erhältlicher Materialien liegt dieser Unterschied im Bereich von näherungsweise drei bis fünfundzwanzig·

Eine Vielzahl Materialien kann verwendet werden, um den erwünschten Ausdehnun&sgrad auf Temperatu rveränderungen zu geben, und relativ etärre organische Polymere, sowohl

wärmehärtbare als auch thermoplastische, wie z.B. Polyvinylidenfluorid, Polyäthylen, Acryle, Acetalharze und Nylon, haben die gewünschten Eigenschaften, die für die Durchführung der vorliegenden Erfindung notwendig sind. Somit sind entweder das Ventilgehäuse oder der Kern aus einem der obi-

ist gen Materialien^ und der andere Körper/aus einem Material, wie z.B. Stahl gebildet, das einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von nahezu 6x10" inch/inch/°F. hat, obwohl ein 20-4-'$ glasgefülltes Nylon auch eine ausreichende Funktion hat. Wenn man somit einen der Körper, entweder die Hülle oder den Kern, aus Stahl und den anderen Körper aus Polyvinylidenfluorid herstellt, ist der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient des aus Polyvinylidenfluorid gebildeten Körpers näherungsweise dreizehnmal so groß wie der des aus Stahl gebildeten Körpers.

Unbeachtlich de^besonderen verwendeten Materialien müssen selbstverständlich die ausgesuchten Materialien dennoch mit den zu den erwartenden Temperaturen und Fließmitteln verträglich sein, und man erkennt, daß die vorliegende Erfindung eine thermisch abhängige Ventilanordnung schafft, bei

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der entweder den Ventilkernkörper selbst oder das Ventilgehäuse oder der Hüllenkörper auch als Betätigungsmechanismus dient und bei der die Konstruktion äußerst einfach, auf zwei Teile beschränkt ist, wodurch eine preiswerte, kompakte und wartungsfreie Konstruktion geschaffen wird«

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Claims

Patentansprüche :

■ 1. )J Temperaturabhängige Ventilanordnung mit einem länglichen, im wesentlichen zylindrischen Ventilgehäuse mit einer sich axial zu diesem Gehäuse erstreckenden inneren Bohrung, dadurch gekennzeichnet, daß ein länglicher, einheitlicher, stangenartiger Ventilkernkörper (20) in der Bohrung (18) des Ventilgehäuses (i6) aufgenommen ist, daß der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient eines der Ventilkörper (20, 16) wesentlich größer als der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient des anderen Körpers ist, daß der Ventilkernkörper (20) über einen beachtlichen Teil seiner Länge einen Außendurchmesser aufweist, &r in ausreiche%em Maße kleiner Lals/iler Innendurchmesser der Bohrung (18) des Ventilgehäuses (16) ist, um eine relative axiale Bewegung zwischen dem Ventilkern (20) und der Bohrung (18) des Ventilgehäusekörpers (16) in Abhängigkeit von Temperaturveränderungen zu gestatten, daß der Ventilkernkörper (20) fest benachbart seinem einen Ende an dem Ventilgehäuse ader der -hülle (16) angeordnet ist und das gegenüberliegende Ende des Ventilkerns (20) nach außen von der Ventilhülle (16) vorspringt und in eine Strömungsöffnung (12) eintritt zur Steuerung des offenen Bereiches.
2.) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gegenüberliegende Ende (30) des Ventilkernkörpers (20) im wesentlichen eine konische Form hat.
3.) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß das Ventilgehäuse (16) ein Außengewinde (32) aufweist und ein mit einem Werkzeug in Eingriff bringbares Teil (4o) auf dem Ventilgehäuse (16) vorgesehen ist.
4.) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Körper (16,2O) aus einem relativ festen organischen Polymer besteht.
5·) Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Polyvinylidenfluorid aufweist.
6.) Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Polyäthylen aufweist·
7·) Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Nylon aufweist.
8.) Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material eine Acry!verbindung aufweist.
9.) Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material ein Acetalharz aufweist.
10.) Anordnung nach Anspruch 4, dadurch, gekennzeichnet, daß das Material Stahl aufweist.
11.) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient des einen der Körper mindestens dreimal größer als der des anderen Kör-

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pers ist.
12.) AnsOrdnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient de$4inen Körpers nahezu dreizehnmal größer als der des anderen Körpers ist.

13·) Wärme·- abhängige Ventilanordnung mit einer Wand und einer Öffnung durch die Wand, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußerer Teil der Öffnung mit einem Gewinde versehen ist und ein innerer Teil eine Strömungsöffnung darstellt, daß ein Einlaß (15) die Öffnung kreuzt, eine im wesentlichen zylindrische, außen mit Gewinde versehene Ventilhülle (16) ein vergrößertes äußeres Ende aufweist, das in dem mit Gewinde versehenen Teil der Öffnung aufgenommen ist, daß ein stangenartiger Ventilkörper (20) gleitbar in der Ventilhülle (16) aufgenommen ist, wobei ein Ende des Ventilkörpers an einem benachbarten Teil der Ventilhülle befestigt ist und ein konisch geformtes gegenüberliegendes Ende des Ventilkörpers nach außen von der Hülle in die Strömungsöffnung hinein vorspringt, daß eine mit einem Werkzeug in Eingriff bringbare Einrichtung (4o) auf dem vergrößerten äußeren Ende (3*0 der Ventilhülle (16) vorgesehen ist und eine Schraubenfeder (36) die Ventilhülle (16) umgibt und gegen den Wandkörper an einem Ende sowie das vergrößerte äußere Ende der Ventilhülle an seinem gegenüberliegenden Ende drückt.

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