DE2435966C2 - Temperaturabhängiges Fluid-Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein temperaturabhängiges Fluid-Ventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Fluid-Ventil ist aus der US-PS 31 36 337 bekannt. Dieses bekannte Ventil ist derart ausgebildet, daß im Betrieb stets eine lineare Beziehung zwischen der Bewegung des beweglichen Ventilelements und der Öffnungsfläche vorliegt, die für die Fluidströmung durch das Ventil hindurch auftritt. Wenn bei diesem Ventil das auf Temperatur ansprechende Betätigungselement das Erreichen einer vorgegebenen Temperatur feststellt, bewirkt es, daß sich das bewegliche Ventilelement von dem als Ventilsitz ausgebildeten Wandteil weg bewegt. Dadurch strömt das Fluid mit so großer Menge durch die Fluidöffnung, daß das in Berührung mit dem Betätigungselement strömende Fluid das Betätigungselement rasch abkühlt und bewirkt, daß das Betätigungselement das bewegliche Ventilelement wieder in seine geschlossene Stellung zurückführt. Nun wird das Betätigungselement wieder aufgeheizt und bewegt das bewegliche Ventilelement wieder von dem Ventilsitz weg. Dieser Vorgang wiederholt sich zu Beginn des Betriebs mehrfach. Dadurch entstehen bei diesem bekannten Fluid-Ventil während des anfänglichen Öffnungsvorgangs rasche Schwankungen der Fluidströmung. In der Praxis ist ein derartiges Betriebsverhalten nicht wünschenswert.

Aus der DE-PS 12 49 038 ist ferner ein druckentlastetes Mehrwegventil bekannt, bei dem zwei Einlasse zur Einführung des Fluids vorgesehen sind, sowie ein Auslaß zur Abgabe des Fluids aus dem Ventil. Anders als bei einem thermostat-gesteuerten Ventil wird das bewegliche Ventilelement über eine Spindel betätigt, die ihrerseits manuell oder gegebenenfalls motorisch angetrieben werden kann. Die beschriebene Ausführung dient dazu, Geräusche zu vermindern, die beim Öffnen und Schließen eines Ventils auftreten.

Aus der DE-OS 19 18 769 ist ferner ein temperaturempfindliches Ventil bekannt, das als herkömmliches thermostatisches Ventil ausgebildet ist, bei dem die Bewegung des bewegbaren Ventilelements bezüglich des stationären Ventilsitzes hinsichtlich der jeweils vorliegenden Öffnungsfläche, die durch die Bewegung des bewegbaren Ventilelements vom stationären Ventilsitz ίο weg erzeugt wird, stets linear ist Auch hierbei können die vorstehend erwähnten und in der Praxis unerwünschten Schwankungen der Fluidströmung beim anfänglichen Betrieb des Ventils auftreten.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein temperaturabhängiges Fluid-Ventil der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem Schwankungen der Fluidströmung während des anfänglichen Öffnungsvorgangs des Ventils beseitigt sind.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst

Wenn bei dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung das auf Temperatur ansprechende Betätigungselement das Erreichen einer vorbestimmten Temperatur feststellt, bewirkt es, daß sich das bewegliche Ventilelement von dem als Ventilsitz ausgebildeten Wandteil weg bewegt. Während des anfänglichen Betriebs ist jedoch die Bewegungsstrecke tr es beweglichen Ventilelements von dem Wandteil weg nicht linear hinsichtlich der Größe der Öffnung, die der Fluidströmung zum Durchtritt zur Verfügung steht Erreicht wird dies dadurch, daß ein Teil des beweglichen Ventilelements oder ein Teil des feststehenden Ventilelements einen einen stumpfen Winkel einschließenden Rücksprung aufweist, der eine begrenzte Öffnungsfläche bewirkt, wenn sich das bewegliehe Ventilelement zu Anfang von dem Ventilsitz wegbewegt. In diesem Anfangszustand ist das Volumen der Fluidströmung durch die öffnung hindurch derart begrenzt, daß das mit dem thermisch ansprechenden Betätigungselement in Berührung stehende Fluid die Temperatur des Betätigungselements nicht so rasch vermindert, daß das Ventilelement wieder völlig geschlossen wird. Im Anfangsbetrieb bewegt sich vielmehr das bewegliche Ventilelement ruckfrei und stetig vom Ventilsitz weg, so daß keine nennenswerten Schwankungen der Fluidströmung oder der Temperatur des Fluids auftreten. Auf diese Weise wird einerseits der Betrieb des mit dem Fluid zu versorgenden Motors verbessert und es wird andererseits auch die Lebensdauer des Fluid-Ventils im Vergleich zu der eines herkömmlichen Ventils erhöht, bei dem rasche und mehrfache Schwankungen der Betätigung des beweglichen Ventilelements auftreten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.
F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein temperaturabhängiges Ventil.

Fig.2 zeigt einen Teilaufriß eines Ventiles entsprechend der F i g. 1, wobei das Ventil etwas geöffnet ist.

F i g. 3 zeigt einen Teilaufriß, bei dem einige Teile im Querschnitt dargestellt sind, des Ventilteiles einer anderen Ausführungsform.

F i g. 4 zeigt einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Ventiles.

Fig. 5 zeigt einen Teilaufriß des Ventilteiles der Fig. 4, wobei das Ventil etwas geöffnet ist.

Fig. 6 zeigt einen Teilquerschnitt eines Ventilteiles einer wiederum anderen Ausführungsform.

Fig. 7 zeigt einen Längsquerschnitt einer wiederum

anderen Ausführungsform eines Ventiles.

F i g. 8 zeigt einen Teilaufriß, wobei einige Teile im Schnitt dargestellt sind, des Ventilabschnittes der F i g. 7, wobei das Ventil etwas geöffnet ist.

F i g. 9 zeigt eine perspektivische Teildarstellung, wobei einige Teile im Querschnitt dargestellt sind, des Ventilteiles einer noch anderen Ausführungsform, bei der das Ventil etwas geöffnet ist.

In den Fig. 1 und 2 ist ein temperaturabhängiges Ventil mit einem festen Teil 20 dargestellt, das einen ringförmigen Ventilsitz 22 hat, der einen Fluideinlaß bildet Der Ventilsitz hat einen ringförmigen Flansch 23, der eine Aussparung bildet Der feste Teil 20 hat einen Arm 24, der ein temperaturabhängiges Betätigungsglied 26 passender Bauart trägt.

Eine Schraubenfeder 30 umgibt das Betätigungsglied 26 und verbindet dieses mit einem Verbindungselement 32, das mit der Feder 30 in Eingriff steht. Das Verbindungselement 32 erstreckt sich durch den Fluideinlaß in den festen Teil 20 und ist über eine Verbindung 34 mit einem Betätigungsschaft 36 des Betätigungsgliedes 26 verbunden. Die Verbindung 34 umfaßt den BeMtigungsschaft 36 und steht mit einer Schraubenfeder 38, die den Schaft 36 umgibt, in Eingriff. Die Feder greift an einem Arm 40 an, der von dem Schaft 36 getragen wird. Der Arm 40 steht mit einer Mutter 41 in Eingriff, welche an dem Schaft 36 befestigt ist Der Arm 40 erstreckt sich vom Schaft 36 weg und ist mit einem beweglichen Ventilelement, das die Form einer Kappe 42 hat, verbunden. Diese ist am oberen Ende 44 geöffnet und hat einen ringförmigen Verschlußabschnitt 45 an ihrem unteren Teil. Die Kappe 42 ist verschiebbar in einer waagerechten Wand 46 angeordnet.

Der Verschlußabschnitt 45 der Kappe 42 sitzt normalerweise in der Aussparung, die durch den Flansch 23 im Ventilsitz 22 gebildet ist (Fig. 1). Die obere Kante des Flansches 23 des Ventilsitzes 22 hat an gegenüberliegenden Teilen nach unten abgeschrägte oder schrägverlaufende Abschnitte 50.

Das in dei. F i g. 1 und 2 dargestellte Ventil ist vom Typ eines Sicherheitsventiles. Normalerweise fließt das Fluid vom Boden nach oben, wie es durch die Pfeile 52 (Fig. 1) angedeutet ist. Das Fluid fließt aus dem Ventil durch das obere, offene Ende 44 der Kappe 42 und gelangt in einen Bereich oberhalb der waagerechten Wand 46.

Ein Teil des nach oben durch das Ventil hindurchfließenden Fluids kommt mit dem Betätigungsglied 26 in Berührung. Wenn die Temperatur des Fluids, das mit dem Betätigungsglied 26 if· Berührung kommt, oberhalb einer vorgegebenen Temperatur liegt, bewegt sich der Betätigungsschaft 36 nach oben und drückt die Kappe 42 nach oben. Diese Bewegung erfolgt entgegen der Kraft der Feder 30.

Wenn sich die Kappe 42 nach oben bewegt, gleitet der Verschlußabschnitt 45 innerhalb des Flansches 23 nach oben. Da die obere Kante des Flansches 23 nach unten abgeschrägte Abschnitte 50 hat, bewegt sich die untere Kante der Kappe 42 zuerst entlang des untersten Teiles der nach unten abgeschrägten Abschnitte 50. Auf diese Weise wird zuerst eine kleine öffnung am untersten Teil eines jeden der schräg nach unten weisenden Abschnitte 50 an der oberen Kante des Flansches 23 geschaffen, so daß Fluid dort nach außen austritt, wie es durch die Pfeile 56 (F i g. 2) angedeutet ist. Bei weiterer Bewegung der Kappe 42 nach oben, wird der Durchtritt für das Fluid an jedem eier abgeschrägten Abschnitte 50 nach und nach größer, so daß der Fluß des Fluids zwischen der Kappe 42 und dem Ventil 22 zunimmt Das Fluid fließt aus dem Ventil in den Raum zwischen den festen Teil 20 und der waagerechten Wand 46. Normalerweise ist eine Einrichtung vorhanden, die bei der nach 5 oben gerichteten Bewegung der Kappe 42 einen Durchlaß unmittelbar oberhalb der Kappe 42 schließt, so daß nach erfolgter maximaler Bewegung der Kappe 42 das gesamte Fluid, das durch den Einlaß innerhalb des festen Teiles 20 eindringt, nach außen zwischen den festen Teil

ίο 20 und die Kappe 42 fließt.

Wenn die Temperatur des Fluids, das mit dem Betätigungsglied 26 in Eingriff steht, sinkt, bewegen sich der Betätigungsschaft 36 und die Kappe 42 durch die Feder 30 nach unten.

In der Fig.3 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt die einen festen Teil 60 mit einem Fluideinlaß 62 hat. Ober einen Arm 64 ist ein temperaturabhängiges Betätigungsglied 66 mit einem festen Teil 60 verbunden. Der feste Teil 60 hat einen Ventilsitz 67.

der mit einem ringförmigen Flansch 68 ausgebildet ist Der Flansch 68 hat einen oberen Kt/ntenabschnitt 69. der gerade oder eben ist. In ähnlicher Wvise, wie es bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 und 2 dargestellt worden ist ist eine Kappe 70 verschiebbar innerhalb des Flansches 68 angeordnet Das untere Ende der Kappe 70 ist ai.gemein gerade, hat jedoch eine oder mehrere nach oben abgeschrägte Oberflächen 72, die eine oder mehrere Aussparungen im unteren Rand der Kappe 70 bilden. Wenn das Betätigungsglied 66 die Kappe 70 im Flansch 68 nach oben bewegt, entsteht zu Beginn der Bewegung ein sehr kleiner Durchfluß aufgrund der Aussparungen in den Oberflächen 72. Bei weiterer Bewegung der Kappe 70 nach oben, nimmt der Querschnitt zwischen der Kappe 70 und der oberen Kante 69 des Flansches 68 nach und nach zu.

Bei einer Ausführungsform (F i g. 4 und 5) ist ein fester Teil 80 vorhanden, der einen Ventilsitz 81 mit einem Flansch 82 hat. Dieser ist an seinem oberen Ende mit nach unten weisenden Oberflächen oder Abschnitten 84 ausgestaltet. Ein bewegbares Verschlußteil 86 paßt in den Ventilsitz 81 und den Flansch 82, wodurch ein Fluß des Fluids nach oben aus dem Ventil unterbunden wird. Der Verschlußteil 86 ist mit einem temperaturabhängigen Betätigungsglied 88 durch ein Verbindungselement 90 und eine Feder 92 verbunden. Das ßaätigungsglied 88 steht mit dem festen Teil 80 über einem Arm 94 in Verbindung. Bei Zunahme der Temperatur des Fluids, das mit dem temperaturabhängigen Betätigungsglied 88 in Eingriff steht, wird der bewegliche Verschlußteil 86 durch das Betätigungsglied 88 nach oben bewegt. Zuerst fließt Fluid durch einen kleinen Durchlaß, der zwischen dem beweglichen Verschlußteil 86 und dem unterstes; Teil der nach unten schräglaufenden Oberfläche oder Aüschnittes 84 am oberen Rand des Flansches 82 entsteht, wie es durch einen Pfeil 100 (Fig.5) angedeutet ist. Wenn sich der bewegliche Verschlußteil 86 weiter nach oben bewegt, wird der Durchlaß für das Fluid nach und nach größer.

Bei der in Fig.? dargestellten Ausführungsform ist ein fester Teil 110 vorhanden, der einen Ventilsitz 112 mit einem Flansch 113 trägt, der eine gerade obere Kante 114 hat. Ein beweglicher Verschlußteii U5 sitzt normalerweise in dem Ventilsitz 112 und dem Flansch 113. Der bewegliche Verschlußteii 115 hat eine untere Kantenoberfläche 116. von der ein Teil nach oben abgeschrägt ist. Wenn ein temperaturabhängiges Betätigungsglied 120 den Verschlußteil 115 nach oben bewegt (F i g. 6), entsteht zu Beginn der Bewegung des bewcgli-

chen Verschlußteiles 115 ein sehr kleiner Durchlaß zwischen dem obersten Teil der Unterkante der Fläche 116 und der Oberkante 114 des Ventilsitzes 112.

Die in den F i g. 7 und 8 dargestellte Ausführungsform hat einen festen Teil 130. dessen unterer Abschnitt mit -> einem ringförmigen Ventilsitz 132 und einem Flansch 133 ausgebildet ist. Ein Bügel 134 erstreckt sich etwas oberhalb des festen Teiles 130. An ihm ist ein Betätigungsschaft 136 eines Betätigungselementes 138 befestigt. An dem Betätigungsglied 138 ist ein Verschlußteil in 140 angeordnet. Die Unterfläche der Kante des Ventilsitzes 132 hat einen nach oben abgeschrägten Abschnitt 142. Wenn das temperaturabhängige Betätigungsglied 138 eine Temperatur oberhalb eines vorgegebenen Wertes wahrnimmt, bewegt sich das Betätigungselc- r, ment 138 nach unten und bewegt den Verschlußteil 140 nach unten. Zu Beginn der Bewegung entsteht ein klei ner Durchlaß /wischen dem Scheitel des abgeschrägten Abschnittes 142 des Ventilsitzes 132 und der oberen Kante des Verschlußteiles 140. Fluid fließt dann in die j< > durch den Pfeil 146 (Fig. 8) angedeutete Richtung. Wenn sich der Verschlußteil 140 weiter nach unten bewegt, nimmt der Durchlaß zwischen dem Ventilsitz 132 und dem Verschlußteil 140 nach und nach zu (F ι g. 8).

Die Ausführungslorm.die in der Fi g. 9 dargestellt ist. 2:1 hat einen festen Teil 150, der mit einem Ventilsitz 152 und einem ringförmigen Flansch 153 ausgebildet ist. Ein Verschlußteil 154 sitzt normalerweise in dem Ventilsitz 152 und dem ringförmigen Flansch 153.

Die obere Kante des Verschluöteiles 154 hat einen jo oder mehrere nach unten abgeschrägte Abschnitte 156. Wenn das temperaturabhängige Betätigungsglied 158 den Verschlußteil 154 nach unten bewegt, entsteht zuerst ein kleiner Durchlaß zwischen der nach unten abgeschrägten Kante 156 des Verschlußteiles 154 und der j-:. unteren Kantenoberfläche des Ventilsitzes 152(F ig. 9).

jeder der abgeschrägten Abschriiiic oder Aussparungen kann einen punktförmigen Scheitel haben. Als Scheitel kann man auch einen sich nach oben oder unten erstreckenden Teil der Oberfläche bezeichnen, der nicht genau definierbar ist. Das erfindungsgemäße temperaturabhängige Ventil ermöglicht die Steuerung und Regulierung des anfänglichen Durchflusses in vorbestimmter Weise, wobei eine nichtlineare Dosierung des Flusses des Fluids erfolgt. Diese Art der Steuerung des Flus- 4;. ses liefert eine wesentlich stabilere Temperaturkontrolle, als es mit bekannten Ventilen möglich ist. Ferner ermöglicht eine so genaue Steuerung und Regulierung des Flusses eine große Anpassungsfähigkeit und Möglichkeit bei der Änderung des zu steuernden Temperaturbereiches eines temperaturabhängigen Ventiles.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

6(1

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Temperaturabhängiges Fluid-Ventil, insbesondere für das Kühlsystem eines Verbrennungsmotors, mit einem feststehenden und einem beweglichen, mit einem Verschlußteil versehenen Ventilelement, wobei das feststehende Ventilelement eine Fluidöffnung bildet und ein Wandteil aufweist, das das Verschlußieil des beweglichen Ventilelements umgibt, und das bewegliche Ventilelement in dem Wandteil des feststehenden Ventilelements gleitend bewegbar ist, um die Fluidöffnung zu schließen und zu öffnen, und wobei ein auf die Temperatur ansprechendes Betätigungselement die Temperatur des Fluids ermittelt und das bewegliche Ventilelement entsprechend der Temperatur des Fluids zur Steuerung der Strömung des Fluids durch das Ventil bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite des WandV£^:Js (23; 68; 82; 113; 133; 153) des feststehenden Ventüelements (20; 60; SO; !10; 130; 150) oder des Verschlußteils (45; 70; 86; 115; 140; 154) des beweglichen Ventilelements (42; 70; 86; 115; 140; 154) an wenigstens einer Stelle einen einen stumpfen Winkel einschließenden Rücksprung (50; 72; 84; 116; 142; 156) aufweist, so daß ein Fluiddurchgang mit sich nicht linear allmählich vergrößernder Fläche entsteht, wenn sich das bewegliche Ventilelement von dem feststehenden Ventilelement wegbewegt.