DE2460219B2 - Auf Wärmeeinwirkung ansprechendes Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein auf Wärmeeinwirkung ansprechendes Ventil mit einem Ventilkörper, der eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung sowie eine mit einem Ventilsitz versehene Verbindung zwischen den Öffnungen aufweist, und einer thermostatischen Bimetallplatte, die abhängig von Temperaturänderungen ihre Krümmung zwischen einer ersten Stellung, in der sie zum Ventilsitz hingebogen ist und die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung sperrt, und einer zweiten Stellung ändert, in der sie vom Ventilsitz weggebogen ist und die Verbindung zwischen den Öffnungen freigibt.

Aus der DE-PS 5 17 210 ist bereits ein solches Ventil bekannt. Bei diesem bekannten Ventil tritt das zu steuernde Medium auf der einen Seite des Ventilgehäuses ein, strömt dann gesteuert durch die Bimetallplatte durch eine in dem Gehäuse gebildete Kammer und verläßt das Ventilgehäuse auf der anderen Seite der s Bimetallplatte. Beide Gehäusehälften müssen daher frei zugänglich sein, damit die Zu- und Ableitungen an die Öffnungen angeschlossen werden können. Dabei ist es kaum möglich, einen wärmeübertragenden Kontakt mit der Bimetallplatte zu einem außerhalb des Ventilgehäuses liegenden Körper herzustellen, wie es notwendig ist, wenn der Strom des Mediums durch das Ventil abhängig von der Temperatur dieses Körpers gesteuert werden soll. Ein unmittelbarer Kontakt des Ventilgehäuses mit dem zu steuernden Körper ist dabei mit gutem Wärmeübertragungswirkungsgrad kaum möglich, da beide Gehäusehälften für den Anschluß von Zuführungsleitungen zugänglich sein müssen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, daß es bei einfachem und kostengünstigem Aufbau abhängig von der Temperatur eines außerhalb des Ventilgehäuses liegenden Körpers gesteuert werden kann.

Er^findungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Ventilkörper aus einem napfförmigen, wärmeleitenden Metallkörper mit einer offenen Ausnehmung und mit einer Befestigungsvorrichtung zum Befestigen des MetaHkörpers in wärmeübertragenden Kontakt an einem hinsichtlich der Temperatur zu überwachenden Gerät und aus einem Formteil aus Kunststoff besteht, das in der Ausnehmung des Metallkörpers unter Bildung einer Kammer angebracht ist, daß das Formteil zwei Anschlußstutzen für Strömungsmittelleitungen mit Ein- und Auslaßdurchführungen aufweist, die an einem Ende nebeneinander auf der gleichen Seite des Ventilkörpers in die Kammer münden, und mit dem Ventilsitz, der ein Ende der einen Durchführung umgibt, sowie mit einer die Enden beider Durchführungen umgebenden Schulter, an der der Umfang der Bimetallplatte in ihrer zweiten Stellung anliegt, versehen ist, und daß die Bimetallplatle von einer Feder getragen wird, die zwischen dem Boden der Ausnehmung und der Bimetallplatte eingefügt ist.

Beim erfindungsgemäßen Ventil ist also ein Metallkörper vorgesehen, der unmittelbar an einem hinsichtlich der Temperatur zu überwachenden Gerät befestigt werden kann. In diesen Metallkörper ist dann ein Formteil unter Bildung der eigentlichen Ventilkammer eingesetzt, und dieser Formteil weist die zwei Anschlußstutzen zur Anbringung der Zuführungs- und Abführungsleitungen auf. Auf Grund der unmittelbaren Verbindung des Metallkörpers mit dem zu überwachenden Gerät hat der Metallkörper im wesentlichen die gleiche Temperatur wie das Gerät, so daß die im erfindungsgemäßen Ventil verwendete Bimetallplatte, die mit dem Metallkörper in wärmeübertragendem Kontakt gehalten ist, exakt auf Temperaturänderungen des Metallkörpers und damit des zu überwachenden Geräts ansprechen kann. Da das Formteil, das die Zu- und Ableitungsanschlüsse aufweist, aus Kunststoff, also einem schlechten Wärmeleiter hergestellt ist, wird wenig Wärme vom Metallkörper abgeleitet, so daß die Temperatur, auf die die Bimetallplatte ansprechen soll, nicht verfälscht wird.

Da beim erfindungsgemäßen Ventil alle für die Steuerfunktionen notwendigen Elemente, also der Ventilsitz, die die Bimetallplatte abstützende Schulter, die Durchführungen und die Anschlüsse in einem

Formteil gebildet sind, das aus Kunststoff hergestellt ist, läßt sich das Ventil unter Aufwendung geringer Kosten in Massenproduktion herstellen, wenn die Form des Formteils einmai festliegt Durch dar Fehlen eines Anschlußstutzens an dem mit dem zu überwachenden Gerät zu verbindenden Metallkörper entfallen zusätzliche Wärmeableitquerschnitte und -flächen, die die Meßtemperatur verfälschen würden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Ventilsitz von einem elastischen ι ο Ring gebildet ist, der das in die Kammer mündende Ende der Auslaßdurchführung umgibt, daß der Ring von einer weiteren Schulter umgeben ist, die radial im Abstand innerhalb der die Enden beider Durchführungen umgebenden Schulter verläuft, und daß das in die Kammer mündende Ende der Einlaßdurchführung in der zwischen den beiden Schultern liegenden Nut liegt. Auf Grund der linienförmigen Abstützung der Bimetallplatte in ihren beiden Stellungen wird d\f Wärmeableitung über den Kunststoffkörper im Vergleich zu einer großflächigen Abstützung weiter verringert.

Vorteilhafterweise ist die Befestigungsvorrichtung ein am Metallkörper gebildeter Gewindeansatz. Dadurch kann das Ventil in einfacher Weise mit dem zu überwachenden Gerät verbunden werden.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Ventils, wobei die Bimetallplatte in ihrer geschlossenen Position in dichter Anlage an den Ventilsitz dargestellt ist,

F i g. 2 eine ähnliche Ansicht wie in F i g. 1, wobei sich die Bimetallplatte in der Stellung befindet, in der sie den Ventilsitz freigibt,

F i g. 3 einen Horizontalschnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 2,

F i g. 4 eine Draufsicht auf die im erfindungsgemäßen Ventil verwendete Bimetallplatte und

Fig.5 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform des Ventils nach der Erfindung.

Das in der Zeichnung dargestellte, auf Wärmeeinwirkung ansprechende Ventil 1 enthält einen zweiteiligen Ventilkörper 5. Der erste Teil 7 des Ventilkörpers besteht vorzugsweise aus einem einteiligen Formstück aus einem wärmehärtbaren Kunstharz. Dieser erste Teil ist mit einem allgemein axial zum Ventil verlaufenden ersten Anschlußstutzen 9 und mit einem rechtwinklig zum ersten Anschlußstutzen verlaufenden angrenzenden zweiten Anschlußstutzen 11 versehen. Diese Anordnung der Anschlußstutzen ermöglicht das einfaehe Anschließen von (nicht dargestellten) Schiauchstükken an die Anschlußstutzen, während gleichzeitig eine kompakte Ausführung des Ventils ermöglicht wird, bei der die Anschlußstutzen auf der gleichen Seite in den Ventilkörper hineinführen und aus ihm herausführen. Im Anschlußstutzen 9 ist eine Durchführung 13 angebracht, und im Anschlußstutzen 11 ist eine Durchführung 15 angebracht; innerhalb des Ventilgehäuse stehen die Durchführungen miteinander in Verbindung. Wie in der Darstellung zu entnehmen ist, bildet die Durchführung 13 eine Einlaßdurchführung, und die Durchführung 15 bildet eine Auslaßdurchführung, doch ist zu erkennen, daß das Strömungsmittel (beispielsweise Luft) in den Ventilkörper auch über die Durchführung 15 eintreten und über die Durchführung 13 wieder austreten kann. Die Durchführung 13 ist mit einem O-Ring 17 versehen, der einen Ventilsitz bildet, !dieser O-Ring besteht vorzugsweise aus einem geeigneten elastischen synthetischen oder natürlichen Gummi Eine Absperrvorrichtung 19 kann mit dem Ventilsitz in Eingriff gebracht und aus dem Eingriff wieder gelöst werden, damit die Verbindung zwischen den Durchführungen wahlweise gesperrt wird.

Die Ventilvorrichtung 19 enthält insbesondere eine allgemein kreisrunde, schalenförmige thermostatische Bimetallscheibe 21, die auf Temperaturänderungen so anspricht, daß sie ihre Krümmung aus einer ersten Position (nach Fig.2), in der die Scheibe und die Absperrvorrichtung vom Ventilsitz 17 wegbewegt sind, in eine zweite Position (nach Fig. 1) ändert, in der die Scheibe gegen den Ventilsitz gebogen ist und in der die Mitte der Scheibe abdichtend mit dem Ventilsitz in Eingriff steht Wie in F i g. 1 dargestellt ist ist die Scheibe 21 so angeordnet daß sich ihre Seite mit geringerer Ausdehnung oben befindet so daß sich die Scheibe normalerweise in ihrer geschlossenen Position befindet und daß nach einer Erwärmung der Scheibe auf eine vorbestimmte Temperatur Wärmespannungen in der Scheibe ihr plötzliches Umschnappen über eine Mittellage in ihre geöffnete Position bewirken. Wenn sich die Scheibe unter eine weitere vorbestimmte Temperatur abkühlt, schnappt sie wieder in die geschlossene Position zurück. Eine dreiarmige kreuzförmige Federscheibe 23 wirkt auf die Mitte der Scheibe ein und drückt sie gegen den Ventilsitz 17, wenn sich die Scheibe in ihrer zweiten Position, der geschlossenen Position befindet, wodurch eine ausreichende Kraft ausgeübt wird, um die Scheibe dicht gegen den Ventilsitz zu halten. Die Federscheibe 23 übt eine ausreichende Kraft auf die Scheibe 21 aus, damit diese dicht gegen den O-Ring 17 gehalten wird, jedoch übt sie keine übergroßen Druckkräfte auf den O-Ring aus, die eine dauernde Verformung (das heißt eine dauerhafte Druckhärtung) des aus Elastomermaterials bestehenden O-Rings und ein sich daraus ergebendes Undichtwerden verursachen würden.

Der erste Teil 7 des Ventilkörpers ist mit einer kreisförmigen Schulter 25 versehen, die die Auslaßdurchführung 15 umgibt; diese Schulter bildet eine Rückhalteeinrichtung für den O-Ring 17. Die Schulter 25 ist im Abstand von einer zweiten kreisförmigen Schulter 27 umgeben. Diese zweite Schulter ragt gegen die Scheibe 21; sie hat einen Durchmesser, der geringfügig kleiner als der Durchmesser der Scheibe im ebenen Zustand ist, so daß der Außenrand der Scheibe gegen sie stößt, wenn die Scheibe über ihre Mittellage aus ihrer geschlossenen Position in ihre geöffnete Position umschnappt, wodurch bewirkt wird, daß sich die Mitte der Scheibe vom O-Ring 17 löst. Somit bildet die Schulter 27 ein Widerlager für die Scheibe. Wie in F i g. 3 dargestellt ist, öffnet sich die Einlaßdurchführung 13 in den Raum zwischen der Schulter 25 und der Schulter 27, so daß Strömungsmittel (beispielsweise Luft) in der offenen Position der Scheibe 21 von der Durchführung 13 über den O-Ring 17 in die Durchführung 15 in der Mitte des O-Rings strömen kann (diese Strömung ist in F i g. 2 durch Pfeile angegeben). Die Schulter 27 ist nach Fig.3 mit Kerben 29 versehen, damit sich der Druck auf beiden Seiten der Scheibe ausgleichen kann, so daß ein abdichtender Eingriff der Scheibe an den Schultern 27 verhindert wird.

Der zweite Teil 31 des zweiteiligen Ventilkörpers 5 enthält ein napfförmiges Teil, das abdichtend am ersten Teil 7 des Ventilkörpers befestigt werden kann. Insbesondere enthält der zweite Teil 31 ein Glied aus wärmeleitendem Material, beispielsweise Messing, das

mit einem Gewindeansatz 33 sowie mit einer Ausnehmung 35 zur Aufnahme des Ventilkörperteils 7, der Scheibe 21 und der Scheibe 23 versehen ist. Die Ausnehmung 35 enthält innen eine abgestufte Schulter 37 auf der der Bodenbereich des Ventilkörperteils 7 aufliegt, wenn die zwei Teile des Ventilkörpers zusammengefügt sind. Die Feder 23 ist zwischen dem Boden der Ausnehmung 35 und die Bodenfläche des Teils 7 eingefügt, wobei die Scheibe 21 von der Feder getragen wird. Der Ventilkörperteil 31 weist einen sechseckigen Abschnitt 38 auf, der ein einfaches Einfügen des Ventils 1 in ein Gewindeloch ermöglicht; ferner weist er eine relativ dünne Wand 39 auf, die von dem sechseckigen Abschnitt nach oben ragt. Zwischen dem Ventilkörperteii 7 und der Wand 39 ist ein Dichtungsring 41 (beispielsweise ein O-Ring) angebracht, und die Wand kann über den O-Ring gebogen werden, damit die zwei Ventilteile zur Bildung des Ventilkörper s 5 dicht miteinander verbunden werden.

Der Ventilkörperteil 31 eignet sich insbesondere zum Einschrauben in einen Gegenstand, beispielsweise in den Motorblock eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen, damit Wärme von dem Motorblock auf die Scheibe 21 übertragen wird, so daß sich diese entsprechend einer Temperaturerhöhung des Motorblocks erwärmt. Nach einem Abkühlen des Motorblocks wird die Scheibe etwa auf der Temperatur des Motors gehalten.

Wenn das Ventil 1 in einem kalten Motor eingebaut ist und wenn die Scheibe 21 sich in ihrer geschlossenen Position befindet, in der eine Luftströmung von der Einlaßdurchführung 13 zur Auslaßdurchführung 15 verhindert wird, kann ein Unterdrucksystem bei einem relativ niedrigen Druck aufrechterhalten werden. Wenn sich der Motor des Kraftfahrzeugs erwärmt, wird vom Gewindeansatz 33 Wärme auf die Scheibe 21 übertragen. Wenn die Scheibe eine vorbestimmte Temperatur erreicht, schnappt sie über eine Mittellage aus ihrer geschlossenen Position in ihre offene Position um. Wenn die Scheibe über ihre Mittellage umschnappt, stößt der Umfang der Scheibe gegen die Schulter 27, was zur Folge hat, daß sich der Mittelabschnitt der Scheibe vom O-Ring 17 entfernt. Wenn sich die Scheibe in ihrer offenen Position befindet, kann Luft in die Einlaßdurchführung 13 eindringen und in die Auslaßdurchführung 15 strömen. Diese Luftströmung kann zum Entlüften des Vakuumsystems oder zur Auslösung einer Betätigung von Bauteilen in einem mit Unterdruck gesteuerten Abgasumlaufsystem in einem Automobil eingesetzt werden.

Eine Abwandlung der Bimetallscheibe 21 ist in Fi g. 4 dargestellt, wobei diese modifizierte Scheibe im Unterschied zur Scheibe 21 in ihrer Gesamtheit bei 43 dargestellt ist. Wie der Darstellung zu entnehmen ist, verlaufen vom Rand der Scheibe zwei diametral gegenüberliegende Schlitze 45a, 456 gegen die Mitte der kuppeiförmigen Scheibe; die Schlitze enden jedoch kurz vor der Scheibenmitte. Diese Schlitze bewirken eine Veränderung des thermisch herbeigeführten Spannungsverlaufs in der Bimetallscheibe beim Erwärmen der Scheibe, was zur Folge hat, daß sich die Scheibe relativ stetig zwischen ihren ersten und zweiter Krümmungspositionen ändert. Insbesondere verhinderr die Schlitze, daß sich die Scheibe 43 plötzlich (das heiß durch Umschnappen) über eine Mittellage ändert, se daß auf diese Weise eine allmähliche Bewegung de: Mittelabschnitts der Scheibe gegen den O-Ring 17 unc von diesem weg bewirkt wird, wodurch eine stetig« Änderung der Strömung durch das Ventil erfolgt. Es is zu erkennen, daß die Bewegung der Scheibe zwai nichtlinear, jedoch ohne Umschnappen über ein« Mittellage erfolgt. Allgemein können Scheiben, die se ausgebildet sind, daß sie sich stetig zwischen ihrer entgegengesetzten Krümmungspositionen bewegen, al: veränderliche Scheiben bezeichnet werden. Wie eben

is falls zu erkennen isi, kann jede gewünst-hie Anzahl vor Schlitzen in der Scheibe 43 angebracht werden, wöbe diese Schlitze vorzugsweise in gleichen Winkelabstän den um die Scheibe angeordnet sind.

In F i g. 5 ist eine weitere Ausführungsform eine!

Ventils 47 dargestellt. Dieses modifizierte Ventil enthäl einen Ventilkörper 49 mit einem kappenförmiger Einlaßabschnitt 51, in dem mehrere öffnungen 5i angebracht sind, und einem dicht mit diesem verbünde nen Auslaßabschnitt 53. Der Auslaßabschnitt 53 weis einen Anschlußstutzen 57 auf, durch den eine Durchfüh rung 59 führt. Eine Innenwand 61 trennt der Einlaßabschnitt vom Auslaßabschnitt. In der Mitte isi diese Innenwand mit einer öffnung 63 versehen, und sie weist einen Umfangsrand auf, der von einer in der Einlaßabschnitt 51 ragenden Schulter 65 gebildet ist Eine thermostatische veränderliche Bimetallscheibe 67 die allgemein der Bimetallscheibe 43 gleicht, ist irr Einlaßabschnitt angebracht Die Bimetallscheibe 67 wird mit Hilfe eines wellenförmigen Federrings 65 gegen die Innenwand 61 gedruckt Die öffnung 63 isi von einem kreisförmigen Steg 71 umgeben, der einer Ventilsitz bildet. Die Absperrvorrichtung enthält eir federndes, flexibles Polster 73 aus einem geringfügig federnden Material wie synthetischem Gummi, das ar der an die Öffnung 63 angrenzenden Räche der Scheibe 67 befestigt ist. Dieses Polster wird mit Hilfe eines durch ein Loch 77 in der Scheibe einschiebbaren Knopfs 75 ar seiner Stelle gehalten. Dieser Knopf ist einstückig mil dem Polster 73 verbunden, und es kann anfänglich mil einer (nicht dargestellten) länglichen Lasche verseher sein, die leicht durch das Loch 77 geschoben und se gedehnt werden kann, daß der Knopf 75 durch das Loch gezogen wird. Nachdem der Knopf durch das Loch 77 geschoben ist, kann die Lasche dann von dem Knopl abgeschnitten werden. Es ist zu erkennen, daß die Arbeitsweise des Ventils 47 allgemein der Arbeitsweise des oben beschriebenen Ventils 1 gleicht so daß es hier keiner näheren Beschreibung bedarf. Ferner ist zu erkennen, daß die Wand 61 mit ihrem Steg 71 und das Polster 73 die Absperrvorrichtung zum Blockieren der Verbindung zwischen der Einlaßdurchführung und der Auslaßdurchführung des Ventilgehäuses bilden. Diese Absperrvorrichtung kann auch in der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform anstelle des O-Rings 17 und der Scheibe 21 verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Auf Wärmeeinwirkung ansprechendes Ventil mit einem Ventilkörper, der eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung sowie eine mit einem Ventilsitz versehene Verbindung zwischen den Öffnungen aufweist, und einer thermostatischen Bimetallplatte, die abhängig von Temperaturänderungen ihre Krümmung zwischen einer ersten Stellung, in der sie zum Ventilsitz hingebogen ist und die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung sperrt, und einer zweiten Stellung ändert, in der sie vom Ventilsitz weggebogen ist und die Verbindung zwischen den Öffnungen freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (5) aus einem napfförmigen, wärmeleitender. Metallkörper (31) mit einer offenen Ausnehmung (35) und mit einer Befestigungsvorrichtung zum Befestigen des Metallkörpers (31) in wärmeübertragenden Kontakt an einem hinsichtlich der Temperatur zu überwachenden Gerät und aus einen Formteil (7) aus Kunststoff besteht, das in der Ausnehmung (35) des Metallkörpers (31) unter Bildung einer Kammer angebracht ist, daß das Formteil (7) zwei Anschlußstutzen (9,11) für Strömungsmittelleitungen mit Ein- und Auslaßdurchführungen (13, 15) aufweist, die an einem Ende nebeneinander auf der gleichen Seite des Ventilkörpers (5) in die Kammer münden, und mit dem Ventilsitz (17), der ein Ende der einen Durchführung umgibt, sowie mit einer die Enden beider Durchführungen umgebenden Schulter (27), an der der Umfang der Bimetallplatte (21) in ihrer zweiten Stellung anliegt, versehen ist, und daß die Bimetallplatte (21) von einer Feder (23) getragen wird, die zwischen dem Boden der Ausnehmung (35) und der Bimetallplatte (21) eingefügt ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz von einem elastischen Ring (17) gebildet ist, der das in die Kammer mündende Ende der Auslaßdurchführung (15) umgibt, daß der Ring von einer weiteren Schulter (25) umgeben ist, die radial im Abstand innerhalb der die Enden beider Durchführungen (13, 15) umgebenden Schulter (27) verläuft, und daß das in die Kammer mündende Ende der Einlaßdurchführung in der zwischen den beiden Schultern (25,27) liegenden Nut liegt.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung ein am Metallkörper (31) gebildeter Gewindeansatz (33) ist.