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Ausgehend von dem thermostatischen Regelventil nach dem betriebsinternen
Stand der Technik, das mit nur einem thermostatischen Stellglied zur Betätigung
von Kühlerventil, Kurzschlußventil und Warmlaufventil arbeitet, ist die erläuterte
Aufgabe gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise durch die kennzeichnenden
Merkmale
von Patentanspruch 1 gelöst.
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Bei dem Regelventil nach der Erfindung sind die federnden Mittel
für die die Kühlmittelströmung im Kühler unterbindende Stellung des Kühlerventiles
und die federnden Mittel für die Ruhestellung des thermostatischen Steligliedes
in Reihe geschaltet, so daß das Stellglied in der oberen Temperaturphase nicht gegen
die Summenkraft aus den Federeinzelkräften der beiden federnden Mittel arbeitet
und daher mit niedrigeren Stellkräften auskommt, wodurch kleinere bauliche Abmessungen
für das Stellglied ermöglicht sind.
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Weiterhin ist ein besonderes gehäusefestes Widerlager für die federnden
Mittel für die Ruhestellung des thermostatischen Stellgliedes durch die Erfindung
in vorteilhafter Weise eingespart.
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Durch den Gegenstand von Patentanspruch 2 ist ein besonderer Federteller
zur gegenseitigen Abstützung der beiden in Reihe geschalteten federnden Mittel des
erfindungsgemäßen Regelventiles in vorteilhafter Weise eingespart.
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Bei dem Regelventil nach der Erfindung ist eine baulich vorteilhafte
Anordnung der beiden in Reihe geschalteten federnden Mittel durch den Gegenstand
von Patentanspruch 3 gegeben.
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Durch die vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Regelventiles
nach Patentanspruch 4 sind besondere Anschlagmittel am Stellglied zur Betätigung
des Kühlerventils nicht erforderlich.
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Die bauliche Gestaltung der drei von dem thermostatischen Stellglied
betätigten Ventile des erfindungsgemäßen Regelventiles ist erleichtert, wenn das
Stellglied im Thermostateinsatz sorgfältig geführt ist. Eine vorteilhafte Lösung
hierfür ist durch die Ausbildung nach Patentanspruch 5 erreicht.
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Die bauliche Ausbildung eines besonderen Widerlagers für die federnden
Mittel des Kühlerventiles ist bei dem Regelventil nach der Erfindung in vorteilhafter
Weise durch die Anordnung nach Patentanspruch 6 entbehrlich.
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Wie das Regelventil nach der Erfindung beispielsweise im einzelnen
ausgebildet sein kann, ist im folgenden anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsformen beschrieben. In der Zeichnung bedeutet F i g. 1 eine schematische
Darstellung der Anordnung der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Regelventiles
im Kühlsystem einer Brennkraftmaschine, Fig. 2 die schematische Darstellung einer
anderen Stellung des erfindungsgemäßen Regelventiles von Fig. l, F i g. 3 die schematische
Darstellung einer weiteren Stellung des erfindungsgemäßen Regelventiles von Fig.
1, Fig.4 einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Regelventil der F i g. 1 in etwa
natürlichem Maßstab, F i g. 5 eine schematische Darstellung der Anordnung der zweiten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Regelventiles im Kühlsystem einer Brennkraftmaschine,
F i g. 6 die schematische Darstellung einer anderen Stellung des erfindungsgemäßen
Regelventiles der Fig. 5, F i g. 7 die schematische Darstellung einer weiteren Stellung
des erfindungsgemäßen Regelventiles der Fig. 5,und Fig.8 einen Schnitt durch das
erfindungsgemäße Regelventil der F i g. 5 in etwa natürlichem Maßstab.
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Die Kühlsysteme der Fig. 1 und 5 stimmen in folgenden Merkmalen überein:
Eine
Brennkraftmaschine 9 weist einen Kühlmantel mit einem die Zylinder kühlenden Bereich
10 und einem die Brennräume kühlenden Bereich 11 auf. Eine von der Brennkraftmaschine
9 angetriebene Kühlmittelpumpe 12 steht über ihre Druckseite 13 mit dem im Bereich
10 liegenden Kühlmitteleintritt 14 des Kühlmantels 10, 11 in Verbindung. Das von
der Kühlmittelpumpe 12 geförderte Kühlmittel durchströmt die Bereiche 10 und 11
nacheinander und tritt über den im Bereich 11 liegenden Kühlmittelaustritt 15 des
Kühlmantels 10, 11 in eine Kühlervorlaufleitung 16 ein, die zu einem Kühlmitteleintritt
17 eines der Wärmeabgabe des Kühlmittels dienenden Kühlers 18 geführt ist. Der Kühlmittelaustritt
19 des Kühlers 18 ist über eine Kühlerrücklaufleitung 20 mit der Saugseite 21 der
Kühlmittelpumpe 12 verbunden.
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Kühlervorlaufleitung 16 und Kühlerrücklaufleitung 20 sind so über
das erfindungsgemäße Regelventil (Ausführungsform 22 der F i g. 1 bis 4 bzw. Ausführungsform
23 der F i g. 5 bis 8) miteinander verknüpft, daß bei jeder Ausführungsform ein
Ventileingang 24 über einen Abschnitt 25 der Kühlervorlaufleitung 16 mit dem Kühlmittelaustritt
15 des Kühlmantels 10, 11 und ein Ventilausgang 26 über einen Abschnitt 27 der Kühlerrücklaufleitung
20 mit dem Kühlmitteleintritt 14 des Kühlmantels 10, 11 verbunden sind. Bei der
Anordnung der F i g. list ein zusätzlicher Ventilausgang 28 der Ausführungsform
22 über den restlichen Abschnitt 29 der Kühlervorlaufleitung 16 mit dem Kühlmitteleintritt
17 des Kühlers 18 - dagegen bei der Anordnung der F i g. 5 ein zusätzlicher Ventileingang
30 der Ausführungsform 23 über den restlichen Abschnitt 31 der Kühlerrücklaufleitung
20 mit dem Kühlmittelaustritt 19 des Kühlers 18 verbunden.
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In ihrer baulichen Ausgestaltung sind die beiden Ausführungsformen
22 und 23 identisch. Diese unterscheiden sich lediglich durch eine jeweils andere
Einschaltung ihrer drei Ventile in das Kühlsystem. Die bauliche Ausgestaltung ist
nachstehend anhand der F i g. 4 beschrieben.
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Ein im wesentlichen zylindrisches Ventilgehäuse 32 ist mit einem
zur Zylinderachse zentrischen Anschlußstutzen 33 utid mit einem zur Zylinderachse
senkrechten Anschlußstutzen 34 versehen. Auf seiner dem Anschlußstutzen 33 entgegengesetzten
Seite ist das Ventilgehäuse 32 mit einer an sich nach außen offenen zentrischen
Ausnehmung 35 versehen, in die ein Thermostateinsatz 36 eingesetzt ist. Die Ausnehmung
35 ist nach außen durch einen Gehäusedeckel 37 mit einem dritten Anschlußstutzen
38 abgeschlossen Zwischen korrespondierende Spannflächen 39 und 40 von Ventilgehäuse
32 und Gehäusedeckel 37 ist ein Befestigungsflansch 41 des Thermostateinsatzes 36
unter Zwischenschaltung einer Ringdichtung 42 bewegungsfest eingespannt. Der Befestigungsflansch
41 bildet den äußeren Rand einer Ventilsitzplatte 43, die sowohl mit einem bügelartigen
Widerlager 44 direkt als auch mit einer weiteren Ventilsitzplatte 45 über Abstandshalter
46 bewegungsfest verbunden ist. An ihrem äußeren Umfang ist die Ventilsitzplatte
45 durch eine weitere Ringdichtung 47 gegenüber der Wand der Ausnehmung 35 des Ventilgehäuses
32 abgedichtet Mit der zentrischen Ausnehmung 48 der Ventilsitzplatte 43 arbeitet
der ringförmige Ventilteller 49 des Kühlerventiles 50 zusammen. Die Zentralöffnung
51 der Ventilsitzplatte 45 bildet einen Ventildurchgang. dessen dem Kühlerventil
50 zugekehrtes Ende von dem Ventilteller 52 des Kurzschlußventiles 60 und dessen
anderes Ende von
dem Ventilteller 53 des Warmlaufventiles 70 gesteuert
wird. Die Ventilsitzplatten 43 und 45 schließen eine mit dem Anschlußstutzen 34
in offener Verbindung stehende Ventilkammer 54 zwischen sich ein, die durch das
Kühlerventil 50 mit dem Anschlußstutzen 38 und durch das Kurzschlußventil 60 bzw.
durch das Warmlaufventil 70 mit dem Anschlußstutzen 33 in Verbindung gebracht werden
kann. Zwischen den Ventilsitzplatten 43 und 45 ist eine mit Durchtrittsöffnungen
55 für das Kühlmittel versehene Führungsplatte 56 angeordnet, die sich mit ihrem
äußeren kragenartigen Rand 57 in Richtung der Ventilsitzplatte 45 an einer Eindrückung
73 der letzteren abstützt Auf der der Eindrückung 73 abgekehrten Stirnfläche der
Führungsplatte 56 stutzt sich eine Kegelfeder 58 ab, die den Ventilteller 49 des
Kühlerventiles SO in der die Zentralöffnung 48 verschließenden und damit die Kühlmittelströmung
im Kühler 18 unterbindenden Stellung hält Diese Stellung ist jeweils in den F i
g. 1, 2 und 4 bzw. 5,6 und 8 gezeichnet Die Zentralöffnung 59 des Ventiltellers
49 des Kühlerventiles 50 wird von einem mittleren Abschnitt 61 eines mit einem temperaturempfindlichen
Dehnstoff gefüllten Zylinders 62 axial gleitend und im wesentlichen flüssigkeitsdicht
durchsetzt Als Gleitlührung für den Zylinder 62 gegenüber dem Thermostateinsatz
36 dient eine mit dem mittleren Abschnitt 61 zusammenarbeitende zentrische nabenartige
Führung 63 der Führungsplatte 56. Eine unter der Wirkung des Dehnstoffes stehende
und im Zylinder 62 als Plunger arbeitende Kolbenstange 64 ist mit ihrem äußeren
Ende bewegungsfest am Widerlager 44 festgelegt Der zusammen mit der Kolbenstange
64 das thermostatische Stellglied 68 zur Betätigung der drei Ventile SO, 60 und
70 bildende Zylinder 62 wird in seiner in den Fig.4 und 8 gezeichneten Ruhestellung
relativ zum Widerlager 44 durch eine Schraubenfeder 65 gehalten, die sich mit ihrem
einen Ende an einer Eindrückung 66 des Ventiltellers 49 und mit ihrem anderen Ende
an einem an einem Bund 67 des Zylinders 62 angreifenden ringförmigen Federteller
69 abstützt Der Federteller 69 betätigt mit seinem als Anschlag arbeitenden äußeren
Rand 71 den Ventilteller 49 im Öffnungssinn, d. IL, im Sinne einer Freigabe der
Kühlmittelströmung im Kühler 18. In der Ruhestellung des Zylinders 62 weist der
Anschlag 71 einen Freigang 72 gegenüber dem Ventilteller 49 auf, um eine vom Kühlerventil
50 unabhängige Betätigung des Warmlaufventiles 70 zu ermöglichen. Das Kurzschlußventil
60 weist einen so großen Offnungshub 74 in der Ruhestellung des Zylinders 62 auf,
daß beide Ventile 60 und 70 den Durchgang 51 in gleichem Maße freigeben, wenn der
Freigang 72 zu Null geworden ist Im Schließsinn werden die beiden Ventilteller 52
und 53 durch je einen Anschlag 75 bzw. 76 des Zylinders 62 jeweils unter Zwischenschaltung
einer Kegelfeder n bzw. 78 für den Ausgleich von Toleranzen betätigt Bei der Ausführungsform
22 handelt es sich um ein sogenanntes »austrittsgesteuertes« Regelventil, bei dem
die Dehnstoff-FOllung des Zylinders 62 nur von solchem Kühlmittel umspült wird,
das aus dem Kühlmantel 10,11 austritt Diese ausschließlich austrittsseitige Beeinflussung
des thermostatischen Stellgliedes 68 rührt daher, daß das Kühlerventil 50 auf den
Kühlmitteleintritt 17 des Kühlers 18 arbeitet Dagegen hat die Ausführungsform 23
die Funktion eines sogenannten »eintrittsgesteuerten« Regelventiles, weil die Dehnstoff-Füllung
des Zylinders 62 des thermostatischen Stellgliedes 68 beim Zuschalten des Kühlers
18 - d tL also beim Offnen des Kühlerventiles SO - auch von der aus dem Kühler 18
austretenden abgekühlten Kühlmittelteilmenge zusätzlich umspült wird Im günstigsten
Fall wird dabei der Zylinder 62 von dem in den Kühlmitteleintritt 14 des Kühlmantels
10,11 eintretenden Gemisch aus der abgekühlten Kühlmittelteilmenge aus dem Kühler
18 und dem von dem Kurzschlußventil 60 in die Ventilkammer 54 eingesteuerten Anteil
der aufgeheizten Kühlmittelteilmenge aus dem Kühlmantel 10, 11 beeinflußt Diese
Gemischbeeinflussung des thermostatischen Stellgliedes 68 hat ihre Ursache darin,
daß das Kühlerventil 50 auf den Kühlmittelaustritt 19 des Kühlers 18 arbeitet. Damit
unterscheidet sich die Ausführungsform 23 von der Ausführungsform 22 dadurch, daß
der über das Warmlaufventil 70 mit der Ventilkammer 54 verbindbare Anschlußstutzen
33 mit der Kühlervorlaufleitung 16 und der von dem Kühlerventil SO mit der Ventilkammer
54 verbindbare Anschlußstutzen 38 ausschließlich mit dem Kühlmittelaustritt 19 des
Kühlers 18 verbunden ist und der mit der Ventilkammer 54 in offener Verbindung stehende
Anschlußstutzen 34 ausschließlich an die Saugseite 21 der Kühlmittelpumpe 12 angeschlossen
ist Die Arbeitsweise der beiden Ausführungsformen 22 und 23 ergibt sich wie folgt:
Untere Temperaturphase (Warmlaufphase) Liegen die Kühlmitteltemperaturen des bei
15 austretenden KUhlmittels unterhalb des unteren Bezugswertes - z B. 60"C - wird
der Zylinder 62 durch die Schraubenfeder 65 in seiner Ruhestellung gegenüber dem
Widerlager 44 gehalten, in der sowohl das Kühlerventil SO - vor allem jedoch das
Warmlaufventil 70 geschlossen sind. Das Kühlerventil 50 blockiert die Kühlmittelströmung
im Kühler 18 und das Warmlaufventil 70 blockiert die Kühlmittelströmung im Kühlmantel
10, 11. Für die Beeinflussung des thermostatischen Stellgliedes 68 in dieser Temperaturphase
vom Kühlmittel aus dem Bereich 11 können das Warmlaufventil 70 umgebende Bypaß-Steuerbohrungen
im Thermostateinsatz 36 vorgesehen sein, die jedoch nicht gezeichnet sind.
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Mittlere Temperaturphase (Kurzschlußphase) Liegen die Kühlmitteltemperaturen
des bei 15 austretenden Kühlmittels zwischen dem unteren Bezugswert und dem mittleren
Bezugswert (z B. 78"cm dann ist die auf den unteren Bezugswert abgestimmte Vorspannkraft
der Schraubenfeder 65 überwunden und der Zylinder 62 gegenüber dem Widerlager 44
in seine in F i g. 2 bzw. F i g. 4 gezeichnete Kurzschlußstellung gebracht, in der
der Freigang 72 zu Null geworden ist und darlit die Anschläge 49 und 71 in gegenseitiger
Anlage stehen. Dadurch sind beide Ventile 60 und 70 voll geöffnet, so daß die aus
dem Kühlmantel 10, 11 austretende Kflhlmittelgesamtrnenge unter Umgehung des Kühlers
IS dem Kühlmitteleintritt 14 des Kühlmantels 10, 11 im Kurzschluß zugeführt wird.
Die in ihrer Vorspannung auf den mittleren Bezugswert abgestimmte Kegelfeder S8
hält dabei sowohl das Kühlerventil SO geschlossen als auch den Zylinder 62 in der
beschriebenen Kurzschlußstellung.
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Obere Temperaturphase (Regelphase) Steigt die Kühlmitteltemperatur
des bei 15 austretenden Kühlmittels über den mittleren Bezugswert an, dann überwindet
der Zylinder 62 die Vorspannkraft der
Kegelfeder 58, so daß sich
das Kühlerventil 50 öffnet und das Kurzschlußventil 60 in gleichem Maße schließt
(Mischphaser Dem Kühlmitteleintritt 14 des Kühlmantels 10, 11 wird somit eine Mischmenge
aus aufgeheiztem Kühlmittel aus dem Kühlmantel 10, 11 und abgekühltem Kühlmittel
aus dem Kühler 18 zugeleitet.
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Schließlich gelangt das Kurzschlußventil 60 nach weiterem Temperaturanstieg
in seine in F i g. 3 bzw. 7 gezeichnete Schließstellung durch die Hubbewegung des
Zylinders 62, in der die Gesamtmenge des aus dem Kühlmantel 10, 11 austretenden
Kühlmittels über den Kühler 18 geleitet wird (Kühlerphaseb