DE2903561C2

DE2903561C2 - Vorrichtung zum zeitverzögerten Betätigen eines Ventils oder Schalters

Info

Publication number: DE2903561C2
Application number: DE2903561A
Authority: DE
Inventors: Rolf 4040 Neuss Dohrmann; Ulrich Ing.(Grad.) 5110 Alsdorf Henke; Wojciech Dipl.-Ing. 4000 Düsseldorf Marusiak
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 1979-01-31
Filing date: 1979-01-31
Publication date: 1983-06-30
Also published as: US4318070A; GB2041520B; JPS55104039A; DE2903561A1; FR2448219B1; FR2448219A1; IT8047746A0; IT1146105B; GB2041520A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum zeitverzögerten Betätigen eines elektrisch beheizten Ventils oder Schalters gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Eine Vorrichtung dieser Art ist im Prinzip aus der DR-OS 24 53 757 bekannt, die sich auf ein Ventil für Brennkraftmaschinen bezieht. Mit dem bekannten Thermo-Zeitventil kann eine bestimmte Funktion für eine vorgegebene Zeitdauer erfüllt werden, woraufhin ein Abschalten erfolgt Beispielsweise finden solche Ventile in Kraftfahrzeugen Verwendung. Dort geht es insbesondere darum, für eine bestimmte Zeitdauer nach dem Einschalten der Zündung eine Warmlaufanreieherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches zu bewirken. Diese Kraftstoffanreicherung kann durch ein unterdruckbetätigtes Thermo-Zeitventil erfolgen, dessen Funktionsdauer durch eine PTC-beheizte Bimetallscheibe vorgegeben ist

Die bisher bekannten Ventilausführungen dieser Art weisen den Nachteil auf, daß sich zwischen der Bimetallscheibe und dem PTC-Heizelement bzw. einer zwischengeschalteten Trägerplatte ein Luftspalt veränderlicher Größe befindet durch den hindurch die Bimetallscheibe durch Wärmestrahlung beheizt wird. Die Unterschiede in der Luftspaltbreite haben erhebliche Abweichungen der erreichten Funktionsdauern bzw. Werte von den gewünschten Beträgen zur Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung eingangs genannter Art so zu verbessern, daß sich in bezug auf die Funktionsdauern der Thermo-Zeitventile bzw. -schalter reproduzierbare und vorbestimmt definierte Werte einstellen lassen. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Durch die Erfindung wird erreicht daß stets ein definierter metallischer Kontakt zwischen dem PTC-Element und der Bimetallscheibe besteht Ein PTC-Element ist ein Halbleiterbauelement mit positivem Temperaturkoeffizienten bzw. ein sogenannter Kaltleiter; PTC = positive temperature control Wegen dieses metallischen Kontakts können sehr genau reproduzierbare Funktionen mit der Vorrichtung erzielt werden. Im Prinzip genügt wenn die Bimetallscheibe die Trägerplatte stets, d. h. auf dem gesamten von der Trägerplatte zurückzulegenden Weg, in mindestens einem Punkt berührt und die Trägerplatte im wesentlichen in Richtung ihrer Flächennormale verschiebbar ist

Der erfindungsgemäß zu erzielende Effekt wird noch verbessert wenn nicht nur auf die Trägerplatte eine Federkraft in Richtung auf die Bimetallscheibe wirkt, sondern auch letztere mit Hilfe mindestens einer Feder in Richtung auf die Trägerplatte belastet ist Die Feder bzw. die verwendeten Federn und die gegebenenfalls die Bewegung der Trägerplatte begrenzenden Anschläge im Gehäuse werden vorzugsweise so auf die Charakteristik der Bimetallscheibe abgestimmt daß die Trägerplatte direkt vor dem Umschnappen der Bimetallscheibe auf einen der Anschläge auftrifft Diese Abstimmung ist zweckmäßig, weil dann die Federn v, eder zu schwach sind, um bis zum Umschnappen der Bimetallscheibe für den metallischen Kontakt zu sorgen, noch so stark sind, daß sie etwa den Zeitpunkt des Umschnappens der Bimetallscheibe mechanisch beschleunigen oder verzögern können.

Anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Thermo-Zeitventil im Querschnitt; und F i %, 2 einen Thermo-Zeitschalter im Querschnitt

Das in F i g. I schematisch dargestellte Thermo-Zeitventil kann in einem pneumatischen System Anwendung finden. Im Ausführungsbeispiel ist das insbesondere als Kunststoff-Spritzgußteil ausgeführte Gehäuseoberteil 1 dicht und fest mit dem ebenfalls zweckmäßig als Kunststoff-Spritzgußteil ausgeführten Gehäuseunterteil 2 verbunden. Das Gehäuseoberteil 1 und das

GehäuseunterteÜ 2 scnließen einen Raum 3 ein. Vorzugsweise sind im Gehäuseoberteil 1 die notwendigen Teile oder Anschlüsse 4 und 5 zum elektrischen Kontaktieren sowie beispielsweise eine Aufnahme 6 für einen Steckanschluß bereits eingespritzt. Demgegenüber kann das Gehäuseunterteil 2 pneumatisch Anschlüsse 7 und 8 zum Zu- und Ableiten eines strömenden Mediums aufweisen.

In dem durch das Gehäuseoberteil 1 und das GehäuseunterteÜ 2 gebildeten Raum 3 befindet sich eine in axialer Richtung bzw, in Richtung ihrer Flächennormale frei verschiebbar angeordnete metallische Trägerplatte 9, auf welcher ein PTC-Heizelement 10 befestigt ist Dieses PTC-EIement 10 steht über Federkontakte bzw. elektrisch leitende Federn 11 mit einem elektrischen Anschluß 4 in Verbindung.

Da die Trägerplatte 9 erfindungsgemäß in Richtung ihrer Flächennormalen verschiebbar in dem Raum 3 des Gehäuses gelagert ist, wird durch das Kontaktieren des PTC-Heizelements 10 mit Hilfe von Federn 11 ein entsprechend axiales Verschieben der Trägerplatte 9 zusammen mit dem PTC-Element 10 ohne Beeinträchtigung oder Trennung der Kontakte möglich.

Gemäß der Zeichnung befindet sich unterhalb der Trägerplatte 9 eine Bimetallscheibe IZ Diese ist vorzugsweise so ausgelegt, daß sie in einem ersten Arbeitsbereich bzw. Temperaturbereich auf ihrem Außenumfang an der Trägerplatte 9 und wegen ihrer Durchwölbung innen dichtend auf einem Dichtring 13 aufliegt, so daß in diesem Zustand die Verbindung zwischen den pneumatischen Anschlüssen 7 und 8 gesperrt ist Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Bimetallscheibe 12 auch in dem nach unten in Richtung auf den Dichtring 13 gewölbten Zustand mit Hilfe mindestens einer, sich zwischen dem GehäuseunterteÜ 2 und der Bimetallscheibe 12 abstützenden Feder 14 ständig auf die Trägerplatte 9 gedruckt wird. Das bedeutet, daß ständig ein flächiger metallischer Kontakt zwischen der Bimetallscheibe 12 und der Trägerplatte 9 besteht

Die Funktion des Thermo-Zeitventils gemäß F i g. 1 ist folgende:

Die Verbindung vom Anschluß 7, an dem Unterdruck anliegt über den Raum 3 zum Anschluß 8 ist im Ausgangszustand mit Hilfe der durchwölbten, dichtend auf den Dichtring 13 aufliegenden Bimetallscheibe 12 verschlossen. Gleichzeitig sorgt die Feder 14 für eine ständige Anlage der Bimetallscheibe 12 an der Trägerplatte 9, die erfindungsgemäß in vertikaler Richtung zwischen vorgegebenen Anschlägen bzw. Verschiebungsbegrenzungen des Gehäuses in dem durch das Gehäuseoberteil 1 und das Gehäuseunterteil 2 gebildeten Raum 3 frei verschiebbar angeordnet ist

Wird die elektrische Versorgung in Betrieb gesetzt, z. B. durch Einschalten der Zündung in einem Kraftfahrzeug, so wird das PTC-Element 10 aufgeheizt — damit gleichzeitig die mit dem PTC-Element 10 verbundene Trägerplatte 9 — und im geringen Maße auch die im Raum 3 befindliche Atmosphäre erwärmt In erster Linie durch metallischen Kontakt (Wärmeleitung) mit der Trägerphtte 9 — daneben aber auch durch die Wärmeübertragung durch die Atmosphäre des Raums 3 _ wird die Bimetallscheibe 12 aufgeheizt, bis sie aufgrund der einseitig verstärkten Ausdehnung umschnappt und dadurch die Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen 7 und 8 freigibt Zum Reduzieren störender Wärmeleitung zwischen Trägerplatte 9 und

ίο den Gehäiiseteüen 1 bzw. 2 kann die Trägerplatte vorzugsweise mit mehreren Aussparungen versehen sein.

Infolge der erfindungsgemäßen definierten Begrenzung der axialen Verschiebung der Trägerplatte 9 ist

is gewährleistet daß beim Umspringen die Bimetallscheibe 12 von den Federkräften entlastet ist Dies hat vorteilhaft zur Folge, daß die erforderliche Zeitspanne zwischen dem Einschalten eines elektrischen Versorgungskreises, z. B. der Zündung eines Kraftwagens_: bis zum Umschnappen der Bimetallscheibe 12 praktisch ohne Toleranz zu reproduzieren i..,. Durch das Erwärmen der Bimetailseheibe 12 über die Atmosphäre des Raums 3 wird die Schaltdauer zusätzlich in erwünschtem Maß beeinflußt. Der wesentliche Vorteil dieses erfindungsgemäßen Thermo-Zeitventils gegenüber bekannten Vorrichtungen dieser Art besteht darin, daß zwischen Bimetailseheibe 12 und Trägerplatte 9 zu keiner Zeit ein Undefinierter Luftspalt mit entsprechend Undefinierter Wärmeübertragung besteht In Fig.2, die einen Thermo-Zeitschalter im Querschnitt zeigt ist eine von der Grundfunktion her mit Fig. 1 übereinstimmende Vorrichtung dargestellt Wesentliche Abweichungen zwischen der Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß F i g. 1 und 2 bestehen praktisch nur im Bereich unterhalb der Bimetallscheibe 12. In der F i g. 2 sind daher — soweit zutreffend — dieselben Bezugszeichen wie in F i g. 1 verwendet worden.

In dem Thermo-Zeitschalter nach F i g. 2 betätigt ^ie Bimetallscheibe 12 einen Stift 16, der in einer durch das GehäuseunterteÜ 2 gebildeten Führung 17 verschiebbar gelagert ist und sich mit dem der Bimetallscheibe 12 abgewandten Ende auf dem Federschenkel 18 eines an sich bekannten Federschalters mit den Kontakten 19 und 20 abstützt. Die Führung 17 ist ähnlich aufgebaut wie der pneumatische Anschluß 7 von Fig. 1. Der pneumatische Anschluß 8 von F i g. 1 fehlt in F i g. 2.

Beim Umschnappen des zentralen Bereichs der Bimetallscheibe 12 wird der Stift 16 um einen zusätzlichen, dem Umschnappen entsprechenden Betrag nach oben verschoben, so daß der Federschenkel 18 mit seinem Kontaktende 19 gegen den ortsfesten Kontakt 20 stößt und damit den Federschalter schließt. Sowohl bsi dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 als auch bei demjenigen gemäß Fig.2 kann durch umgekehrten Einbau dfv Bimetallscheibe 12 eine direkt umgekehrte Funktion erzielt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zum zeitverzögerten Betätigen eines elektrisch beheizten Ventils oder Schalters mit einer umklappbaren Bimetallscheibe, deren umklappbarer, zentraler Teil ein temperaturabhängiges Steuerglied, insbesondere das Ventilverschlußglied eines Strömungsdurchgangs oder das Betätigungsglied eines Schalters, z. B. eines Faden-Schalters, bildet und die mit ihrer einen Hauptfläche mit einem to Strömungsmedium und mit ihrer anderen Hauptfläche mit einer durch ein anliegendes PTC-Element aufzuheizende Trägerplatte aus Metall in Wärmekontakt steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (9) in Richtung ihrer Rächen-15 normalen auf einer, vorzugsweise durch Anschläge begrenzten Strecke innerhalb eines das Strömungsmedium aufnehmenden Gehäuses (1, 2} frei verschiebbar gelagert ist, daß das PTC-Element (10) fest mit der Trägerplatte (9) verbunden ist, daß mindestens eine das PTC-Element (10) elektrisch kontaktierende Feder (H) die Trägerplatte (9) in Richtung auf die Bimetallscheibe (12) belastet und daß die Bimetallscheibe (12) die Trägerplatte (9) stets an mindestens einem Punkt berührt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetallscheibe (12) mit Hilfe mindestens einer weiteren Feder (14) in Richtung auf die Trägerplatte (9) belastet ist

3. Vorrichtung nach dem Anspruch 1 oder 2,30 dadurch gekennzeichnet daß die Feder (11) bzw. die Federn (Ii, 14) und die gegebenenfalls die Bewegung der Trägerplatte (9) begrenzenden Anschläge so auf die Charakteristik asr Bimetallscheibe (12) abgestimmt sind, r^ die Trägerplatte (9) direkt vor dem Umschnappen der Bimetallscheibe (12) auf einen Anschlag auftrifft

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die Trägerplatte (9) Aussparungen zum Reduzieren des radialen Wärme- «o flusses aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß ein zweiteiliges Gehäuse mit einem Gehäuseoberteil (1) und einem Gehäuseunterteil (2) aus gespritztem Kunststoff zur Aufnahme von Trägerplatte (9), PTC-Element (10) und Bimetallscheibe (12) vorgesehen ist und daß die elektrischen Kontaktteile (4,5) der eingeschlossenen Bauelemente in das Gehäuseoberteil (1) dicht und fest eingespritzt sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Bimetallscheibe (12) als Thermo-Zeitventil einer Zu- oder Ableitung für Gase oder Flüssigkeiten ausgebildet ist (F i g. 1).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,55 dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetallscheibe (12) einen Schalter unmittelbar betätigt (F i g. 2).