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Ventil zur Steuerung des öldurchflusses durch
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einen Kühler Die Erfindung betrifft ein Ventil zur Steuerung des
öldurchflusses durch einen Kühler in Abhängigkeit von dessen Temperatur und ist
insbesondere zur Steuerung des Durchflusses durch den Kühler bei Verbrennungsmotoren
bestimmt.
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Zur Einhaltung einer sicheren Schmieröl-Temperatur bei modernen leistungsstarken
Verbrennungsmotoren sollten ölkühler verwendet werden, die für schwierigste Bedingungen,
d. h. eine hohe Motorbelastung und eine hohe Temperatur der Umgebung, dimensioniert
sind. Sofern die beiden angeführten Bedingungen nicht gleichzeitig eintreten, ist
der ölkühler überdimensioniert, und die bltemperatur wird die optimale Betriebstemperatur
nicht erreichen.
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Darum werden aktive thermostatische Ventile verwendet, welche das
öl erst nach Erreichen seiner optimalen Betriebstemperatur in den Kühler einlassen.
Diese direkt aktiven thermostatischen Ventile haben den Nachteil, daß sie für höhere
Drücke nicht geeignet sind und in der entlasteten Schieberausführung die Verwendung
von speziellen Fühlern
mit großem Hub erfordern, um einen genügenden
Durchflußquerschnitt des öls zu gewährleisten, der im wesentlichen durch die Hubgröße
des thermostatischen Ventils gegeben ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, durch Ausnützung des öldrucks im Schmiersystem
einen im wesentlichen beliebig großen Hub des Schiebers zu erreichen und dadurch
die Anforderungen an die Größe des Durchflußquerschnitts des öls zu erfüllen, wobei
ein thermostatischer Fühler mit dem üblichen Hub lediglich den öl zufluß aus dem
Schmiersystem zum beweglichen Element betätigt, das den eigentlichen Schieber verstellt.
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Dies wird durch das erfindungsgemäße Ventil zur Steuerung des öldurchflusses
durch den Kühler in Abhängigkeit von dessen Temperatur dadurch erreicht, daß an
einer Seite eines Steuerschiebers, der von der anderen Seite durch eine Feder belastet
wird, ein bewegliches Glied angeordnet ist, wobei der Raum an der ersten Seite des
beweglichen Gliedes mit dem Kreis des Drucköls über ein beweglich gelagertes Element
verbunden ist, das durch einen an sich bekannten thermostatischen Fühler gesteuert
wird.
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Der Raum an der ersten Seite des beweglichen Gliedes ist in vorteilhafter
Weise mit einem ölbehälter durch eine Drosselöffnung verbunden, deren Querschnitt
wesentlich kleiner ist als der minimale Querschnitt in Verbindung mit dem Druckölkreis.
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Dabei kann die Drosselöffnung in dem beweglichen Glied angeordnet
sein, und die Verbindung mit dem ölbehälter erfolgt dann über den Raum an der anderen
Seite des beweglichen Gliedes. Zwischen dem beweglichen Glied und dem Steuerschieber
ist in zweckmäßiger Weise ein Druck zapfen vorgesehen,
der gleitend
in der Trennwand zwischen dem Zylinder, in dem sich das bewegliche Glied befindet,
und dem Kasten des Steuerschiebers gelagert ist. Der thermostatische Fühler ist
in vorteilhafter Weise im Raum des Steuerschiebers unmittelbar im Ölstrom vorgesehen.
Jeder im Bereich der Eingangsöffnung geführte Querschnitt durch den Steuerschieber
schneidet in einer Weiterbildung der Erfindung entweder nur die Umlauföffnung oder
nur die Austrittsöffnung. Es existiert weiterhin wenigstens ein in dem durch die
axial entferntesten Punkte der Umlauf- und Ausgangsöffnung begrenzten Bereich geführter
Querschnitt durch den Steuerschieber, der nur die Eingangsöffnung schneidet. Das
bewegliche Glied kann beispielsweise als Kolben oder Membran(e) gestaltet werden.
Es ist vorteilhaft, das beweglich gelagerte Element als Rundschieber mit einer Absetzung
im Mittelteil zu bilden.
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Das erfindungsgemäße Ventil zur Steuerung des öldurchflusses durch
den Kühler nützt in vorteilhafter Weise einen gewöhnlichen Wärmefühler für Thermostaten
bei flüssigkeitsgekühlten Motoren aus. Für den eigentlichen Vorschub des Steuerschiebers
wird der öldruck im Drucksystem ausgenützt, wodurch die Größe des Hubs theoretisch
nicht begrenzt ist und hauptsächlich nicht von der Hubgröße des thermostatischen
Fühlers abhängt. Die Hubgröße des Steuerschiebers kann leicht den Anforderungen
an den öldurchfluß durch die gegebene Vorrichtung angepaßt werden, bei der der betreffende
ölkreis verwendet wird. Das erfindungsgemäße Ventil bildet eine Konstruktionseinheit,
die als Ganzes in einen Motor oder eine andere Vorrichtung eingebaut werden kann,
bei der die öltemperatur geregelt werden soll.
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Ein Beispiel des erfindungsgemäßen Ventils ist in den beiliegenden
Zeichnungen dargestellt.
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Es zeigen: Fig. 1 ein Schaltungsschema des Ventils im Druckölkreis,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Ventil, und Fig. 3 einen Schnitt A - A in Fig.
2.
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Ein Ventil 2 zur Steuerung des öldurchflusses durch einen Kühler
3 ist an eine Verdrängung 1 einer nicht dargestellten Schmierpumpe eines Motors
geschaltet. Ein Eintritt 4 zu den Schmierstellen des Motors ist mit dem Ventil 2
einerseits direkt und andererseits über den Kühler 3 verbunden. An das Ventil 2
ist ferner eine Abfalleitung 5 zu einem Behälter angeschlossen.
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Das Ventil 2 enthält ein Gehäuse 6, in dem verschiebbar ein Steuerschieber
10 gelagert ist, der eine Trennwand zwischen dem Gehäuse 6 und einem Zylinder 7
bildet. In dem Zylinder 7 ist verschiebbar ein bewegliches Glied 24, beispielsweise
ein Kolben, gelagert. Das Gehäuse 6 und der Zylinder 7 sind mittels Schrauben verbunden,
welche gleichzeitig einen Deckel 8 des Zylinders 7 befestigen. Das Gehäuse 6 ist
mittels eines verlängerten Deckels 9 verschlossen und hat eine Eintrittsbohrung
12, eine Umlaufbohrung 13 und eine Austrittsbohrung 14.
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Diesen Bohrungen 12, 13, 14 entsprechen in den betreffenden Lagen
des Steuerschiebers 10 einer in ihm gebildeten Eintrittsöffnung 15, einer Umlauföffnung
16 bzw. einer Austrittsöffnung 17. Der Steuerschieber 10 wird durch eine Feder 11
in der Richtung zum Boden des Zylinders 7 gedrückt,
und ist in üblicher
Weise gegen Rotation gesichert.
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Durch den Boden des Zylinders 7 führt ein gleitbarer Druckzapfen
26, der mit einem Ende mit dem Steuerschieber 10 und mit dem anderen Ende mit dem
beweglichen Glied 24 in Berührung steht. Im Deckel 8 des Zylinders 7 ist eine Zuführungsöffnung
27 angeordnet, die in einen Raum 29 an der vom Steuerschieber 10 abgelegenen Seite
des beweglichen Gliedes 24 mündet. Der Raum 29 ist mit dem Raum an der anderen Seite
des beweglichen Gliedes 24 mittels einer Drosselöffnung 25 verbunden, und dieser
Raum ist an der anderen Seite des beweglichen Gliedes 24 mittels einer öffnung 28
im Zylinder 7 mit dem ölbehälter verbunden.
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Der verlängerte Deckel 9 des Gehäuses 6 hat eine axiale Bohrung und
eine Querbohrung. In der axialen Bohrung ist ein thermostatischer Fühler 20 derart
befestigt, daß er in den Raum des Steuerschiebers 10 eingreift, durch welchen das
öl fließt. Der bewegliche Teil des thermostatischen Fühlers 20 ist in Berührung
mit einem Element 21, das ebenfalls in einer axialen Bohrung des verlängerten Deckels
9 des Gehäuses 6 beweglich gelagert ist. Das beweglich gelagerte Element 21 wird
durch einen zylindrischen Schieber gebildet, der in seinem mittleren Teil abgesetzt
und an der Stelle der Querbohrung angeordnet ist, die mittels eines Eintritts 18
an den öldruckkreis angeschlossen und mittels eines Austritts 19 mit der öffnung
27 im Deckel 8 des Zylinders 7 verbunden ist. Das beweglich gelagerte Element 21
wird mittels einer Rückführfeder 22 gegen den thermostatischen Fühler 20 gedrückt.
Das andere Ende der Rückführfeder 22 ist auf einen Stöpsel 23 gestützt, der in den
verlängerten Deckel 29 des Gehäuses 6 eingeschraubt ist.
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In Fig. 2 und 3 ist das Ventil 2 in der Grundstellung, d. h. bei
niedriger öltemperatur, dargestellt. Das Drucköl tritt durch die Eintrittsbohrung
12 und die Eintrittsöffnung 15 in den Innenraum des Steuerschiebers 10 ein, wohin
ebenfalls der thermostatische Fühler 20 eingreift. Von hier fließt das öl durch
die Umlauföffnung 16 und die Umlaufbohrung 13 direkt in den Eintritt 4 zu den geschmierten
Stellen des Motors weiter. Die Austrittsbohrung 14 wird vom Steuerschieber 10 überdeckt,
und der ölzufluß in den Kühler 3 ist also ganz geschlossen. Das gesamte öl strömt
direkt in den Eintritt 4 zu den geschmierten Stellen des Motors. Durch den Eintritt
18, der ebenfalls an den öldruckkreis angeschlossen ist, kommt das Drucköl zum Element
21, das in der axialen Bohrung des verlängerten Deckels 9 des Gehäuses 6 beweglich
gelagert ist. Das beweglich gelagerte Element 21 befindet sich jedoch in der Stellung,
in der es den Durchgang zwischen dem Eintritt 18 und dem Austritt 19 schließt. Es
ist also der Zugang des Drucköls durch die Zuführungsöffnung 27 in den Raum 29 geschlossen.
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Wenn die öltemperatur auf den festgesetzten Wert steigt, beginnt
sich durch den Einfluß der Rekristallisation des Wachs gemisches im thermostatischen
Fühler 20 durch Einwirkung der Bewegung des beweglichen Teiles des thermostatischen
Fühlers 20 auch das beweglich gelagerte Element 21 zu verschieben, wodurch sich
die Verbindung zwischen Eintritt 18 und Austritt 19 in dem verlängerten Deckel 9
des Gehäuses 6 löst. Das Drucköl aus dem Kreis tritt dann in die Zuführungsöffnung
27 ein und dadurch in den Raum 29 an der von dem Steuerschieber 10 entfernteren
Seite des beweglichen Gliedes 24. Dadurch wächst der Druck im Raum 29, und durch
seine Einwirkung verschiebt sich das bewegliche Glied 24, und über den Druckzapfen
26 verschiebt sich auch der Steuerschieber 10 gegen den Druck der Feder
11.
Dadurch schließt sich allmählich die Umlaufbohrung 13 und es öffnet sich die Austrittsbohrung
14, durch welche das öl in den Kühler zu fließen beginnt. In der Endlage ist die
Umlaufbohrung 13 gänzlich geschlossen, und das gesamte öl fließt durch die Austrittsbohrung
14 und somit über den Kühler 3 hindurch. Aus dem Raum 29 fließt das Drucköl durch
die Drosselöffnung 25 auf die andere Seite des beweglichen Gliedes 24 und von hier
durch die Abfallöffnung 28 in den ölbehälter. Die Drosselöffnung 25 hat einen wesentlich
kleineren Querschnitt als der minimale Querschnitt in Verbindung des Raumes 29 mit
dem öldruckkreis beträgt.
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Dadurch ist die Erhaltung des Druckes im Raum 29 auf einem Wert gesichert,
der sich dem öldruck sm Kreis nähert. Durch die Abfallöffnung 28 wird auch das öl
in den Behälter abgeführt, das durch die Undichtheit zwischen dem Druckzapfen 26
und der öffnung im Boden des Zylinders 7 durchgesickert ist.
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Bei einer Temperaturabnahme des öls beginnt die Rekristallisierung
des Wachsgemisches im thermostatischen Fühler 20, und die Rückführfeder 22 drückt
das beweglich gelagerte Element 21 in die Grundstellung, wodurch die Verbindung
zwischen dem Eintritt 18 und dem Austritt 19 und dadurch auch der Zufluß des Drucköls
aus dem Kreis in den Raum 29 geschlossen wird. Im Raum 29 sinkt allmählich der Druck,
und die Feder 11 drückt den Steuerschieber 10, den Druckzapfen 20 und das bewegliche
Glied 24 in die Grundstellung.
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Das übrig gebliebene öl im Raum 29 wird dabei durch die Drosselöffnung
25 auf die andere Seite des beweglichen Gliedes 24 gedrückt. Durch die Bewegung
des Steuerschiebers 10 wird die Austrittsbohrung 14 zum Kühler 3 allmählich geschlossen,
und die Umlaufbohrung 13, durch welche das öl direkt in den Eintritt 4 zu den geschmierten
Stellen des Motors geleitet wird, öffnet sich. In der äußersten Grundstellung ist
die Austrittsbohrung 14 gänzlich geschlossen,
und das gesamte öl
fließt durch die Umlaufbohrung 13 direkt in den Eintritt 4 zu den geschmierten Stellen
des Motors.
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Bei einer weiteren Temperaturzunahme des öls wiederholt sich der
ganze Vorgang.
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Das erfindungsgemäße Ventil zur Steuerung des öldurchflusses durch
den Kühler ist vor allem zur Verwendung in Schmiersystemen von Verbrennungsmotoren
bestimmt. Es ist bei allen Einrichtungen anwendbar, in denen ein Druckkreis mit
ölkühlung (z. B. Getriebe) vorhanden ist.
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