-
-
Fluidsteuerventil mit einem temperaturempfind-
-
lichen Verzögerungsventil.
-
Die Erfindung bezieht sich auf Ventile, insbesondere auf ein temperaturabhängiges
Verzögerungsventil.
-
Bei manchen mit Fluiden arbeitenden Vorrichtungen ist es zweckmäßig,
den Betrieb bei der einen Temperatur mit einem anderen Fluiddurchsatz abzuwickeln
als bei einer anderen Temperatur. Beispielsweise wird bei Brennkraftmaschinen für
Kraftfahrzeuge das einen Vergaser aufweisende Ansaugsystem mit einem Ansaugkanal
versehen, der von einer Vordrossel gesteuert wird. Derartige Vordrosseln werden
normalerweise von einer automatischen, temperaturempfindlichen Starterklappensteuerung
in den geschlossenen Zustand gebracht. Nachdem der Motor gestartet ist, tritt häufig
die Notwendigkeit auf, die Vordrossel schneller in eine mindestens teilweise geöffnete
Position zu bringen als die temperaturempfindliche Vordrossel dazu in der Lage wäre.
Dazu werden Unterdruckreglervorrichtungen (vacuum break devices) verwendet, üblicherweise
ein auf Unterdruck ansprechender Motor, der mit Verzögerung von dem Augenblick des
Startens des Motors bis zu dem Zeitpunkt arbeitet, in dem die Vordrossel geöffnet
ist, normalerweise während einiger Sekunden. Ein solcher Vorgang läuft gewöhnlich
optimal bei einer vorbestimmten mittleren Temperaturab. Bei niedriger Temperatur
ist es aber oftmals wünschenswert, das Öffnen des Ventils über einen längeren Zeitraum
ablaufen zu lassen als es mit der üblichen Unterdruckreglervorrichtung möglich ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zu diesem Zweck ein temperaturempfindliches
Verzögerungsventil zu entwickeln daa in Reihe mit einer Unterdruckquelle und mit
einer Vorrichtung gelegt werden kann, die so zu betreiben ist, daß eine Betätigung
bei einer vorbestimmten höheren Temperatur erfolgen kann und ein verzögerter Betrieb
bei einer
unter der vorbestimmten Temperatur liegenden Temperatur.
-
Mit der Erfindung soll ferner ein temperaturempfindliches Verzögerungsventil
dieser Art angegeben werden, bei dem eine Bimetallscheibe verwendet wird, die an
ihrem Außenrand nachgiebig abgestützt wird, um einen nachgiebigen Auf bau und eine
Abdichtung herbeizuführen.
-
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch ein Fluidsteuerventil,
bei dem ein Verzögerungsventil in einem Gehäuse derart angeordnet ist, daß ein unbehinderter
Fluidstrom in einem ersten Durchlaß in der einen Richtung fließen kann und ein eingeschränkter
Strom in der entgegengesetzten Richtung fließen muß. Das Gehäuse weist außerdem
ein temperaturempfindliches Ventil auf, das beim Vorliegen bestimmter Umgebungstemperaturen,
wobei die Temperatur über einem vorbestimmten Schwellwert liegt, den unbehinderten
Fluidstrom in beiden Richtungen durch einen zweiten Durchlaß in dem Ventilgehäuse
zuläßt.
-
Fällt die Temperatur unter einen vorbestimmten Wert, gelangt das temperaturempfindliche
Ventil in einen Betriebszustand an, bei dem der zweite Durchlaß geschlossen wird
und der Fluidstrom durch den ersten Durchlaß und das Verzögerungsventil fließen
muß. Dadurch wird es möglich, eine Verzögerung des Fluidstroms in der einen Richtung
unterhalb eines vorbestimmten Temperaturwerts, dagegen den ungehinderten Fluidstrom
oberhalb des vorbestimmten Temperaturwerts zu ermöglichen. Die Betriebsverhältnisse
werden herbeigeführt durch ein temperaturempfindliches Ventil, das an seinem Außenrand
durch 0-Ringe abgestützt wird, die eine nachgiebige Halterung herbeiführen und gleichzeitig
eine Fluiddichtung herstellen, die den Durchlaß von Fluid auf die jeweils andere
Seite des Bimetallventilelements verhindern. Das Bimetallventil ist mit einer Mittelöffnung
versehen, durch die das gesamte Fluid fließen muß.
-
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand
der Zeichnungen beschrieben, die folgendes darstellen: Fig. 1 eine schematische
Ansicht mit einem Fluidsteuerventil nach der Erfindung in Verbindung mit einem Kraftstoffsystem
für Kraftfahrzeuge; Fig. 2 einen Querschnitt durch das Fluidsteuerventil längs der
Linie 2-2 in Fig. 3 in größerem Maßstab; Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie
3-3 in Fig. 2;-Fig. 4 eines der Ventilelemente in Fig. 2 in größerem Maßstab; Fig.
5 eine Ansicht eines der Elemente der Ventilvorrichtung nach Fig. 2.
-
Ëin die Erfindung umfassendes Fluidsteuerventil ist in Fig. 1 insgesamt
mit 10 bezeichnet; es wird danach in einem Kraftatoffsystem einer Brennkraftmaschine
verwendet. Insbesondere besitzt eine Vorrichtung 12 üblicher Bauart zur bnterdruckregelung
an Vergasern einen hin und her bewegbaren Ausgangsschaft 14, der über ein Glied
16, einen Kniehebel 18 und ein Glied 20 miteinem Starterklappensteuerarm 22 verbunden
ist. Der Arm 22 steht mit einer Starterklappe 24 in Verbindung über eine Welle 26,
um die die Starterklappe 24 schwenken kann. Die Starterklappe 24 befindet sich in
einer Ansaugleitung 28 eines Vergasers einer Brennkraftmaschine. Die Starterklappe
24 wird normalerweise, insbesondere bei niedriger Umgebungstemperatur, in die in
Fig. 1 gezeichnete Schließstellung mit Hilfe einer Bimetall-Starterklappensteuerung
30 gedrückt, die mit einem Zapfen 32 verbunden ist, an dem der Winkelhebel 18 befestigt
ist, der in Richtung des Uhrzeigers
(in Fig. 1) gedreht wird. Der
Unterdruckregler 12 unterstützt durch den Ausgangs schaft 14 die Bimetall-Starterklappensteuerung
30, damit die Starterklappe 24 in ihrer Schließstellung verbleibt, wenn der Motor
nicht läuft, und bringt die Starterklappe 24 gegen die Wirkung der Bimetall-Starterklappensteuerung
30 in die Offenstellung, nachdem der Motor gestartet ist.
-
Bei üblichen Anlagen ist der Unterdruckbeseitiger 12 unmittelbar an
eine mit 36 bezeichnete Unterdruckquelle angeschlossen, die üblicherweise das Saugrohr
einer Brennkraftmaschine ist. Im vorliegenden Fall wird das Fluidsteuerventil 10
hintereinander oder in Reihe mit der Unterdruckquelle 36 und der Unterdruckregelungsvorrichtung
12 geschaltet.
-
Das Fluidsteuerventil 10 weist ein Gehäuse 38 auf, das aus zwei übereinstimmenden
Deckelteilen 40 und 42 besteht, die auf den einander abgewandten Seiten eines mittleren
Gehäuseteils 44 sitzen. Die Deckelteile 40, 42 und das Gehäuseteil 44 bestehen aus
Kunststoff und sind durch U1-traschallschweißen oder auf ähnliche Weise fluiddicht
miteinander verbunden. Die beiden Deckelteile 40 und 42 besitzen jeweils ein Rohrnippelteil
46, das einen mit der Unterdruckquelle 36 verbundenen Schlauch 48 oder einen mit
dem Unterdruckregler 12 verbundenen Schlauch 50 trägt.
-
Die Deckelteile 40 und 42 weisen jeweils einen abgestuften Hohlraum
52 auf, in dem ein Luftfilterelement 54 liegt.
-
Der radiale Außenteil jedes Deckelteils 40 und 42 besitzt einen Ringflansch
56, der über an entgegengesetzten Enden des mittleren Gehäuseteils 44 angebrachte
Ringflanschen 58 greift und daran befestigt ist.
-
Das mittlere Gehäuseteil 44 besitzt an der einen Seite eine ringförmige
Ausnehmung 60, die über einen axial verlaufenden Durchlaß 62 mit einer Kammer 64
in Verbindung steht, die zwischen dem Deckelteil 42 und dem Gehäuseteil 44
ausgebildet
ist. Das Gehäusezwischenteil 44 besitzt eine axial angeordnete Ventilkammer 66,
die ein ebenfalls aus Kunststoff hergestelltes Ventilhalteelement 68 aufnimmt, das
eine Verzögerungsventilanordnung 70 an ihrem Platz in dem Gehäuse hält. Die Ventilkammer
66 steht mit der Kammer 64 über einen axialen Durchlaß 72 und mit dem abgestuften
Hohlraum 52 des Deckelteils 40 über einen axialen Durchlaß 74 in Verbindung.
-
Das Verzögerungsventil 70 in der Kammer 66 weist eine Metallscheibe
76 auf, die normalerweise auf einem einen Ventilsitz bildenden O-Ring 78 aufsitzt
und durch ein auch in Fig. 5 gezeichnetes Federelement 80 dort festgehalten wird.
Das Federelement 80 weist ein Fingerelement 82 auf, das sich gegen einen axialen
Vorsprung 84 an der Scheibe 76 legt. Das Federelement 80 besteht aus Mylarfolie
(Warenzeichen der Firma DuPont) oder einem anderen elastischen Kunststoffmaterial.
In die Scheibe 76 ist eine Radialnut 86 eingeprägt, so daß ein eingeengter Durchlaß
entsteht, wenn die Scheibe 76 gegen den O-Ring 78 gelegt ist. Wenn rechts von der
Ventilscheibe 76 (in Fig. 2) ein Druck aufgebaut wird, hebt sich die Scheibe 76
gegen die Wirkung des Federelements 80 von ihrem 0-Ring-Sitz 78-und ein Fluid kann
ungehindert von rechts nach links strömen. In umgekehrter Richtung wird die Scheibe
76 gegen den Sitz 78 gedrückt, und das Fluid strömt durch den eingeengten Durchlaß
86.
-
In der Kammer 64 befindet sich eine temperaturempfindliche Ventilanordnung
90. Das temperaturempfindliche Ventil 90 enthält eine temperaturempfindliche Scheibe
92 aus Bimetall mit einer axialen Öffnung 94. Der axiale Außenrand der Scheibe 92
liegt mit seinen beiden Seiten zwischen zwei gleichen O-Ringen 96. Im zvsamengesetzten
Zustand drücken das Gehäusedeckelteil 42 und das mittlere Gehäuseteil 44 die O-Ringe
96 leicht gegen die voneinander abgewandten Seiten der Scheibe 92, halten diese
an
ihrem Platz in dem Gehäuse 38 fest und wirken gleichzeitig als
Dichtung, so daß das Fluid durch die Öffnung 94 strömen maß. Die Scheibe 92 ist
konkav-konvex durchgebogen, und die Konkavfläche 98 liegt einem O-Ring 100 gegenüber,
der einen Ventilsitz bildet. Bei normalen Umgebungstemperaturen hat die Konkavfläche
98 Abstand von dem O-Ring-Sitz 100, wie Fig. 2 erkennen läßt. Wenn die Temperatur
jedoch unter einen vorbestimmten Mindestwert absinkt, biegt die Scheibe 92 sich
so durch, daß die Fläche 98 auf dem O-Ring 100 aufliegt.
-
Durch das Verbiegen der Bimetallscheibe 92, wodurch sie entweder die
in Fig. 2 gezeichnete Stellung oder ihre Schließstellung einnimmt, wird der Fluidstrom
in den mit der ringförmigen Ausnehmung 60 verbundenen Durchlässen 62 gesteuert.
-
Der Nippel 46 an dem Deckelteil 40 kann als Eingangsdurchlaß 102 angesprochen
werden, und der Nippel 46 am Deckelteil 42 bildet einen Ausgangsdurchlaß 104, der
über den Schlauch 50 mit dem Unterdruckbeseitiger 12 verbunden ist.
-
Unter normalen Arbeitsbedingungen, wenn also die Temperatur höher
als ein vorbestimmter Wert ist, nehmen die einzelnen Bauteile die in den Zeichnungen
angegebenen Stellungen ein, wobei das temperaturempfindliche Ventil 90 völlig geöffnet
ist. Unter diesen Umständen kann das Fluid in beiden Richtungen ungehindert strömen,
d.h. sowohl von links nach rechts (in Fig. 2) als auch von rechts nach links. Bei
der Bewegung von links nach rechts fließt das Fluid aus dem Ausgangsdurchlaß 104
durch das Filter 54, die axiale Öffnung 94 und die axial verlaufenden DurchlAsse
62 in die ringförmige Kammer 60 und weiter durch das andere Filter 54 in den Eingangsdurchlaß
102. Das Verzögerungsventil 70 bleibt wegen des darauf wirkenden Druckunterschieds
geschlossen, aber die übrigen Durchlässe wer-
den unbehindert durchströmt.
Von rechts nach links (in Fig. 2) strömt das Fluid durch den ringförmigen Durchlaß
60, die Durchlässe 62 und die axiale Öffnung 94 in der Bimetallscheibe 92 und weiter
durch den Ausgangsdurchlaß 104. Bei ausreichend starkem Fluidstrom kann gleichzeitig
das scheibenförmige Element 76 gegen die Kraft der Feder 80-von dem O-Ring 78 abgehoben
werden, so daß auch durch den axialen Durchlaß 72 ein verhältnismäßig unbehinderter
Fluidstrom fließt. Infolge des verhältnismäßig unbehinderten Stroms des Fluids in
beiden Richtungen, arbeitet das System, wenn das Ventil 10 in einer Anordnung gemäß
Fig.l eingesetzt wird, in üblicher Weise, so daß, wenn eine mit der Unterdruckquelle
36 versehene Brennkraftmaschine gestartet wird, der Unterdruck an dem Unterdruckregler
12 anliegt. Dadurch wird der Ausgangsschaft 14 nach rechts gezogen, und das Starterklappenventil
24 wird gegen die Wirkung des von der automatischen Starterklappensteuerung 30 dagegen
ausgeübten Widerstands in seine Offenstellung gebracht.
-
Sinkt die Temperatur unter einen vorbestimmten Mindestwert, so biegt
die Scheibe 92 sich durch und legt sich mit ihrer Oberfläche 98 gegen den O-Ring-Sitz
100. Dadurch werden die axialen Durchlässe 62 für den Fluidstrom geschlossen. Unter
diesen Umständen, bei unter dem vorbestimm ten Mindestwert liegender Temperatur
und bei Erzeugung von Unterdruck an der Unterdruckquelle 36, verursacht der erzeugte
Unterdruck einen Luftstrom von dem Unterdruckregler 12 zur Quelle 36. Da die Durchlässe
62 geschlossen sind, muß die Luft von dem Ausgangsdurchlaß 104 durch die axiale
Öffnung 94 und den axialen Durchlaß 72 in die Kammer 66 fließen. Wegen des auf die
Scheibe 76 einwirkenden Differenzdrucks bleibt diese Scheibe 76 auf dem O-Ring-78
liegen, und der gesamte Luftstrom muß sich durch die Nut 86 in der einen Seitenfläche
des scheibenförmigen Elements 76 bewegen. Dadurch entsteht eine Verzögerung des
Luftstroms, so daß die Einwirkung des Unterdruckreglers 12
verzögert
wird. Die Abmessungen der Nut 86 bestimmen die Strömungsgeschwindigkeit und das
Ausmaß der Verzögerung.
-
Wenn unter den gleichen Umständen bei unter dem vorbestimmten Mindestwert
liegender Temperatur die Unterdruckquelle 36 abgeschlossen ist, wie das beim Abstellen
einer Brennkraftmaschine eintritt, steht an der Quelle 36 Atmosphärendruck an, und
der in dem Unterdruckregler 12 herrschende Unterdruck führt einen Druckunterschied
herbei, der zum öffnen des Verzögerungsventils 70 führt, weil das scheibenförmige
Element 76 von seinem O-Ring-Sitz 78 abgehoben wird. Somit kann das Fluid ungehindert
durch den axialen Durchlaß 72 und die axiale Öffnung 94 in dem Bimetallelement 92
des temperaturempfindlichen Ventils hindurchfließen.
-
Wenn die Temperatur oberhalb des vorbestimmten Mindestwertes liegt,
kann der Unterdruckregler 12 in üblicher Weise arbeiten. Sinkt aber die Temperatur
unter den vorbestimmten Wert, wird der Fluidstrom in der einen Richtung verzögert,
so daß eine weitere Verzögerung eintritt und der Unterdruckregler 12 langsamer arbeitet,
wodurch eine stärkere Verzögerung beim Öffnen der Starterklappe 24 eintritt; dieses
Resultat wird bei Raltwetterbetrieb angestrebt.
-
Der Aufbau der Bimetallscheibe 92 kann verändert werden, wenn man
ein anderes Betriebsverhalten oder andere Schaltpunkte erreichen will, mit anderen
Worten: andere Temperaturen wählen will, bei denen die Scheibe 92 sich zum Schließen
oder zum öffnen durchbiegt. Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung,
wobei das Verzögerungsventil 10 in Verbindung mit einem Unterdruckregler 12 eingesetzt
war, bewegte sich die Scheibe 92 in ihre Schließstellung bei etwa -7° C bei abnehmender
Temperatur und in ihre Öffnungsstellung bei etwa +70 C bei zunehmender Temperatur.
-
Die Arbeitsverhältnisse des temperaturempfindlichen Ver-
zögerungsventils
sehen, kurz zusammengefaßt, vor, daß bei allen Temperaturen ein unbehinderter Fluidstrom
von rechts nach links (in Fig. 2) erfolgen kann. Unbehinderte Strömung findet auch
bei allen Temperaturen statt, die oberhalb des vorbestimmten Temperaturwertes liegen.
Bei Temperaturen unterhalb des Schaltpunkts oder des vorbestimmten Temperaturwertes
ist der Fluidstrom von links nach rechts behindert, um eine Verzögerung beim Ansprechen
des Unterdruckreglers 12 oder ähnlicher Vorrichtungen herbeizuführen.
-
Vorstehend ist ein Fluidsteuerventil für unterdruckbetriebene Vorrichtungen
beschrieben worden, bei dem ein Gehäuse einen an eine Unterdruckquelle anzuschließenden
Einlaß und einen an eine zu betreibende Vorrichtung anzuschließenden Auslaß besitzt.
Das Gehäuse enthält ein Verzögerungsventil und außerdem ein temperaturempfindliches
Ventil, das so angeordnet ist, daß oberhalb eines vorbestimmten Temperaturwertes
ein unbehinderter Fluidstrom in beiden entgegengesetzten Richtungen durch das Gehäuse
fließen kann, daß ber unterhalb einer vorbestimmten Temperatur der Fluidstrom in
der einen Richtung behindert wird. Dadurch ist es möglich, derartige Ventile in
Reihe mit Vorrichtungen zu schalten, die so betrieben werden sollen, daß unterhalb
einer vorbestimmten Temperatur eine Verzögerung des Betriebs eintritt.
-
- Leerseite -