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Bereich der
Technik
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Dies
ist ein Patent für
ein Wasser-Durchflusssteuerventil zur Verwendung in der Kraftfahrzeugindustrie,
und im speziellen zur Verwendung in einem Fahrzeugkabinen-Heizungssystem. Dieses
Patent entspricht den Kriteriten eines Gebrauchsmusters, da es bekannte
Teile von Systemen kombiniert und modifiziert und diese auf eine
neue Weise zusammensetzt und/oder einige der Komponenten räumlich anders
anordnet, und dabei die Effizienz erhöht, die Funktion verbessert
und in der Handhabung vereinfacht.
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Offenbarung
der Erfindung
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Die
Patentschrift
US 1765984 offenbart
ein System zum Heizen einer Fahrzeugkabine in einem Kraftfahrzeug,
das ein zirkulierendes System zur Kühlung des Motors aufweist.
Eine Anordnung für den
besagten Zweck weist zwei parallele Wasserkanäle mit ein dazwischen liegenden
Verbindung auf, die durch ein Ventil gesteuert werden.
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Die
Hauptaufgabe dieses Wasser-Durchflusssteuerventils ist, heißes Wasser
von dem Motor des Fahrzeugs in das Heizungssystem umzuleiten, dass
in der Fahrzeugkabine eingebaut ist. Dieses System zeigt einige
wichtige Verbesserungen gegenüber
herkömmlichen
Ventilen, und weist entsprechend eine Anzahl an technischen, praktischen, funktionalen
und Effizienz-Vorteilen
auf. Zusätzlich
ist es sehr sicher, ist garantiert absolut genau im Betrieb und
hat viele verbesserte Leistungsanforderungen, da die Dichtung sehr
zuverlässig
ist und den Erfordernissen einer minimalen Leckage für jeden
gegebenen Druck entspricht.
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Dieses
Wasser-Durchflussventil ist zwischen der Verbindungsleitung des
Motors mit dem Radiator und dem Fahrzeugkabinen-Heizungssystem eingebaut.
Da es kompakt ist und seine Dimensionen verringert sind, ist der
Einbau extrem einfach; sehr wenig Aufwand ist notwendig. Es ist
auch extrem wirtschaftlich, da einige der Vorrichtungen und Komponenten
ausgespart wurden, die in herkömmlichen Fahrzeugkabinen-Heizungssystemen
verwendet werden.
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Das
Ventil selbst besteht aus einem äußeren Gehäuse, das
eine Kammer zur Aufnahme des Rotors aufweist, mit einem benachbarten
Hohlraum, der mit einem Zwischenkanal verbunden ist, der entweder
als Bypass der Flüssigkeit
dient oder das Wasser zum Motor zurückführt, wenn es nicht zum Heizungssystem
umgeleitet wird. Die Rotoraufnahme hat ein Einlassrohr, dass an
dieselbe angebracht ist, das heißes Wasser von dem Motor zuführt, und
hat weiterhin ein Auslassrohr, das mit dem Fahrzeugkabinen-Heizungssystem
verbunden ist. An dem benachbarten Hohlraum ist ein Auslassrohr
für Flüssigkeiten
angebracht, das von dem Motorkühlsystem
kommt (Radiator). Es hat auch eine Öffnung um das Einfließen einer
Flüssigkeit
zu ermöglichen,
die von dem Fahrzeugkabinen-Heizungssystem zurückgeleitet wird.
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Der
Rotor hat ein Befestigungssystem, das die Anbringung einer Dichtungseinheit
ermöglicht. Diese
Dichtungseinheit hat die Aufgabe sicherzustellen, dass keine Flüssigkeit
in das Heizungssystem eindringt, wenn eine Beheizung der Kabine
nicht notwendig ist. Sie stellt auch sicher, dass der Bypass gedichtet
ist, wenn die Kabine geheizt wird.
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Eine
genaue Abbildung des Wasser-Durchflusssteuerventils ist in den begleitenden
Zeichnungen zu sehen (nicht maßstabsgetreu).
Die folgende Beschreibung bezieht sich zum besseren Verständnis auf
diese Zeichnungen.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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1 Vorderansicht
des Wasser-Durchflusssteuerventils.
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2 Draufsicht.
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3 Seitenansicht.
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4 Ansicht
der Abdeckung des Rotor-Aufnahmegehäuses, die das Design (von unten)
und einen Querschitt entlang der Schnittlinie A-A zeigt.
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5 Ansicht
der Abdeckung des benachbarten Hohlraums, die das Design (von unten)
und einen Querschnitt entlang der Schnittlinie B-B zeigt.
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6 Eine
perspektivische Ansicht des Rotors, von oben gesehen, und der Gelenkverbindungstange.
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7 Eine
perspektivische Ansicht des Rotors, von unten und aus dem entgegengesetzten Winkel
der vorherigen Ansicht gesehen.
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8 Perspektivische
Ansicht der Dichtungseinheit, die aus einem O-Ring und dessen Halterung
(einzeln dargestellt) gebildet wird.
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9 Eine
perspektivische Ansicht des Rotors mit der Dichtungseinheit (O-Ring
und Halterung), die an diesen angebracht ist.
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10 Draufsicht
der Dichtungseinheits-Halterung im Detail, wie von den Punkten A
und B zu sehen, und die Querschnitte C-C und D-D, mit der detaillierten
Darstellung der Positionierung der Federn, die an das Teil gegossen
sind.
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11 Vorderansicht
(als Position F in der vorherigen Figur bezeichnet) der Dichtungseinheits-Halterung.
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12 Untenansicht
(von Position E aus 10 gesehen) der Dichtungseinheits-Halterung.
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13 Ansicht
des Designs des Rotors, die die Details der Positionierung der Metallfedern
(einfach und doppelt) zeigt, die an das Teil befestigt sind.
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14 Ansicht
einer einzelnen Metallfeder.
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15 Ansicht
der Doppel-Metallfeder.
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16 Querschnitt
in Längsrichtung
des Bereichs, der den Rotor aufnimmt.
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17 und 18 Querschnittsansicht,
die die Funktionsweise des Wasser-Durchflusssteuerventils zeigt.
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19 und 20 Detailansicht
(Vergrößerung der 17 und 18),
die die Funktionsweise des Wasser-Durchflusssteuerventils zeigt.
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Bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung
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Wie
in den Figuren und den Details zu sehen ist, besteht das Wasser-Durchflusssteuerventil
aus einer Einheit 1, die eine zylindrische Kammer 2 aufweist,
die ein Einlassrohr 3 mit einem externen konischen Ring 4 hat.
Das Einlassrohr wird dazu verwendet, um den Schlauch zu befestigen,
der von dem Motor kommt. Auf der gegenüberliegenden Seite befindet
sich ein Auslass 5, an den der Schlauch des Fahrzeugkabinen-Heizungssystems
angebracht ist. Am Boden der Kammer befindet sich ein zentrales Loch 6,
das entlang eines kurzen äußeren Rohrs
verläuft.
Am Boden der Kammer 2 befindet sich auch ein Hohlraum,
der als obere Führung 8 für die Bewegungen
des Rotors wirkt und es befindet sich dort weiterhin eine Lasche 9,
deren Aufgabe es ist, den Druck auf die Dichtungseinheit zu erhöhen, wenn
dies notwendig ist um den Flüssigkeitsstrom
von dem Motor zu dem Fahrzeugkabinen-Heizungssystem zu unterbrechen. Es gibt
auch einen benachbarten Hohlraum 10, an den eine rohrförmige Verlängerung 11 mit
einem externen konischen Ring 12 angebracht ist, der dazu
verwendet wird, um den Rückführschlauch
zu dem Motorkühlsystem
(Radiator) zu befestigen. An der gegenüberliegenden Seite befindet
sich eine Öffnung 13,
die dazu verwendet wird, den Rückführschlauch
von dem Fahrzeugkabinen-Heizungssystem zu befestigen.
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Die
Kammer 2 ist mit dem benachbarten Hohlraum 10 mit
Hilfe eines Verbindungskanals 14 für einen Hilfsstrom oder einen
Bypass der Flüssigkeit
verbunden. Die Kammer 2 und der benachbarte Hohlraum 10 haben
beide entsprechenden Deckel (15 und 16) mit Klemmen
(17 und 18).
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Auf
seiner inneren Fläche
hat die Abdeckung 15 der Kammer 2 zwei konzentrische
kreisförmige Wände, eine
im Zentrum 19 zum Zentrieren des Rotors, wenn dieser eingebaut
wird und eine Zwischenwand 20, die sich in einem bestimmten
Abstand von der Ecke des Deckels befindet. Dadurch wird ein Raum 21 gebildet,
der zur Unterbringung der Öffnung der
Kammer 2 verwendet wird, wenn diese durch den Dichtring 22 geschlossen
ist. Auf der Ecke der Zwischenwand 20 befindet sich ein
vorstehendes Teil, das eine untere Nase 23 bildet, die
entlang der Lasche 9 am Boden der Kammer 2 ausgerichtet
ist und mit dieser kombiniert ist, und die sich seitlich auf die Dichtungseinheit
bewegt, wenn sie Flüssigkeit
daran hindert in das Fahrzeugkabinen-Heizungssystem zu fließen.
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Die
Kammer 2 ist groß genug
um den Rotor 25 aufzunehmen, der spezielle physische Eigenschaften
hat. Er ist aus zwei scheibenförmigen
Endelementen 26 gefertigt, deren Ränder reduziert sind 27.
An diese schließt
sich eine seitliche Wand 28 an, die sich ein paar Millimeter
erstreckt, und deren innere Oberfläche mehrere Rippen 29 aufweist,
die sich schräg
auf verschiedenen Höhen
befinden. Gegenüber
der seitlichen Wand 28 haben die vorher genannten Endelemente 26 einen
ausgeschnittenen Teil 30, dessen untere Ecken durch einen
längs verlaufenden Streifen 31 verbunden
sind, an den ein sektionsförmiges,
längs verlaufendes
Teil angelötet
ist, welches das Befestigungssystem 32 zum Befestigen der Dichtungseinheit
bildet, die aus einem O-Ring 33 und ihrer Halterung 34 besteht;
dies wird dazu verwendet, um den Fluss der Flüssigkeit zu dem Fahrzeugkabinen-Heizungssystem
zu unterbrechen. Zwischen dem Befestigungssystem 32 befindet
sich ein Gehäuse 35,
das ein Teil des Stangenmechanismus der Dichtungseinheit ist, das
die Form einer „8" hat (36). Ein Teil
der „8" hat abgehende Enden 37 zum
Befestigen und Bewegen in dem oberen 8 und dem unteren 24 Führungshohlraum,
wobei sich der untere Führungshohlraum
jeweils in der Kammer 2 und auf der inneren Oberfläche des
Deckels 15 befindet. Unten an der O-Ring-Halterung 33 befinden
sich anpassbare Befestigungselemente 38, um die Halterung
an das Befestigungssystem 32 des Rotors zu befestigen.
Die Halterung hat auch einen Kanal entlang seiner Längsachse 39,
in dem sich der andere Teil des „8"-förmigen 36 Gelenkhebels
hoch und runter bewegt.
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Oben
am Rotor 25 befindet sich ein starker, wellenförmiger Stift,
der eine außermittige
viereckige Verlängerung
aufweist, und eine abgeschrägte
Kante hat. Dieser Stift wird durch das zentrale Loch 6 geführt, sodass
die viereckige Verlängerung 41 hervorsteht,
an die der manuell betätigte
Hebel 42 angebracht ist. Unten am Rotor 25 befindet
sich eine kleine rohrförmige
Verlängerung 43,
die, wenn der Rotor in die Kammer 2 eingebaut wird, mit
Hilfe einer Schraubverbindung an die zentrale Wand 19 des
Deckels 15 der Kammer befestigt wird (siehe 16).
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Der
Rotor 25 wird im Inneren der Kammer 2 so gehalten,
dass die Dichtungseinheit oder genauer gesagt der O-Ring 33,
der an die Befestigung 34 befestigt ist, und die Seitenwand 28,
die ein paar Millimeter hervorsteht, die Innenwand der Kammer berühren, wie
in den 17, 18, 19 und 20 zu
sehen ist.
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Die
Dichtungseinheit ist an den Rotor angebracht und funktioniert unter
dem Druck von Federn, die entweder einen Teil der O-Ring-Befestigung 34 selbst
bilden können – 10 und 12 – oder aus
verschiedenen Metallelementen gefertigt sein können 13, 14 und 15 – die zwischen
die Verbindungsnuten beider Teile eingebaut sind.
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Im
ersten Fall, hat die Befestigung 34 einen hervorstehenden
Teil 44, der in der Mitte der Befestigungselemente 38 befestigt
ist, der flexible Stangen 45 aufweist, die die Federn steuern;
auf der einen Seite werden diese Federn dazu verwendet, um die Dichtungseinheit
(wenn sich der Rotor bewegt) anzudrücken, und auf der anderen Seite,
werden die Federn dazu verwendet, um die Dichtungseinheit herauszudrücken (wenn
der Fluss der Flüssigkeit
in die Fahrzeugkabine unterbrochen wird).
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Im
zweiten Fall, sind die Federn aus angelassenem Stahl gefertigt und
sind entweder einfach oder doppelt. Das einfache Modell (14)
ist aus einem Stück
von leicht bogenförmigen
Stahl 46 mit ausgerichteten Enden 47 gefertigt,
wobei jedes Ende eine Zunge aufweist, die um 90° nach hinten gebogen ist. Die
einfache Feder 46 ist auf einer Seite des Befestigungssystems 32 des
Rotors (13) positioniert und mit Hilfe
der Zungen 48 befestigt, die in Schlitze 49 an
der Seite des Befestigungssystems 32 eingeführt sind.
Sie pressen die Dichtungseinheit nach innen, wenn sich der Rotor
bewegt.
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Die
doppelte Feder (15) besteht aus einem Paar von
Schaufeln (50 und 51), wobei eine davon leicht
gekrümmt
ist, und wobei die Schaufeln ausgerichtete Enden 52 aufweisen,
die um 90° nach hinten
gebogen sind. Die andere Schaufel 51 trifft mit einem dünnen, zentralen,
hervorstehenden Teil 53 senkrecht auf die Erste, und hat
weiterhin einen Teil in der Mitte 54, von dem aus zwei
vorstehende Verlängerungen
ausgehen, die um ungefähr
60° nach hinten
gebogen sind und deren Spitzen leicht gebogen sind. Die doppelte
Feder ist an die andere Seite der Rotorbefestigung 32 angebracht
(13), wobei die gebogene Schaufel an der Unterseite
der Kammer befestigt ist, indem die gewinkelten Enden an die Oberfläche des
Systems angebracht sind und die senkrecht stehende Schaufel auf
dem Fuß der
Befestigung bleibt, wobei die gewinkelten Enden 56 in den Schlitzen 57 in
der Ecke des Fußes
befestigt werden. Dies dient dazu, die Dichtungseinheit nach außen zu drücken, wenn
der Fluss der Flüssigkeit
in das Fahrzeugkabinen-Heizungssystem unterbrochen wird.
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Wie
in 17 und detailliert in 19 zu
sehen ist, wird der Kanal 14, der die Kammer 2 mit
dem benachbarten Hohlraum 10 verbindet, durch die Seitenwand 28 des
Rotors blockiert. Der Auslass 5 wiederum bleibt unversperrt.
In diesem Fall fließt
heiße Flüssigkeit
von dem Motor, das über
die rohrförmige Verlängerung
kommt, durch dem Auslass 5 heraus und in Richtung des Fahrzeugkabinen-Heizungssystems.
Nachdem sie durch das Heizungssystem und die Fahrzeugkabine geflossen
ist, fließt
die Flüssigkeit
zu dem Motorkühlungssystem
(Radiator) über den
Einlass 13 und die rohrförmige Verlängerung 11 zurück. Das
Fließvolumen
wird durch den von dem durch den Bypass geregelten Druck gesteuert.
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Wenn
die Beheizung der Kabine nicht erwünscht ist, betätig der
Fahrer mit dem Hebel 42 den Rotor und positioniert in so,
dass die Dichtungseinheit – der
O-Ring 33 der an die Befestigung 34 angebracht
ist – sich
nach innen unter dem Druck von der einfachen Feder 46 bewegt
und den Auslass 5 blockiert. Dadurch blockiert die Seitenwand 28 nicht mehr
den Verbindungskanal 14. In diesem Fall, wie in 18 und
detailliert in 20 gezeigt, wird heiße Flüssigkeit
von dem Motor in den benachbarten Hohlraum 10 umgeleitet
und fließt
von dort aus zurück
in das Kühlungssystem
des Motors (Radiator) über
die rohrförmige
Verlängerung.
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Die
Drehbewegung des Rotors wird durch die vorstehenden Enden 37 des
gelenkigen 8-förmigen Hebels
geführt,
der sich in den Hohlräumen
der oberen 8 und unteren 24 Führung bewegt, die sich jeweils
am Boden der Kammer 2 und auf der inneren Oberfläche des
Deckels 15 befinden. Während
sich der Rotor bewegt, gleiten die obere Lasche 9 unten in
der Kammer und die untere Lasche 23 auf der inneren Oberfläche des
Deckels 15 entlang den abgehenden Enden 27 des
Rotors. Wenn der Rotor sich dreht, um den Fluss der Flüssigkeit
in das Fahrzeugkabinen-Heizungssystem zu unterbrechen, berührt die
Befestigung 34 der Dichtungseinheit die Laschen (9 und 23),
was eine weitere Drehung des Rotors verhindert. Dann tritt ein Gegendruck
auf den Rotor auf, der sich nicht mehr weiterdreht, was sich auf
die Dichtungseinheit auswirkt, die sich seitwärts entlang des Hebels 36 bewegen
wird. Dies wird durch die doppelte Metallfeder 51 oder
durch die Feder, die sich in der Befestigung 34 befindet,
verursacht. Die Folge der Seitwärtsbewegung
ist ein erhöhter
Druck von dem O-Ring 33 gegen
den Teil der inneren Wand der Kammer 2, der das Mundstück des Auslasses 5 umgibt,
wodurch der Dichtungseffekt erhöht
wird.
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Auf
diese Weise erfüllt
das Wasser-Durchflusssteuerventil vollkommen seine Aufgaben, da
es auf eine praktische und effektive Weise die Funktion durchführt, für die es
konstruiert wurde. Es hat eine Reihe von technischen, praktischen
und funktionalen Vorteilen.