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Thermöstat Die Erfindung bezieht sich auf einen Thermostaten, wie
er z. B. zur Regelung der Kühlwassertemperatur und dadurch des Kühlwasserumlaufs
an Kraftfahrzeugmotoren verwendet wird.
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Es ist bekannt, für diesen Zweck Thermostaten zu benutzen, die jedoch
bei der üblichen Anordnung im Warmwasserstrom des Kühlwasserumlaufs den Nachteil
zeigen, daß das Ventil bei Verwendung einer energisch wirkenden Wasserpumpe leicht
schon vor Erreichung der beabsichtigten Betriebstemperatur von seinem Sitz weggerissen
wird, so daß das Kühlwasser vorzeitig zum Kühler gelangt und eine tiefere Temperatur
annimmt, als sie zum Betrieb des Motors günstig ist. Die Erscheinung des Aufreißens
ist darauf zurückzuführen, daß das bei kaltem thermostatischen Element in diesem
vorhandene Vakuum bei ansteigender Kühlwassertemperatur verschwindet, jedoch ohne
durch dagegenwirkenden Überdruck sofort ersetzt zu werden. In diesem ,Zeitabschnitt
eines labilen Gleichgewichtszustandes, in dem also weder Unter- noch Überdruck im
Innern des thermostatischen Elementes herrscht, neigt der Ventilteller des Thermostaten
unter dem Einfluß äußerer Druckverhältnisse leicht zum Flattern, so daß die oben
erwähnten Folgen auftreten.
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Durch die vorliegende Erfindung wird das Aufreißen des thermostatischen
Ventils unter den geschilderten Umständen unmöglich gemacht, indem der Ventilteller
entgegen der in der Kühlwasserleitung herrschenden Strömungsrichtung geöffnet wird.
Infolgedessen bewirkt das auch bei Abschluß der Kühlwasserleitung
vorhandene
und sich als Unterdruck äußernde Druckgefälle die Verstärkung des vom thermöstatischen
Element her wirkenden Druckes, der den Ventilteller auf seinen Sitz zieht. Anderseits
ist der Unterdruck nicht so groß, daß eine im allgemeinen nennenswerte Verzögerung
der Öffnung des Ventils stattfindet, so daß die wünschenswerte Genauigkeit bei der
Arbeit des Thermostaten nicht merkbar beeinträchtigt wird. Daneben kann jedoch eine
Druckfeder Verwendung finden, die in das thermostatische Element vor der Füllung
und dem Verschließen eingesetzt wird. Der Federdruck muß geringer sein als der vom
Vakuum erzeugte Gegendruck, so daß er erst beim Verschwinden des Vakuums zur Wirkung
kommt. Die Feder ist bestrebt, das Wellrohr bis zu einem gewissen Grade auseinanderzudrücken,
der für den Einzelfall der Verwendung bestimmt werden kann. Eine solche Druckfeder
wirkt auf Beschleunigung der Arbeit des thermostatischen Elementes.
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Die Zeichnung veranschaulicht durch Abb. i und 2 im Schnitt A-A bzw.
senkrecht dazu den Erfindungsgegenstand im Längsschnitt bei gespannter bzw. entspannter
Druckfeder und unter Vakuum bzw. Dampfdruck stehendem thermostatischen Element.
Abb. 3 ist eine zu Abb. i und 2 gehörige ergänzte Draufsicht.
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In der Regel ist der Thermostat beim Einbau in eine Brennkraftinaschine
mit einem Gehäuse umgeben (in der Zeichnung nicht dargestellt), das im vorliegenden
Fall zwei Stutzen zur Anbringung der Zü- bzw. Ableitung des Kühlwassers hat. In
diesem Gehäuse, das gewöhnlich aus zwei miteinander durch Falzen verbundenen Teilen
besteht, ist der Thermostat nach vorliegenderErfindung mittels desFlansches i, der
zugleich den Ventilsitz bildet, durch Einklemmen befestigt. An dem Flansch i ist
ein U-förmiger Bügel 2 durch Vernietung angebracht, der an seinem Querstück 3 den
oberen Verschlußboden 4 und damit das mit ihm verlötete Wehrohr 5 des thermostatischen
Elementes 6 trägt. Das andere Ende des Wehrohres 5 ist ebenfalls mit einem, dem
unteren, Verschlußboden 6 ausgestattet, wodurch das dampfdichte thermostatische
Element 4, 5, 6, gebildet wird. Ein zweiter Bügel 7 ist mit der unteren Bodenplatte
6 des thermostatischen Elementes fest verbunden und trägt am oberen Querteil 8 mittels
der Schubstange 9 den Ventilteller io. Dieser verschließt in der Regel, d. h. wenn
sich das thermostatische Element 4, 5, 6 im Ruhezustand befindet, das Ventil i.
Sobald jedoch das thermostatische Element 4, 5, 6 durch Dampfentwicklung im Innern
sich auszudehnen beginnt, wird der Ventilteller io von seinem Sitz i abgehoben und
der Durchfluß des Kühlmittels ermöglicht. Der Druck, mit dem das thermostatische
Element 4, 5, 6 den Ventilteller io auf seinen Sitz drückt, kann durch Veränderung
der Vorspannung des Elementes 4, 5, 6 geregelt werden. Zu diesem Zweck wird das
Vakuum, mit dem bei kaltem Element die einzelnen Wellen des Wehrohres aufeinandergedrückt
werden (s. Abb. i), durch Auseinanderziehen desselben mehr oder weniger verstärkt,
und dadurch der Druck des Ventiltellers io auf seinen Sitz im gleichen Maß erhöht.
Findet kein Auseinanderziehen des Wellrohres 5 statt und liegt dabei der Ventilteller
io gerade auf seinem Sitz, so ist das Ventil zwar geschlossen, jedoch ohne Druckwirkung
vom thetmostatischen Element 4, 5, 6 her. Alsdann wirkt lediglich der Strömungsdruck
der Kühlflüssigkeit. Auf diese Weise ist es möglich, die Druckverhältnisse am Thermostaten
so einzustellen, wie es den Bedürfnissen im Einzelfall am besten entspricht. Die
Einrichtung zur Einstellung kann z. B. so getroffen werden, daß der Ventilteller
io mittels Gewinde ii auf das obere Ende des Bolzens 9 mehr oder weniger heruntergeschraubt
und durch eine Mutter 12 in der gewählten Stellung festgehalten, auch verlötet werden
kann. Dementsprechend wird das thermostatische Element 4, 5, 6 auseinandergezogen
und das Vakuum bzw. die Federkraft des Wellrohres 5 mehr oder weniger verstärkt.
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Wird das Element 4, 5, 6 während des Betriebes undicht, so daß der
Thermostat nicht mehr arbeiten kann, so besteht die Möglichkeit, daß bei starkem
Pumpendruck das Ventil io geschlossen bleibt und das Kühlwasser am Umlauf gehindert
wird. Dies darf nicht eintreten, weil sonst der Motor sich in kurzer Zeit überhitzt.
Um das zu verhindern, wird in das Wellrohr 5 vor dem Verschließen eine Druckfeder
13 eingesetzt, die bei Undichtwerden im Betrieb das Wellrohr 5 genügend auseinanderdrückt,
um das Ventil io von seinem Sitz abzuziehen und damit dem Kühlwasser Durchgang zu
gewähren. Hierzu ist noch festzustellen, daß das Wellrohr 5 an sich die Tätigkeit
einer Druckfeder ausüben und infolgedessen bei undichtem thermostatischen Element
4, 5, 6 das Offnen des Ventils bewirken kann. Die zusätzliche Feder dient also nur
zur Unterstützung der Federwirkung des Wellrohres 5, wenn der Pumpendruck ungewöhnlich
hoch ist, so daß der Federdruck des Wellrohres allein zur Öffnung des Ventils io
nicht ausreicht. Ist im Gegensatz hierzu der Pumpendruck sehr gering, wenn die Wasserpumpe
mehr als Rührwerk arbeitet, dann kommt der Druckfeder 13 eine wichtige Eigenschaft
insofern zu, als sie den labilen Gleichgewichtszustand der Druckverhältnisse im
Innern des thermostatischen Elementes 4, 5, 6 überwinden hilft. Denn beim Verschwinden
des Unterdruckes tritt sofort die Wirkung der Druckfeder 13 in Erscheinung, indem
sie das Wellrohr 5 entsprechend ihrer Druckkraft dehnt, bis der Gegendruck des Wellrohres,
in dem noch kein Überdruck herrscht, das Gleichgewicht hält. Offenbar braucht die
Federhöhe bei entspannter Feder 13 nur der lichten Höhe des bis zum angegebenen
Grade gedehnten Wellrohres 5 .zu entsprechen, um den beabsichtigten Zweck zu erreichen.
WA dagegen eine größere Federhöhe gewählt, so wirkt diese auch auf Verstärkung des
im thermostatischen Element entstehenden Überdruckes. Die Folge ist eine Beschleunigung
des Gesamtarbeitsvorganges; und dies ist mitunter ein Vorteil oder sogar eine Vorbedingung
für die Verwendung eines Thermostaten für bestimmte Zwecke.