DE8808932U1 - Device for controlling the supply of heating medium to a surface heat exchanger arranged in a wall of a motor vehicle - Google Patents
Device for controlling the supply of heating medium to a surface heat exchanger arranged in a wall of a motor vehicleInfo
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Description
BeschreibungDescription ;;
Vorrichtung zun Regeln der Zufuhr von Heizmedium zu einem in einer Wandung eines Kraftfahrzeuges angeordneten Flächenwärmetauscher Device for controlling the supply of heating medium to a surface heat exchanger arranged in a wall of a motor vehicle
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der Zufuhr von Heizmedium zu einem in einer Handung eines Kraftfahrzeuges angeordneten Flächenwärmetauscher, der mit einer Zuleitung und einer Ableitung für das als Heizmedium dienende Kühlmittel eines Verbrennungsmotors versehen ist.The invention relates to a device for regulating the supply of heating medium to a surface heat exchanger arranged in a hand of a motor vehicle, which is provided with a supply line and a discharge line for the coolant of an internal combustion engine serving as a heating medium.
Es ist bekannt (DE-GM 84 20 082.0), in Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, Flächenwärmetauscher einzubauen, die auch Plattenwärmetauscher genannt werden und die bei Bedarf von dem Kühlmittel des Verbrennungsmotors beaufschlagt und somit beheizt werden. Die Fahrzeuginsassen stellen sich an einem der Zuleitung oder der Ableitung zugeordneten Stellorgan, z.B. einem Ventil, die gewünschte Temperatur des Wärmetauschers ein. Derartige Flächenwärmetauscher werden in den verschiedensten Wandungen eines Kraftfahrzeuges eingesetzt, beispielsweise dem Boden, den Seitenwänden oder Türen oder auch den Rückenlehnen der Vordersitze. Die FlcSchenwärmetauscher geben im Gegensatz zu den üblichen, luftdurchströmten Wärmetauscher die Wärme als Wärmestrahlung ab. Sie lassen sich deshalb nicht durch eine Luftdurchströmung regeln. Sie werden deshalb auch nicht auf allzu hohe Temperaturen aufgeheizt.It is known (DE-GM 84 20 082.0) to install surface heat exchangers in motor vehicles, in particular passenger cars. These are also called plate heat exchangers and are acted upon by the coolant of the combustion engine when required and are thus heated. The vehicle occupants set the desired temperature of the heat exchanger using an actuator assigned to the supply or discharge line, e.g. a valve. Such surface heat exchangers are used in a wide variety of walls of a motor vehicle, for example the floor, the side walls or doors or the backrests of the front seats. In contrast to the usual heat exchangers through which air flows, the surface heat exchangers give off the heat as thermal radiation. They cannot therefore be regulated by air flow. They are therefore also not heated to excessively high temperatures.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Regelung auf eine für Fahrzeuginsassen komfortable Temperatur ermöglicht.The invention is based on the object of creating a device of the type mentioned at the beginning, which enables regulation to a temperature that is comfortable for vehicle occupants.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß dem Flächenwärmetauscher ein bei Oberschreiten einer vorgegebenen Temperatur den Strömungsquerschnitt begrenzendes Thermostatventil zugeordnet ist, das als ein Zwei-Wege-Ventil ausgebildet ist.This task is solved by assigning to the surface heat exchanger a thermostat valve which limits the flow cross-section when a predetermined temperature is exceeded, which is designed as a two-way valve.
Die Erfindung geht davon aus, daß es bei dem Betrieb eines Kraftfahrzeuges Betriebzustände gibt, bei welchen die Temperatur des Kühlmittels des Verbrennungsmotors deutlich ansteigt, beispielsweise bei Stehen in einem Stau oder bei längeren, langsamen Bergfahrten o.dgl. Es besteht dann die Gefahr, daß dann das heißer als üblich werdende Heizmedium dem Flächenwärmetauscher auf eine wesentlich höhere Temperatur aufheizt, als es die Fahrzeuginsassen gewünscht haben. Dies kann für die H Fahrzeuginsassen sehr störend sein. Die Gefahr des ungewollten, f zu starken Aufheizens wird dadurch vermieden, daß vorher das Thermostatventil anspricht und den Strömungsquerschnitt verrin-% gert und, wenn es notwendig sein sollte, gegebenenfalls auf % einen Mindestquerschnitt beschränkt. Dabei wird allerdings der \\ Strömungsquerschnitt nicht ganz geschlossen, sondern nur im Extremfall auf einen vorgegebenen Wert reduziert,The invention is based on the fact that there are operating conditions in the operation of a motor vehicle in which the temperature of the coolant of the combustion engine rises significantly, for example when standing in a traffic jam or during long, slow uphill journeys or the like. There is then a risk that the heating medium in the surface heat exchanger, which becomes hotter than usual, will heat up to a much higher temperature than the vehicle occupants would have liked. This can be very annoying for the vehicle occupants. The risk of unwanted, excessive heating is avoided by the thermostat valve responding beforehand and reducing the flow cross - section and, if necessary, limiting it to a minimum cross-section. However, the flow cross-section is not completely closed, but only reduced to a predetermined value in extreme cases.
1. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß ■$ das Thermostatventil mit einem die Umgebungstemperatur erfaesenden und oberhalb eines vorgegebenen Wertes die Ventilstel- ■' lung mit dem begrenzten Strömungsquerschnitt einstellenden Stellglied ausgerüstet ist. Durch diese Ausbildung wird der Umgebungstemperatur eine Art Vorrangsteuerung zugeordnet, durch die sichergestellt wird, daß oberhalb einer bestimmten Umgebungstemperatur die Flächenwärmetauscher überhaupt nicht in Be-&eegr;. trieb genommen werden. Die Erfindung geht dabei davon aus, daß " oberhalb dieser über das Stellglied wählbaren Umgebungstemperatur die Flächenwärmetauscher nicht benötigt werden und höchstens als störend empfunden werden können.1. In a further embodiment of the invention, the thermostat valve is equipped with an actuator that detects the ambient temperature and sets the valve position with the limited flow cross-section above a predetermined value. This design assigns a type of priority control to the ambient temperature, which ensures that the surface heat exchangers are not put into operation at all above a certain ambient temperature. The invention is based on the assumption that the surface heat exchangers are not required above this ambient temperature, which can be selected via the actuator, and can at most be perceived as a nuisance.
Ii Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran-% Sprüchen beansprucht.II Advantageous developments of the invention are claimed in the subclaims .
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeispiele und den UnteransprUchen. Further features and advantages of the invention emerge from the following description of the embodiments shown in the drawings and the dependent claims .
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Flächenwärmetauschers der mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung ausgerüstet ist,Fig. 1 shows a schematic view of a surface heat exchanger which is equipped with a device designed according to the invention,
Fig. 2 einen Schnitt durch ein dem Wärmetauscher zugeordnetes Thermostatventil undFig. 2 a section through a thermostat valve associated with the heat exchanger and
Fig. 3 einen Schnitt durch eine weitere AusfUhrungsform mit
einer Art Vorrangschaltung, die die Umgebungstemperatur berücksichtigt.Fig. 3 a section through another embodiment with
a kind of priority circuit that takes the ambient temperature into account.
Der in Fig. 1 dargestellte Flächenwärmetauscher (H) eines Kraftfahrzeuges ist über eine Zuleitung (12) und eine Ableitung (13) mit dem Kühlkreislauf eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges verbunden ist. Der Zuleitung (12) oder der Ableitung (13) ist ein nicht dargestelltes Stellorgan zugeordnet, über welches die den Flächenwärmetauscher (11) durchströmende Menge an Heizmedium (Kühlmittel des Verbrennungsmotors) gesteuert werden kann, wodurch die Temperatur des Flächenwärmetauschers (11) bestimmt wird.The surface heat exchanger (H) of a motor vehicle shown in Fig. 1 is connected to the cooling circuit of an internal combustion engine (not shown) of the motor vehicle via a supply line (12) and a discharge line (13). The supply line (12) or the discharge line (13) is assigned an actuator (not shown) via which the amount of heating medium (coolant of the internal combustion engine) flowing through the surface heat exchanger (11) can be controlled, whereby the temperature of the surface heat exchanger (11) is determined.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist zusätzlich in der Zuleitung (12) zu dem Flächenwärmetauscher (11) ein Thermostatventil (&Idigr;4) angeordnet, das bei einer bestimmten Temperatur des Heizmediums anspricht und bei Überschreiten dieser Temperatur selbsttätig den Strömungsquerschnitt vermindert, und zwar bis maximal zu einem immer offen bleibenden Mindestquerschnitt. Durch dieses Thermostatventil (14) wird erreicht, daß selbsttätig ein Oberheizen des Flächenwärmetauschers (11) verhindert wird, auch wenn die Temperatur des Heizmediums, d.h. des Kühlmittels des Verbrennungsmotors, infolge bestimmter Betriebsbedingungen wesentlich ansteigen sollte. Diese selbsttätige Rege-In the embodiment shown, a thermostat valve (14) is also arranged in the supply line (12) to the surface heat exchanger (11), which responds at a certain temperature of the heating medium and, when this temperature is exceeded, automatically reduces the flow cross-section, namely up to a maximum of a minimum cross-section that always remains open. This thermostat valve (14) ensures that overheating of the surface heat exchanger (11) is automatically prevented, even if the temperature of the heating medium, i.e. the coolant of the combustion engine, should rise significantly as a result of certain operating conditions. This automatic control
lung über das Thermostatventil (14) wird der von den Fahrzeuginsaseen vorgenommenen Einstellung überlagert,via the thermostat valve (14) is superimposed on the setting made by the vehicle occupants,
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungeform ist das Thermostatventil (14) unmittelbar vor dem Flächenwärmetauscher (11) angeordnet. Es ist natürlich auch möglich, das Thermostatventil (14) in größerem Abstand zu dem Flächenwärmetauscher (11) anzuordnen. Ebenso ist es möglich, das Thermostatventil (14) auch in der Ableitung (13) anzuordnen, ds dsnn in gleicher Weise die durch den Flächenwärmetauscher (11) strömende Kühlmittelmenge begrenzt werden kann. Ebenso kann ein derartiges Thermostatventil (14a) zur Regelung von mehreren, an verschiedenen Stellen im Innenraum eines Kraftfahrzeuges angeordneten Flächenwärmetauschern dienen.In the embodiment shown in Fig. 1, the thermostat valve (14) is arranged directly in front of the surface heat exchanger (11). It is of course also possible to arrange the thermostat valve (14) at a greater distance from the surface heat exchanger (11). It is also possible to arrange the thermostat valve (14) in the outlet line (13), so that the amount of coolant flowing through the surface heat exchanger (11) can be limited in the same way. Such a thermostat valve (14a) can also be used to regulate several surface heat exchangers arranged at different locations in the interior of a motor vehicle.
Das Thermostatventil (Fig. 2) besitzt ein aus zwei Teilgehäusen (15, 16) aus Kunststoff hergestelltes Ventilgehäuse. Die als Spritzgußteile hergestellten Teilgehäuse (15,16) sind mit einem Anschluß (17) für den Zulauf bzw. einem Anschluß (18) für den Ablauf versehen, die koaxial zueinander ausgerichtet sind. Zwischen diesen Anschlüssen (17, 18) ist ein thermostatisches Arbeitselement (19) angeordnet, das sich in einem Bereich befindet, in welchem das Ventilgehäuse einen gegenüber den Anschlüssen (17, 18) vergrößerten, zylindrischen Durchmesser aufweist.The thermostat valve (Fig. 2) has a valve housing made of two plastic housing parts (15, 16). The injection-molded housing parts (15, 16) are provided with a connection (17) for the inlet and a connection (18) for the outlet, which are aligned coaxially with one another. A thermostatic working element (19) is arranged between these connections (17, 18), which is located in an area in which the valve housing has a cylindrical diameter that is larger than the connections (17, 18).
Das thermostatische Arbeitselement (19) besitzt ein Gehäuse (22) , in welchem ein Dehnstoff untergebracht ist, insbesondere ein auf eine bestimmte Temperatur eingestelltes Wachs. Das Wachs ändert bei der eingestellten Temperatur sein Volumen in sehr starkem MaSe, wodurch aus dem Gehäuse (22) ein Kolben (20) ausgefahren wird. Der Kolben (20) des thermostatischen Arbeitselementes (19) ist in einem Ansatz (29) des Teilgehäuses (15) stationär gehalten, so daß durch sein Ausfahren aus dem Gehäuse (22) dieses Gehäuse (22) gegenüber dem stationär gehaltenen Kolben (20) verschoben wird. Die Rückstelloewegung wird über eine Rückstellfeder (21) bewirkt, die sich gegen einen AnsatzThe thermostatic working element (19) has a housing (22) in which an expansion material is housed, in particular a wax set to a certain temperature. The wax changes its volume to a very large extent at the set temperature, whereby a piston (20) is extended from the housing (22). The piston (20) of the thermostatic working element (19) is held stationary in a projection (29) of the partial housing (15), so that when it is extended from the housing (22), this housing (22) is displaced relative to the stationary piston (20). The return movement is effected by a return spring (21) which moves against a projection
(26) des Teilgehäuses (16) und gegen das Gehäuse (22) des thermostatischen Arbeitselementes (19) abstützt.(26) of the partial housing (16) and against the housing (22) of the thermostatic working element (19).
Dem Anschluß (18) ist ein hülsenförmiger Ansatz (23) zugeordnet, der in das Innere des Ventilgehäuses (15, 16) hinein ragt. Dieser Ansatz (23) wird von einer zu dem Anschluß (17) hin offenen Kammer umgeben, die durch Stege (26) unterteilt ist, an denen sich die Rückstellfeder (21) abstützt.The connection (18) is assigned a sleeve-shaped extension (23) that protrudes into the interior of the valve housing (15, 16). This extension (23) is surrounded by a chamber that is open towards the connection (17) and is divided by webs (26) on which the return spring (21) is supported.
Der hülsenförmige Ansatz (23) ist mit vorzugsweise zwei öffnungen (25) versehen, die eine V-förmige Gestalt aufweisen, an deren Spitze sich ein Schlitz mit gleichbleibendem Querschnitt anschließt.The sleeve-shaped extension (23) is preferably provided with two openings (25) which have a V-shaped configuration, at the tip of which a slot with a constant cross-section is connected.
Das Gehäuse (22) des thermostatischen Arbeitselementes (19) ist mit einer Hülse (24) umgeben, die als eine VerlängerungshUlse dient. Diese Hülse (24) ist gegen einen Ringbund des Gehäuses (22) abgestützt, gegen den sie mittels der Rückstellfeder (21) angedrückt wird. Das Gehäuse (22) bzw. die als Verlängerung dienende Hülse (24) sind dem hülsenförmigen Ansatz (23) koaxial zugeordnet, so daß sich bei einem Ausfahren des Kolbens (20) aus dem Gehäuse (22) das Gehäuse (22) mit der Hülse (24) Ln den Ansatz (23) hineinbewegt und dabei den von den öffnungen (25) gebildeten Strömungsquerschnitt verringert. Dabei ist die öffnung (25) mit ihrer schlitzförmigen Verlängerung auf den maximalen Heg des Gehäuses (22) so abgestimmt, daß auch bei maximaler Ausfahrbewegung der schlitzförmige Bereich offen bleibt. Dadurch ist sichergestellt, daß bei jeder Betriebsbedingung ein Ströimingsquerschnitt einer bestimmten Größe erhalten bleibt.The housing (22) of the thermostatic working element (19) is surrounded by a sleeve (24) which serves as an extension sleeve. This sleeve (24) is supported against an annular collar of the housing (22), against which it is pressed by the return spring (21). The housing (22) or the sleeve (24) serving as an extension are coaxially assigned to the sleeve-shaped extension (23), so that when the piston (20) extends out of the housing (22), the housing (22) with the sleeve (24) moves into the extension (23) and in the process reduces the flow cross-section formed by the openings (25). The opening (25) with its slot-shaped extension is matched to the maximum height of the housing (22) in such a way that the slot-shaped area remains open even during maximum extension movement. This ensures that a flow cross-section of a certain size is maintained under every operating condition.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform wird vorgesehen, daß auf die Hülse (24) verzichtet wird, so daß das Gehäuse (22) des thermostatischen Arbeitselementes (19) direkt mit dem als eine Art Schiebeventilsitz bezeichenbaren Ansatz (23) zusammen arbeitet. In a modified embodiment, it is provided that the sleeve (24) is dispensed with, so that the housing (22) of the thermostatic working element (19) works directly with the projection (23), which can be described as a type of sliding valve seat.
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Die Auefüiiiüiiyäijrß! nach Fig, 3 stellt ein Thermostatventil (14a) dar, bei welchem der anhand von Fig. 2 beschriebenen Funktion des Thermostatventils (14) eine Art Vorrangsteuerung überlagert wird, die die Umgebungstemperatur berücksichtigt und die ein Zuströmen von Heizmedium (Kühlmittel des Verbrennungsmotors) zu dem Flächenwärmet&uscher dann auf das nicht unterschreitbare Minimum beschränkt, wenn die Umgebungstemperatur, d.h. die Temperatur im Fahrzeuginnenraum, einen Mindestwert überschritten hat. Das Thermostatventil (14a) der Ausführungsform nach Fig. 3 besitzt ein zweiteiliges Gehäuse, bei welchem das Gehäuse (16),das der Ausfuhrungsform nach Fig.2 entspricht, durch ein weiteres Gehäuseteil (31) ergänzt ist. Das Gehäuseteil (31) besitzt einen nach innen ragenden Ansatz (41) , der als Anschlag für den Kolben (20) des thermostatischen Arbeitselementes (19/ dient, das entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 2 funktioniert. The embodiment according to Fig. 3 represents a thermostat valve (14a) in which the function of the thermostat valve (14) described with reference to Fig. 2 is superimposed on a type of priority control which takes the ambient temperature into account and limits the flow of heating medium (coolant of the combustion engine) to the surface heat exchanger to the minimum that cannot be exceeded when the ambient temperature, i.e. the temperature in the vehicle interior, has exceeded a minimum value. The thermostat valve (14a) of the embodiment according to Fig. 3 has a two-part housing in which the housing (16), which corresponds to the embodiment according to Fig. 2, is supplemented by a further housing part (31). The housing part (31) has an inwardly projecting projection (41) which serves as a stop for the piston (20) of the thermostatic working element (19), which functions according to the embodiment according to Fig. 2.
Der Zulaufanschluß (32) für das Heizmedium ist seitlich an dem Teil (31) des Gehäuses angebracht. In axialer Verlängerung des Kolbens (20) des thermostatischen Arbeitselementes (19) ist ein weiteres thermostatisches Arbeitselement (34) angeordnet, dessen Fühlteil, d.h. dessen Gehäuse (36), außerhalb des Ventilgehäuses (16, 31) zu liegen kommt. Das thermostatische Ar.Veitselement ist mit einem Ansatz in einen Ansatz (37) des Gehäuseteils (31) unter Zwischenfügen eines Dichtungselementes (40) eingeschraubt. Sein Kolben (35) liegt dem Kolben (20) des thermostatischen Arbeitselementes (19) gegenüber. Zwischen dem Kolben (35) und einem Führungseinsatz des Gehäuses (22),in welchem der Kolben (20) geführt ist, ist eine Ubertragungsmuffe (38) angeordnet, die auf einem in Fig. 3 nicht näher dargestellten Führungsansatz in 3ewegungsrici?tv;ü«j des Arbeitskolbens Vi gleitend geführt ist. Durch Ausfahren des Kolbens {3&Pgr; k/ -oe somit das Gehäuse (22) mit der Hülse (24) in den Ansatz (23) hineingeschoben werden, unabhängig von der Stellung des Kolbens (20) des Arbeitsselementes (19). Wenn der Kolben (35) ausgefahren ist. so wird das Gehäuse (22) des Arbeitseleinentes {13} so-The inlet connection (32) for the heating medium is attached to the side of the part (31) of the housing. In the axial extension of the piston (20) of the thermostatic working element (19) there is another thermostatic working element (34) whose sensing part, i.e. its housing (36), is located outside the valve housing (16, 31). The thermostatic working element is screwed with a projection into a projection (37) of the housing part (31) with a sealing element (40) in between. Its piston (35) is located opposite the piston (20) of the thermostatic working element (19). Between the piston (35) and a guide insert of the housing (22) in which the piston (20) is guided there is a transmission sleeve (38) which is slidably guided on a guide projection (not shown in detail in Fig. 3) in the direction of movement of the working piston Vi . By extending the piston {35}, the housing (22) with the sleeve (24) can be pushed into the projection (23), regardless of the position of the piston (20) of the working element (19). When the piston (35) is extended, the housing (22) of the working element {13} is also
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ait auf jeden Fall in den hülsenfSraigen Ansatz (23) hineingeschoben und damit der Strömungsquerschnitt eingeschränkt, unabhängig von der Position des Kolbens (20) des Arbeitsclementes (19). Das als Stellglied dienende thernostatische Arbeitselement (34) führt somit zu einer Vorrangsteuerung der Umgebungstemperatur gegenüber der Steuerung, die durch das thermostati sche Arbeitselement (19) in Abhängigkeit von der Temperatur des Heizisediums durchgeführt wird. ait is always pushed into the sleeve-shaped extension (23) and thus the flow cross-section is restricted, regardless of the position of the piston (20) of the working element (19). The thermostatic working element (34) serving as an actuator thus leads to a priority control of the ambient temperature over the control which is carried out by the thermostatic working element (19) depending on the temperature of the heating medium.
Zwischen dem Ansatz (41) und der Obertragungsmuffe ist eine Rückstellfeder (39) angeordnet, die die Ubertragungsmuffe (38)Between the projection (41) and the transmission sleeve, a return spring (39) is arranged, which the transmission sleeve (38)
und damit auch den Kolben (35) bei einem Absinken der Umge- v and thus also the piston (35) in the event of a drop in the ambient v
I bungstemperatur in seine dargestellte Ausgangsstellung zurück c|I tactile temperature returns to its initial position shown c|
drückt. Ipresses. I
Der Kolben (20) des thermostatischen Arbeitselementes (19) ist | mit einem Führungsbolzen (33) versehen, der in einer Bohrung des Ansatzes (41) geführt ist. Dieser Bolzen (33) sichert die radiale Position des thermostatischen Arbeitselementes (19), wenn dieses durch Ausfahren des Kolbens (35) des thermostatischen Arbeitselementes (34) durch Verstellen der Ubertragungsmuffe (38) in Richtung zu dem Ansatz (23) bewegt wird.The piston (20) of the thermostatic working element (19) is provided with a guide pin (33) which is guided in a bore of the extension (41). This pin (33) secures the radial position of the thermostatic working element (19) when it is moved in the direction of the extension (23) by extending the piston (35) of the thermostatic working element (34) by adjusting the transmission sleeve (38).
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