EP0525311A1 - Pressure controlled valve device and cooling circuit of an internal combustion engine - Google Patents

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EP0525311A1
EP0525311A1 EP92107930A EP92107930A EP0525311A1 EP 0525311 A1 EP0525311 A1 EP 0525311A1 EP 92107930 A EP92107930 A EP 92107930A EP 92107930 A EP92107930 A EP 92107930A EP 0525311 A1 EP0525311 A1 EP 0525311A1
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EP
European Patent Office
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pressure
closure body
low
coolant
valve
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EP92107930A
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Georg Dipl.-Ing. Georgs
Peter Grasser
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Daimler Benz AG
Original Assignee
Daimler Benz AG
Mercedes Benz AG
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Publication date
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Publication of EP0525311B1 publication Critical patent/EP0525311B1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/14—Indicating devices; Other safety devices
    • F01P11/18—Indicating devices; Other safety devices concerning coolant pressure, coolant flow, or liquid-coolant level
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/02—Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices
    • F01P11/0204—Filling
    • F01P11/0209—Closure caps
    • F01P11/0238—Closure caps with overpressure valves or vent valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2025/00—Measuring
    • F01P2025/70—Level

Definitions

  • the invention relates to a pressure-controlled valve device with switchable opening pressure to the coolant circuit of an internal combustion engine for in particular a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a device known from DE 34 36 702 C2 enables the securing of the liquid cooling circuit on the one hand with an operating pressure (low pressure) during engine operation and on the other hand with an increased pressure (high pressure) after the engine operation has been switched off. This prevents coolant ejection if the hot internal combustion engine is switched off and the coolant circulation is interrupted. An increase in volume caused by the local formation of steam then does not lead to coolant ejection.
  • the low pressure valve set to the operating pressure is preceded by an additional pressure valve arranged in a float, the two pressure relief valves being connected in series in this state.
  • the pressure relief valve in the float is only subjected to a relatively low closing force, this closing force corresponding to the difference between the opening pressure of the pressure relief valve located outside the float and the pressure for the high pressure defined in the coolant reservoir when the engine is at a standstill with respect to the atmosphere.
  • this closing force corresponding to the difference between the opening pressure of the pressure relief valve located outside the float and the pressure for the high pressure defined in the coolant reservoir when the engine is at a standstill with respect to the atmosphere.
  • the closing pressure of the valve in the float is measured at 0.6 bar.
  • high manufacturing accuracies, in particular with the closing spring are required for perfect work.
  • two independently constructed pressure relief valves, each with separate valve parts, in particular separate closing springs are also necessary.
  • the invention is concerned with the problem of creating a simpler valve device which nevertheless works safely with little manufacturing effort.
  • the aim is to get by with as few valve parts as possible and to be able to use springs which do not have to be designed for a low differential pressure of the valve in question in order to reduce the manufacturing accuracy of the springs or to increase the functional reliability of the valve.
  • valve springs should not be caught by the coolant in order not to expose the springs to the risk of sludge formation and corrosion, with the result that the function is impaired.
  • the two valves controlling the high and low pressure are integrated into a common unit, in which the closing force for both valves is applied by a common spring. Since in the solution according to the invention the two valves act in parallel, the closing pressure of the spring corresponds to the total difference between the high pressure inside the coolant container and the atmosphere.
  • the closing pressure to be applied by the common spring is thus in a range in which slight manufacturing inaccuracies in the manufacture of the spring only have an extremely small influence on the functional accuracy of the valves.
  • valve device An expedient constructive embodiment of the valve device according to the invention is the subject of claim 2.
  • the use of a sealing membrane to form two separate flow spaces within the closure body of the low-pressure valve enables a practically frictionless movement of the low-pressure closure body.
  • a correspondingly opening check valve can be attached quite easily in the high-pressure closure body according to claim 1.
  • the drawing shows the same longitudinal section of a pressure-controlled valve device, each with different valve closure body positions.
  • a valve control device In a geodetically located opening of a coolant tank 1 of an internal combustion engine, a valve control device is installed, which exerts a lower closing pressure when the internal combustion engine is running than when the engine is stopped immediately after stopping, if in this state the coolant volume is briefly generated locally due to overheating Vapor bubbles have increased beyond a certain amount.
  • the valve device essentially consists of a carrier part 2 which is fixed in the opening of the coolant container 1 and is covered on the outside by a cover 3.
  • a plate spring 4 clamped against the cover 3
  • This housing 5 has a valve seat 6 with a seal 7 lying thereon. While the valve housing 5 is between the opening in the Coolant tank 1 and the valve seat 6 seals the interior of the coolant tank 1 to the atmosphere, this housing has openings 8 to the atmosphere in its remaining area.
  • a low-pressure closure body 10 is connected tightly to the valve housing 5 by means of a membrane 9 and can be placed tightly on the valve seat 6 of the valve housing 5 via a sealing flange 12 formed radially on the outside.
  • the membrane is expediently free of reactive forces so that the closing function of the entire device is not falsified.
  • the closure body 10 is designed such that there is a low-pressure flow path 11 between the sealing flange 12, the membrane 9 and the valve housing 5, which is connected via an opening 13 to the interior of the coolant container.
  • This opening 13 can be closed by a float 14 which can be raised by the cooling liquid.
  • the low-pressure closure body 10 has a high-pressure flow path 15 leading into the interior of the liquid container, which can be closed off from the atmosphere by a plate-shaped high-pressure closure.
  • a high-pressure closure body 16 is in sealing contact with the sealing flange 12 by means of an integrally formed ring web 17.
  • the closing pressure for the two closure bodies 10 and 16 is introduced onto the high-pressure closure body 16 by a compression spring 18 supported on the cover 3.
  • the valve device can, for example, be designed such that the low-pressure closure body 10 opens at an overpressure of 1.4 and the high-pressure closure body 16 only at an overpressure of 2 bar.
  • the existing float 14 ensures that an overpressure of 2 bar can only occur when the float is raised by the coolant, while when the float is lowered, the internal pressure of the coolant container has an excess pressure of 1.4 bar, which is predetermined by the low-pressure closure body 10, cannot exceed.
  • the state of the raised float 14 does not exist during normal driving operation of the engine, but only occurs for a short time after a hot engine has been switched off. In this last-mentioned state, the closing pressure of the valve device should be increased to prevent ejection of coolant.
  • This mode of operation of the valve device is achieved in that the resulting pressure forces triggering an opening of the closure bodies 10 and 16 are designed by appropriate design of the pressure active surfaces of the two closure bodies 10, 16 so that the low-pressure closure body 10 opens first when the float is not raised, namely at Reaching the opening pressure set for this.
  • This state is shown in Fig. 2, in which the sealing flange 12 of the low-pressure closure body 10 is lifted from the seal 7 of the valve seat 6 of the valve housing.
  • the float 14 keeps the access to the free space 11 inside the closure body 10 open, so that the open position of the closure body 10 reliably ensures free outflow of gas or coolant into a valve outlet 19.
  • the float 14 is raised and the opening 13 is closed towards the flow path 11. This condition occurs after a hot engine is stopped.
  • the closure of the opening 13 leads to the fact that no outflow can take place via the sealing flange 12 of the low-pressure closure body 10.
  • the active surfaces of the closure body 10 which are exposed to the internal pressure of the liquid container are designed such that, before the high-pressure closure body 16 is opened, the low-pressure closure body 10 initially has one occupies a defined final open position by abutting its sealing flange 12 against a stop 20. While the closure body 10 is on the way there in the operating state according to FIG. 4, it has reached this end position in the operating state according to the illustration in FIG. 5. If the internal pressure of the liquid container exceeds the closing pressure set for the high-pressure closure body, the latter opens when the low-pressure closure body 10 abuts the stop 20.
  • the low-pressure closure body 10 In the operating state shown in FIG. 4, the low-pressure closure body 10 is in its position allowing the high-pressure closure body 16 to open by abutment against the stop 20.
  • a non-return valve 21 which opens to the interior of the container and which is acted upon by its own spring 22. Through this check valve 21, a pressure equalization from the atmosphere to the interior of the container can take place at a negative pressure in the container.

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Abstract

Eine druckgesteuerte Ventileinrichtung mit auf Nieder- und Hochdruck umschaltbarem Öffnungsdruck an dem Kühlflüssigkeitskreislauf eines Verbrennungsmotors für insbesondere ein Kraftfahrzeug soll einfacher im Aufbau und sicherer in der Funktion als bisher bekannt ausgeführt werden. Dabei wird ausgegangen von einer Ventileinrichtung, die von innerhalb des Kühlflüssigkeitsbehälters je nach Betriebszustand des Motors gas- oder flüssigkeitsbeaufschlagt sein kann und bei der je nach Beaufschlagungsart ein höherer oder niedrigerer Öffnungsdruck wirksam ist. Bei einer solchen Einrichtung werden zwei Ventile funktionsmäßig innerhalb einer Einheit so angeordnet, daß sie in Parallelschaltung liegen und für die unterschiedlichen Druckbereiche jeweils getrennt voneinander öffnen. Zu diesem Zweck liegen die Verschlußkörper des Niederdruck- und des Hochdruckventiles bei nicht geöffnetem Hochdruckventil dicht aufeinander. Beim Wirksamwerden des Hochdruckventiles ist ein Strömungsausgang aus dem Niederdruckventil versperrt. Diese Sperrung wird durch einen von der Kühlflüssigkeit angehobenen Schwimmer bewirkt. <IMAGE>A pressure-controlled valve device with opening pressure which can be switched to low and high pressure in the coolant circuit of an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle, is to be of simpler construction and more reliable in function than previously known. This is based on a valve device which can be acted upon by gas or liquid from within the coolant container, depending on the operating state of the engine, and which, depending on the type of application, has a higher or lower opening pressure. With such a device, two valves are functionally arranged within a unit so that they are connected in parallel and open separately for the different pressure ranges. For this purpose, the closure bodies of the low-pressure and high-pressure valves lie close together when the high-pressure valve is not open. When the high pressure valve becomes effective, a flow outlet from the low pressure valve is blocked. This blocking is caused by a float raised by the coolant. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine druckgesteuerte Ventileinrichtung mit auf Nieder- und Hochdruck umschaltbarem Öffnungsdruck an den Kühlflüssigkeitskreislauf eines Verbrennungsmotors für insbesondere ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a pressure-controlled valve device with switchable opening pressure to the coolant circuit of an internal combustion engine for in particular a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.

Eine derartige, aus DE 34 36 702 C2 bekannte Einrichtung ermöglicht die Absicherung des Flüssigkeitskühlkreislaufes einerseits mit einem Betriebsdruck (Niederdruck) während des Motorbetriebes und andererseits mit einem erhöhten Druck (Hochdruck) nach Abschalten des Motorbetriebes. Damit wird ein Kühlflüssigkeitsauswurf verhindert, wenn der heiße Verbrennungsmotor abgeschaltet und die Kühlmittelzirkulation unterbrochen wird. Eine durch dabei auftretende örtliche Dampfbildung verursachte Volumensvergrößerung führt dann nicht zu einem Kühlmittelauswurf. Dem auf den Betriebsdruck eingestellten Niederdruckventil ist bei einem über den Motorbetriebszustand hinausgehenden vergrößerten Kühlflüssigkeitsvolumen ein in einem Schwimmer angeordnetes zusätzliches Druckventil vorgeschaltet, wobei die beiden Überdruckventile in diesem Zustand in Reihe geschaltet sind. Durch die Reihenschaltung ist das Überdruckventil in dem Schwimmer nur mit einer relativ geringen Schließkraft beaufschlagt, wobei diese Schließkraft der Differenz zwischen dem Öffnungsdruck des außerhalb des Schwimmers liegenden Überdruckventiles und dem für den im Kühlflüssigkeitsbehälter festgelegten Hochdruck bei Motorstillstand gegenüber Atmosphäre entspricht. Soll der Hochdruck in dem Kühlflüssigkeitsbehälter beispielsweise 2 bar und der Niedrigdruck während des Motorbetriebs 1,4 bar betragen, so bemißt sich der Schließdruck des Ventiles in dem Schwimmer auf 0,6 bar. Bei Ventilen mit einem niedrigen Schließdruck sind hohe Fertigungsgenauigkeiten bei insbesondere der Schließfeder für ein einwandfreies Arbeiten erforderlich. Bei der vorbekannten Einrichtung sind darüber hinaus zwei unabhängig voneinander aufgebaute Überdruckventile mit jeweils getrennten Ventilteilen, insbesondere getrennten Schließfedern, notwendig.Such a device known from DE 34 36 702 C2 enables the securing of the liquid cooling circuit on the one hand with an operating pressure (low pressure) during engine operation and on the other hand with an increased pressure (high pressure) after the engine operation has been switched off. This prevents coolant ejection if the hot internal combustion engine is switched off and the coolant circulation is interrupted. An increase in volume caused by the local formation of steam then does not lead to coolant ejection. In the case of an enlarged coolant volume that exceeds the engine operating state, the low pressure valve set to the operating pressure is preceded by an additional pressure valve arranged in a float, the two pressure relief valves being connected in series in this state. Due to the series connection, the pressure relief valve in the float is only subjected to a relatively low closing force, this closing force corresponding to the difference between the opening pressure of the pressure relief valve located outside the float and the pressure for the high pressure defined in the coolant reservoir when the engine is at a standstill with respect to the atmosphere. For example, if the high pressure in the coolant tank is 2 bar and the low pressure is 1.4 bar during engine operation, the closing pressure of the valve in the float is measured at 0.6 bar. In the case of valves with a low closing pressure, high manufacturing accuracies, in particular with the closing spring, are required for perfect work. In the known device, two independently constructed pressure relief valves, each with separate valve parts, in particular separate closing springs, are also necessary.

Eine ähnliche Einrichtung ist aus DE 34 39 554 A1 bekannt.A similar device is known from DE 34 39 554 A1.

Hiervon ausgehend beschäftigt sich die Erfindung mit dem Problem, eine einfachere und bei geringem Fertigungsaufwand dennoch sicher arbeitende Ventileinrichtung zu schaffen. Hierbei wird insbesondere angestrebt, mit möglichst wenigen Ventilteilen auszukommen und Federn einsetzen zu können, die nicht auf einen geringen Differenzdruck des betreffenden Ventils ausgelegt werden müssen, um die Fertigungsgenauigkeit bei den Federn senken bzw. die Funktionssicherheit des Ventils erhöhen zu können. Außerdem sollen möglichst keine Ventilfedern durch die Kühlflüssigkeit erfaßt werden, um die Federn dadurch nicht der Gefahr eines Verschlammens und einer Korrosion mit der Folge einer Funktionsbeeinträchtigung auszusetzen.Proceeding from this, the invention is concerned with the problem of creating a simpler valve device which nevertheless works safely with little manufacturing effort. In particular, the aim is to get by with as few valve parts as possible and to be able to use springs which do not have to be designed for a low differential pressure of the valve in question in order to reduce the manufacturing accuracy of the springs or to increase the functional reliability of the valve. In addition, as far as possible, valve springs should not be caught by the coolant in order not to expose the springs to the risk of sludge formation and corrosion, with the result that the function is impaired.

Eine Lösung dieses Problems ist bei einer gattungsgemäßen Ventileinrichtung ein Aufbau nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.A solution to this problem in a generic valve device is a structure according to the characterizing features of patent claim 1.

Bei einer derart aufgebauten Einrichtung sind die beiden den Hoch- und Niedrigdruck steuernden Ventile zu einer gemeinsamen Einheit integriert, bei der die Schließkraft für beide Ventile von einer gemeinsamen Feder aufgebracht wird. Da bei der erfindungsgemäßen Lösung die beiden Ventile in Parallelschaltung wirken, entspricht der Schließdruck der Feder die Gesamtdifferenz zwischen dem Hochdruck innerhalb des Kühlflüssigkeitsbehälters und der Atmosphäre. Der von der gemeinsamen Feder aufzubringende Schließdruck befindet sich damit in einem Bereich, bei dem geringe Fertigungsungenauigkeiten bei der Federherstellung die Funktionsgenauigkeit der Ventile nur noch äußerst gering beeinflussen.In a device constructed in this way, the two valves controlling the high and low pressure are integrated into a common unit, in which the closing force for both valves is applied by a common spring. Since in the solution according to the invention the two valves act in parallel, the closing pressure of the spring corresponds to the total difference between the high pressure inside the coolant container and the atmosphere. The closing pressure to be applied by the common spring is thus in a range in which slight manufacturing inaccuracies in the manufacture of the spring only have an extremely small influence on the functional accuracy of the valves.

Eine zweckmäßige konstruktive Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung ist Gegenstand des Patentanspruchs 2. Durch die Verwendung einer Dichtmembran zur Bildung zweier getrennter Strömungsräume innerhalb des Verschlußkörpers des Niedrigdruckventiles ist eine praktisch reibungsfreie Bewegung des Niedrigdruck-Verschlußkörpers möglich.An expedient constructive embodiment of the valve device according to the invention is the subject of claim 2. The use of a sealing membrane to form two separate flow spaces within the closure body of the low-pressure valve enables a practically frictionless movement of the low-pressure closure body.

Für einen Druckausgleich von außen nach innen ist in dem Hochdruck-Verschlußkörper nach Anspruch 1 ein entsprechend öffnendes Rückschlagventil recht einfach anbringbar.For pressure equalization from the outside in, a correspondingly opening check valve can be attached quite easily in the high-pressure closure body according to claim 1.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung lassen sich der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles entnehmen.Further details and advantages of the invention can be found in the following description of an embodiment shown in the drawing.

Die Zeichnung gibt in insgesamt fünf Figuren jeweils einen gleichen Längsschnitt einer druckgesteuerten Ventileinrichtung mit jeweils unterschiedlichen Ventil-Verschlußkörperstellungen wieder.In five figures, the drawing shows the same longitudinal section of a pressure-controlled valve device, each with different valve closure body positions.

Im einzelnen zeigen

  • Fig. 1 den Zustand der Ventileinrichtung bei ausschließlich Gasbeaufschlagung und geschlossenen Hochdruck- und Niedrigdruck-Ventilverschlußkörpern,
  • Fig. 2 ein allein gasbeaufschlagtes Ventil mit geöffnetem Niedrigdruck- und geschlossenem Hochdruck-Verschlußkörper,
  • Fig. 3 einen Ventilzustand, bei dem ein Strömungsdurchgang durch das Niederdruck-Ventil durch einen von ausgedehnter Kühlflüssigkeit angehobenen Schwimmer unterbrochen ist,
  • Fig. 4 einen Ventilzustand nach Fig. 3, bei dem der Niedrigdruck-Verschlußkörper eine definierte End-Offenstellung einnimmt,
  • Fig. 5 einen Ventilzustand nach Fig. 4, bei dem der Hochdruck-Verschlußkörper geöffnet ist.
Show in detail
  • 1 shows the state of the valve device with only gas admission and closed high-pressure and low-pressure valve closure bodies,
  • 2 a gas-only valve with open low-pressure and closed high-pressure closure body,
  • 3 shows a valve state in which a flow passage through the low-pressure valve is interrupted by a float raised by extended cooling liquid,
  • Fig. 4 shows a valve state according to Fig. 3, at which the low-pressure closure body assumes a defined final open position,
  • Fig. 5 shows a valve state according to Fig. 4, in which the high-pressure closure body is open.

In einer geodätisch oben liegenden Öffnung eines Kühlflüssigkeitsbehälters 1 eines Verbrennungsmotors ist eine Ventilsteuereinrichtung eingebaut, die bei einem laufenden Verbrennungsmotor einen geringeren Schließdruck ausübt als bei einem stillgesetzten Motor direkt nach dem Stillsetzen, wenn in diesem Zustand die Kühlflüssigkeit sich kurzzeitig volumenmäßig durch lokal infolge von Überhitzung entstehenden Dampfblasen über ein bestimmtes Maß hinaus vergrößert hat.In a geodetically located opening of a coolant tank 1 of an internal combustion engine, a valve control device is installed, which exerts a lower closing pressure when the internal combustion engine is running than when the engine is stopped immediately after stopping, if in this state the coolant volume is briefly generated locally due to overheating Vapor bubbles have increased beyond a certain amount.

Im wesentlichen besteht die Ventileinrichtung aus einem Trägerteil 2, das in der Öffnung des Kühlflüssigkeitsbehälters 1 fixiert und nach außen durch einen Deckel 3 abgedeckt ist. Durch eine Tellerfeder 4 gegen den Deckel 3 verspannt befindet sich in dem Trägerteil 2 abgedichtet gegenüber der Öffnung in dem Kühlflüssigkeitsbehälter 1 ein Ventilgehäuse 5. Dieses Gehäuse 5 besitzt einen Ventilsitz 6 mit einer darauf liegenden Dichtung 7. Während das Ventilgehäuse 5 zwischen der Öffnung in dem Kühlflüssigkeitsbehälter 1 und dem Ventilsitz 6 den Innenraum des Kühlflüssigkeitsbehälters 1 zur Atmosphäre hin dichtet, weist dieses Gehäuse in seinem übrigen Bereich Durchbrüche 8 zur Atmosphäre hin auf.The valve device essentially consists of a carrier part 2 which is fixed in the opening of the coolant container 1 and is covered on the outside by a cover 3. By means of a plate spring 4 clamped against the cover 3, there is a valve housing 5 in the carrier part 2, sealed off from the opening in the coolant container 1. This housing 5 has a valve seat 6 with a seal 7 lying thereon. While the valve housing 5 is between the opening in the Coolant tank 1 and the valve seat 6 seals the interior of the coolant tank 1 to the atmosphere, this housing has openings 8 to the atmosphere in its remaining area.

Über eine Membran 9 dicht mit dem Ventilgehäuse 5 verbunden ist ein Niederdruck-Verschlußkörper 10, der über einen radial außen angeformten Dichtflansch 12 auf den Ventilsitz 6 des Ventilgehäuses 5 dicht aufsetzbar ist. Zweckmäßigerweise ist die Membran reaktionskräftefrei, damit die Schließfunktion der gesamten Einrichtung nicht verfälscht wird.A low-pressure closure body 10 is connected tightly to the valve housing 5 by means of a membrane 9 and can be placed tightly on the valve seat 6 of the valve housing 5 via a sealing flange 12 formed radially on the outside. The membrane is expediently free of reactive forces so that the closing function of the entire device is not falsified.

Der Verschlußkörper 10 ist so ausgebildet, daß ein Niederdruck-Strömungsweg 11 zwischen dem Dichtflansch 12, der Membran 9 sowie dem Ventilgehäuse 5 besteht, der über eine Öffnung 13 mit dem Kühlflüssigkeitsbehälter-Inneren in Verbindung steht. Diese Öffnung 13 ist durch einen von der Kühlflüssigkeit anhebbaren Schwimmer 14 verschließbar.The closure body 10 is designed such that there is a low-pressure flow path 11 between the sealing flange 12, the membrane 9 and the valve housing 5, which is connected via an opening 13 to the interior of the coolant container. This opening 13 can be closed by a float 14 which can be raised by the cooling liquid.

Außer dem Strömungsweg 11 besitzt der Niederdruck-Verschlußkörper 10 einen in das Flüssigkeitsbehälter-Innere führenden Hochdruck-Strömungsweg 15, der zur Atmosphäre hin über einen plattenförmig ausgebildeten Hochdruck-Verschluß verschließbar ist. Eei diesem Verschluß liegt ein Hochdruck-Verschlußkörper 16 über einen angeformten Ringsteg 17 dichtend über eine Dichtung an dem Dichtflansch 12 an. Der Schließdruck für die beiden Verschlußkörper 10 und 16 wird durch eine sich an dem Deckel 3 abstützende Druckfeder 18 auf den Hochdruck-Verschlußkörper 16 eingeleitet.In addition to the flow path 11, the low-pressure closure body 10 has a high-pressure flow path 15 leading into the interior of the liquid container, which can be closed off from the atmosphere by a plate-shaped high-pressure closure. In this closure, a high-pressure closure body 16 is in sealing contact with the sealing flange 12 by means of an integrally formed ring web 17. The closing pressure for the two closure bodies 10 and 16 is introduced onto the high-pressure closure body 16 by a compression spring 18 supported on the cover 3.

In den einzelnen Zeichnungsfiguren sind diejenigen Räume der Ventileinrichtung, die mit aus der Kühlflüssigkeit stammendem Gas oder der Kühlflüssigkeit selber gefüllt sind, jeweils markiert. Bei dem Betriebszustand nach Fig. 1 sind die Hochdruck- und Niederdruck-Verschlußkörper 16 bzw. 10 jeweils in Schließstellung.In the individual drawing figures, those spaces of the valve device which are filled with gas originating from the cooling liquid or the cooling liquid itself are marked in each case. In the operating state according to FIG. 1, the high-pressure and low-pressure closure bodies 16 and 10 are each in the closed position.

Die Ventileinrichtung kann beispielsweise so ausgelegt sein, daß der Niederdruck-Verschlußkörper 10 bei einem Überdruck von 1,4 und der Hochdruck-Verschlußkörper 16 erst bei einem Überdruck von 2 bar öffnet. Durch den vorhandenen Schwimmer 14 ist dabei sichergestellt, daß ein Überdruck von 2 bar nur bei durch die Kühlflüssigkeit angehobenem Schwimmer auftreten kann, während bei abgesenktem Schwimmer der Kühlflüssigkeitsbehälter-Innendruckeinen Überdruck von 1,4 bar, der durch den Niederdruck-Verschlußkörper 10 vorgegeben ist, nicht überschreiten kann. Der Zustand angehobener Schwimmer 14 liegt bei normalem Fahrbetrieb des Motors nicht vor, sondern stellt sich lediglich für eine kurze Zeit nach dem Abstellen eines heißen Motors ein. In diesem zuletzt genannten Zustand soll zur Verhinderung eines Kühlflüssigkeitsauswurfes der Schließdruck der Ventileinrichtung erhöht sein.The valve device can, for example, be designed such that the low-pressure closure body 10 opens at an overpressure of 1.4 and the high-pressure closure body 16 only at an overpressure of 2 bar. The existing float 14 ensures that an overpressure of 2 bar can only occur when the float is raised by the coolant, while when the float is lowered, the internal pressure of the coolant container has an excess pressure of 1.4 bar, which is predetermined by the low-pressure closure body 10, cannot exceed. The state of the raised float 14 does not exist during normal driving operation of the engine, but only occurs for a short time after a hot engine has been switched off. In this last-mentioned state, the closing pressure of the valve device should be increased to prevent ejection of coolant.

Diese Arbeitsweise der Ventileinrichtung wird dadurch erreicht, daß die ein Öffnen der Verschlußkörper 10 und 16 auslösenden resultierenden Druckkräfte durch entsprechende Auslegung der Druckwirkflächen der beiden Verschlußkörper 10, 16 so ausgelegt werden, daß bei nicht angehobenem Schwimmer zunächst der Niederdruck-Verschlußkörper 10 öffnet und zwar bei Erreichen des für diesen eingestellten Öffnungsdrucks. Dieser Zustand ist in Fig. 2 dargstellt, bei dem der Dichtflansch 12 des Niederdruck-Verschlußkörpers 10 von der Dichtung 7 des Ventilsitzes 6 des Ventilgehäuses abgehoben ist. Der Schwimmer 14 hält den Zugang zu dem Freiraum 11 innerhalb des Verschlußkörpers 10 geöffnet, so daß die Offenstellung des Verschlußkörpers 10 einen freien Abfluß von Gas oder Kühlflüssigkeit in einen Ventilausgang 19 sicher gewährleistet.This mode of operation of the valve device is achieved in that the resulting pressure forces triggering an opening of the closure bodies 10 and 16 are designed by appropriate design of the pressure active surfaces of the two closure bodies 10, 16 so that the low-pressure closure body 10 opens first when the float is not raised, namely at Reaching the opening pressure set for this. This state is shown in Fig. 2, in which the sealing flange 12 of the low-pressure closure body 10 is lifted from the seal 7 of the valve seat 6 of the valve housing. The float 14 keeps the access to the free space 11 inside the closure body 10 open, so that the open position of the closure body 10 reliably ensures free outflow of gas or coolant into a valve outlet 19.

Bei dem Zustand der Ventileinrichtung nach Fig. 3 ist der Schwimmer 14 angehoben und die Öffnung 13 zu dem Stömungsweg 11 hin verschlossen. Dieser Zustand tritt nach Stillsetzen eines heißen Motors ein. Der Verschluß der Öffnung 13 führt dazu, daß über den Dichtflansch 12 des Niederdruck-Verschlußkörpers 10 keine Abströmung mehr erfolgen kann. Die dem Flüssigkeitsbehälterinnendruck ausgesetzten Wirkflächen des Verschlußkörpers 10 sind so ausgelegt, daß vor einem Öffnen des Hochdruck-Verschlußkörpers 16 der Niederdruck-Verschlußkörper 10 zunächst eine definierte End-Offenstellung durch Anlage seines Dichtflansches 12 an einen Anschlag 20 einnimmt. Während sich der Verschlußkörper 10 bei dem Betriebszustand nach Fig. 4 auf dem Wege dorthin befindet, hat er diese Endstellung bei dem Betriebszustand entsprechend der Darstellung in Fig. 5 erreicht. Übersteigt der Flüssigkeitsbehälterinnendruck den für den Hochdruck-Verschlußkörper eingestellten Schließdruck, so öffnet dieser bei an dem Anschlag 20 anliegendem Niederdruck-Verschlußkörper 10.In the state of the valve device according to FIG. 3, the float 14 is raised and the opening 13 is closed towards the flow path 11. This condition occurs after a hot engine is stopped. The closure of the opening 13 leads to the fact that no outflow can take place via the sealing flange 12 of the low-pressure closure body 10. The active surfaces of the closure body 10 which are exposed to the internal pressure of the liquid container are designed such that, before the high-pressure closure body 16 is opened, the low-pressure closure body 10 initially has one occupies a defined final open position by abutting its sealing flange 12 against a stop 20. While the closure body 10 is on the way there in the operating state according to FIG. 4, it has reached this end position in the operating state according to the illustration in FIG. 5. If the internal pressure of the liquid container exceeds the closing pressure set for the high-pressure closure body, the latter opens when the low-pressure closure body 10 abuts the stop 20.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Betriebszustand befindet sich der Niederdruck-Verschlußkörper 10 durch Anlage an dem Anschlag 20 in seiner ein Öffnen des Hochdruck-Verschlußkörpers 16 ermöglichenden Lage.In the operating state shown in FIG. 4, the low-pressure closure body 10 is in its position allowing the high-pressure closure body 16 to open by abutment against the stop 20.

In dem Hochdruck-Verschlußkörper 16 ist noch ein zum Behälterinneren öffnendes Rückschlagventil 21, das durch eine eigene Feder 22 beaufschlagt ist, angeordnet. Durch dieses Rückschlagventil 21 kann ein Druckausgleich von der Atmosphäre zum Behälterinneren hin bei einem Unterdruck in dem Behälter stattfinden.In the high-pressure closure body 16 there is also a non-return valve 21 which opens to the interior of the container and which is acted upon by its own spring 22. Through this check valve 21, a pressure equalization from the atmosphere to the interior of the container can take place at a negative pressure in the container.

Claims (3)

1. Druckgesteuerte Ventileinrichtung mit auf Nieder- und Hochdruck umschaltbarem Öffnungsdruck an dem Kühlflüssigkeitskreislauf eines Verbrennungsmotors für insbesondere ein Kraftfahrzeug, die von innerhalb eines Kühlflüssigkeitsbehälters je nach Betriebszustand des Motors durch aus der Kühlflüssigkeit austretendes Gas oder austretenden Dampf (Gasbeaufschlagung) einerseits oder durch die Kühlflüssigkeit selbst (Flüssigkeitsbeaufschlagung) andererseits druckbeaufschlagt ist und durch Steuerung eines mit ansteigendem Kühlflüssigkeitsspiegel anhebbaren Schwimmers bei Flüssigkeitsbeaufschlagung bei einem gegenüber Gasbeaufschlagung höheren Druck öffnet, wozu diese Ventileinrichtung mit zwei federbeaufschlagten beweglichen Verschlußkörpern ausgestattet ist, gekennzeichnet durch die Merkmale, (a) der bei Gasbeaufschlagung funktionsbestimmende Niederdruck-Verschlußkörper (10) ist Träger des Hockdruck-verschlußkörpers (16), (b) bei angehobenem Schwimmer (14) ist der von dem Niederdruck-Verschlußkörper (10) durchflußgesteuerte Strömungsweg (11) versperrt und ein durch den Niederdruck-Verschlußkörper (10) hindurch auf den Hochdruck-Verschlußkörper (16) führender Strömungsweg (15) offen, (c) der die Verschlußkörper (10,16) beaufschlagende Schließdruck wird allein über den Hochdruck-Verschlußkörper (16) eingeleitet, (d) die für ein unter dem Steuerdruck erfolgendes Öffnen des Niederdruck-Verschlußkörpers (10) maßgebende resultierende Wirkfläche ist in allen Betriebszuständen größer als diejenige für ein Öffnen des Hochdruck-Verschlußkörpers (16), (e) bei geöffnetem Hochdruck-Verschlußkörper (16) besitzt der Niederdruck-Verschlußkörper (10) eine definierte Offenstellung. 1.Pressure-controlled valve device with opening pressure which can be switched to low and high pressure on the coolant circuit of an internal combustion engine for, in particular, a motor vehicle, which, depending on the operating state of the engine, from inside a coolant tank by gas or steam escaping from the coolant (gas exposure) on the one hand or by the coolant itself On the other hand is pressurized and opens by controlling a float which can be raised as the coolant level rises when liquid is pressurized at a higher pressure than gas, for which purpose this valve device is equipped with two spring-loaded movable closure bodies, characterized by the features, (a) the low-pressure closure body (10) which determines the function when gas is applied is the carrier of the high-pressure closure body (16), (b) when the float (14) is raised, the flow path (11) which is flow-controlled by the low-pressure closure body (10) is blocked and a flow path (15) leading through the low-pressure closure body (10) onto the high-pressure closure body (16) , (c) the closing pressure acting on the closure bodies (10, 16) is introduced solely via the high-pressure closure body (16), (d) the resulting effective area which is decisive for opening the low-pressure closure body (10) under the control pressure is larger than that for opening the high-pressure closure body (16) in all operating states, (e) when the high-pressure closure body (16) is open, the low-pressure closure body (10) has a defined open position. 2. Druckgesteuerte Ventileinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Niederdruck-Verschlußkörper (10) einen ringförmig umlaufenden nach radial außen auskragenden Dichtflansch (12) besitzt, der auf einen im Ventilgehäuse (5) ortsfest angebrachten Ventilsitz (6) entgegen der Ventilausströmrichtung dicht aufsetzbar und nach radial außen über ein im wesentlichen reaktionskräftefreies Dichtelement (Membran 9) gasdicht mit dem Ventilgehäuse (5) verbunden ist, wobei zwischen der Membran (9) und dem Dichtflansch (12) ein in das Kühlflüssigkeitsgehäuse (1) mündender Niederdruck-Strömungsweg (11) besteht, der bei angehobenem Schwimmer (14) dicht von dem Inneren des Kühlflüssigkeitsgehäuses (1) abgetrennt ist, und daß der Niederdruck-Verschlußkörper (10) im übrigen einen den Kühlflüssigkeitsbehälter (1) bei geöffnetem Hochdruck-Verschlußkörper (16) mit der Atmosphäre verbindenden Hochdruck-Strömungsweg (15) aufweist.2. Pressure-controlled valve device according to claim 1,
characterized,
that the low-pressure closure body (10) has an annular circumferential, radially outwardly projecting sealing flange (12), which can be placed tightly against the valve outflow direction on a valve seat (6) fixedly attached in the valve housing (5) and radially outward via a sealing element that is essentially free of reactive forces (Diaphragm 9) is connected gas-tight to the valve housing (5), a low-pressure flow path (11) opening into the coolant housing (1) between the diaphragm (9) and the sealing flange (12), which flows when the float (14) is raised. is tightly separated from the inside of the coolant housing (1), and that the low-pressure closure body (10) also has a high-pressure flow path (15) connecting the coolant container (1) with the atmosphere when the high-pressure closure body (16) is open. 3. Druckgesteuerte Ventileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Hochdruck-Verschlußkörper (16) mit einem von der Atmosphäre zum Kühlflüssigkeitsbehälterinneren öffnenden Rückschlagventil (21) versehen ist.3. Pressure-controlled valve device according to claim 1 or 2,
characterized,
that the high-pressure closure body (16) is provided with a check valve (21) opening from the atmosphere to the interior of the coolant container.
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