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Unterdruckregler Die Erfindung bezieht sich auf einen Unterdruckregler
und insbesondere auf einen solchen Regler, der dazu verwendet werden kann, einen
sich unregelmäßig ändernden Unterdruck einer Quelle, beispielsweise der Einlaßverteilerleitung
einer Kraftfahrzeugmaschine, in einen Unterdruck verhältnismäßig konstanter Höhe
umzuwandeln, der zum Betätigen unterdruckbetriebener Vorrichtungen, beispielsweise
eines Arbeitsmittelsteuerventils einer Heizvorrichtung für den Fahrgastraum eines
Kraftfahrzeuges, verwendet werden kann.
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Die Erfindung geht aus von einem Unterdruckregler, dessen Gehäuse
zwei Membrankammern aufweist, deren eine mit einem Verbraucheranschluß und einem
Sauganschluß versehen ist, der in dieser Kammer einen nach innen ragenden Ventilsitz
für eine nachgiebige vorgespannte Membran bildet, die außerdem Öffnungen für Luftzufuhr
aus der Atmosphäre steuert.
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Gemäß der Erfindung ist ein solcher Unterdruckregler dadurch gekennzeichnet,
daß die Membran einen ringförmigen Stegteil aufweist, der einen mittleren elastischen
Teil umgibt, welcher durch eine Aussparung gebildet ist, die die Austrittsöffnung
umfaßt, daß an der dem Ventilsitz zugewandten Fläche der Membran eine starre Platte
angeordnet ist, welche die den Zungenteil umgrenzende Aussparung überbrückt und
eine Mittenbohrung aufweist, welche den Ventilsitz aufnimmt, so daß durch Bewegung
der Membran der Zungenteil zunächst in Verschlußeingriff mit dem Ventilsitz kommt
und bei Weiterbewegung die Mittenbohrung für die Luftzufuhr freigegeben wird.
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Durch die Erfindung ist ein besonders wirksamer Regler geschaffen,
der auf Grund seiner neuen Ausführung, welche eine Membran aufweist, die bei Überschreiten
eines gewünschten Unterdrucks zwecks Zulassen atmosphärischer Luft einen Nebendurchgang
öffnet, eine genaue Regelung mit einer minimalen Anzahl billiger Teile ermöglicht.
Der einstellbare Regler gemäß der Erfindung ist in seiner Ausführung einfach und
wirtschaftlich und hat wenige sich bewegende Teile, die der Abnutzung unterworfen
sind oder in Mißausrichtung miteinander kommen können, und die bequem eingestellt
werden können, um einen gewünschten Unterdruckregler auszuwählen.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise
erläutert.
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F i g. 1 ist eine Ansicht eines Unterdruckreglers, gemäß der Erfindung
in Verbindung mit einer Kraftfahrzeugheizeinrichtung, die ein unterdruckbetätigtes
Ventil aufweist; F i g. 2 ist eine senkrechte Schnittansicht des Reglers und des
Ventils gemäß F i g. 1; F i g. 3 ist eine Teilschnittansicht des Unterdruckreglers
nach Linie 3-3 der F i g. 2; F i g. 4 ist eine Schnittansicht des Reglers nach Linie
4-4 der F i g. 3; F i g. 5 ist eine Schnittansicht des Reglers nach Linie 5-5 der
F i g. 3; F i g. 6 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene, der F i g. 3 ähnliche
Teilschnittansicht; F i g. 7 ist eine der F i g. 6 ähnliche Ansicht, wobei jedoch
einzelne Teile in einer anderen Arbeitsstellung wiedergegeben sind.
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In der Zeichnung ist als eine Ausführungsform der Erfindung ein Unterdruckregler
10 in Verbindung mit einer Heizeinrichtung für den Fahrgastraum .eines Kraftfahrzeugs
wiedergegeben. Gemäß F i g. 1 ist der Unterdruckregler 10 mittels eines Lagerarmes
11 an der Vorderseite einer Feuerwand oder Spritzwand 12 eines Kraftfahrzeugs befestigt
und mittels einer Rohrleitung 13 mit der Ansaugleitung 14 einer Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine
15 verbunden. Der Unterdruckregler 10 ist weiterhin mittels einer Rohrleitung 17
mit einem unterdruckbetätigten, thermostatisch gesteuerten Heißwassersteuerventi118
einer Kraftfahrzeugheizeinrichtung 19 verbunden. Das Steuerventil 18 weist eine
Einlaßleitung 20 auf, die mittels eines Schlauches 21 mit dem Kühlwassermantel der
Maschine 15 verbunden ist, um den Fluß von heißem Wasser in den Wärmeaustauscher
der Heizeinrichtung 19 zu steuern. Aus dem Körper der Heizeinrichtung 19 wird das
Wasser abgezogen und durch einen Schlauch 22 zu der Eingangsseite .der Wasserumlaufpumpe
(nicht
dargestellt) der Maschinenkühlanlage zurückgeführt.
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Die Eingangsverteilerleitung 14 dient als Unterdruckquelle, wobei
der Unterdruck in Abhängigkeit von der Belastung und der Drosselklappenstellung
der Maschine sich gewöhnlich zwischen 127 und 635 mm Hg ändert. Der Unterdruckregler
10 'dient dazu, diesen sich ändernden Unterdruck in einen konstanten Unterdruck
eines vorbestimmten Wertes umzuwandeln, der für eine Betätigüngsvörrichtung wie
das unterdruckbetätigte Venti118 verwendet wird, das thermostatisch gesteuert wird,
um die in den Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs geführte Luft auf einer gewünschten
Temperatur zu halten. Der Unterdruckregler 10 weist einen Steuerarm
25 auf, der, um den an das Ventil 18 angelegten Unterdruck und damit
die Temperatur der Luft auszuwählen, welche von der Heizeinrichtung 19 in den Fahrgastraum
eintritt, von Hand mittels eines Bowdenzuges 26 bewegt werden kann, der mit einem
an dem Armaturenbrett 28 des Kraftfahrzeugs angebrachten Handknopf 27 verbunden
ist. .
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Das unterdruckbetätigte und thermostatisch gesteuerte Ventil 18 weist
ein rohrförmiges Gehäuse 30 auf, das an seinem Boden 31 geschlossen ist und in das
die Einlaßleitung 20 führt. Eine Auslaßöffnung 33 kann mit einer Einlaßöffnung in
einem Heizkörper in Ausrichtung gebracht werden, wobei zwischen dem Heizkörper und
dem Gehäuse 30 eine ringförmige Dichtung (nicht dargestellt) angeordnet ist.
In dem Gehäuse 30 ist zwischen der Einlaßleitung 20 und der Auslaßöffnung 33 "ein
ringförmiger Sitz 35- angeordnet, mit welchem ein Ventilglied 36 in und außer Eingriff
bewegt werden kann, um den Fluß von heißem Wasser durch das Ventilgehäuse 30 hindurch
in die Heizrichtung 19 zu steuern. Das Ventilglied 36 ist an einem Ventilschaft
38 angeordnet, der mit einer biegsamen Membran 39 verbunden ist; welche eine Wand
einer Unterdruckkammer 40 bildet, die hauptsächlich durch einen Aufsatz bzw. eine
Kappe 41 umgrenzt ist. Eine Gegenplatte 39 a ist durch Aufsetzen auf das Ende des
Schaftes 38 an der Membran 39 befestigt. Die Kappe 41 ist mit _einem becherförmigen
Teil 42- durch Umbiegen des Randes zusammengesetzt, wobei die Umfangskante der Mein=
brav 39 eingeklemmt wird. Der becherförmige Teil 42 ist an dem rohrförmigen Ventilgehäuse
30 mittels eines ringförmigen Verbindungsteiles 44 angeordnet.
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Der Ventilschaft 38 geht durch eine nachgiebige Wand 48, die in dem
Verbindungsteil 44 angeordnet ist, und durch einen nachgiebigen Dichtungshals 49
einer Wand 50 hindurch. Die Wände 48 und 50 begrenzen zwischen sich eine ringförmige
Kammer 51, und eine Platte 52 verhindert eine Auswärtsbewegung des größten Teiles
der Wand 50. Der Schaft 38 weist einen axialen Durchgang 38' auf, der von der stromabwärts
gelegenen Seite des Ventilgliedes 36 zu einer öffnung 54 führt, die sich in die
zwischen den Wänden 48 und 50 gebildete Kammer 51 öffnet. Diese Ausführung schafft
eine Ausgleichswirkung, durch welche verhindert wird, daß die Stellung des Ventilgliedes
36 von Druckunterschieden in den Räumen oberhalb und unterhalb des Ventilgliedes
36 beeinflußt wird. Demgemäß wird ein verhältnismäßig geringer Druck unterhalb des
Ventilgliedes 36, welcher das Bestreben hat, das Ventilglied 36 von dem Sitz 35
wegzubewegen, durch übertragen des gleichen niedrigen Druckes durch den Durchgang
38' hindurch in die Kammer 51 ausgeglichen, wo er das Bestreben hat, die Wand 48
und das Ventilglied 36 in Richtung gegen den Sitz 35 zu bewegen.
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Die Kappe 41 hat einen Anschluß 60, von welchem die Rohrleitung 17
zu dem Unterdruckregler 10 führt. Die Erzeugung eines Unterdrucks in der Kammer
40
unter der Steuerung des Reglers 10 führt zu einer Bewegung der Membran
39, der Platte 39 a, des Schaftes 38 und des Ventilgliedes 36 gemäß der Zeichnung
nach oben, wodurch eine öffnung 35 a freigelegt wird.
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Einer derartigen Aufwärtsbewegung der Membran 39 widersetzt sich eine
auf Temperatur ansprechende Vorrichtung, die ein ausdehnbares Kraftelement 62 aufweist,
welches an der Stirnwand der Kappe 41 angeordnet ist und über eine Feder 63 wirkt,
die zwischen der Platte 39 a und einem Sitz 64 angeordnet ist, der von einem bewegbaren
Teil 62 a des Kraftelements 62 getragen ist. Das ausdehnbare Kraftelement
62 bekannter Art ist mit einem Kapillarrohr 65 verbunden, welches in einem gewickelten
Temperaturfühlelement 65 a endet. Das Kraftelement 62, das Kapillarrohr 65 und dessen
Fühl= element 65 a enthalten ein Ausdehnungsmedium, wodurch eine. entsprechende
Ausdehnung bzw. Zusammenziehung des Kraftelementes 62 hervorgerufen wird. Das Fühlelement
65 a ist an der Seite der Heizeinrichtung 19 angeordnet, an welcher die Heißluft
austritt, so daß der bewegbare Teil 62 a des Kraftelements 62 eine Stellung entsprechend
der Temperatur der austretenden Luft einnimmt.
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Beim Ansteigen des Unterdrucks in der Kammer 40 besteht das Bestreben,
das Ventil 18 zu öffnen, während eine Temperaturzunahme an dem Fühlelement
65 a das Bestreben hervorruft, das Ventil 18
zu schließen.
Dieses Entgegenwirken von Kräften wird ausgenutzt, um eine ausgewählte Temperatur
der aus der Heizeinrichtung 19 austretenden Luft aufrechtzuerhalten, wobei die Anzahl
durch Einstellen des Unterdruckreglers 10 getroffen wird, um einen vorbestimmten
Unterdruck in der Kammer 40
zu schaffen, welcher bewirkt, daß das Ventilglied
36 öffnet und heißes Wasser in die Heizeinrichtung 19 eingelassen wird, um die Temperatur
der durch diese hindurchtretenden Luft zu erhöhen. Wenn die Temperatur der Luft
ansteigt, dehnt sich das Kraftelement 62 aus und bewirkt, daß die Feder 63 zusammengedrückt
und das Ventilglied 36 in Richtung gegen den Sitz 35 bewegt wird. Wenn die Temperatur
der Luft sich allmählich auf die gewünschte Temperatur erhöht, wird der Fiuß von
heißem Wasser durch das Ventilglied 36 allmählich verkleinert, bis nur diejenige
Wassermenge hindurchtritt, die erforderlich ist, um die gewünschte Lufttemperatur
aufrechtzuerhalten.
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Wenn danach eine höhere Temperatur gewünscht wird, wird der Regler
10 derart eingestellt; daß der Unterdruck in der Kammer 40 zunimmt, wodurch
das Ventilglied 36 derart bewegt wird, daß der Fluß von heißem Wasser zunimmt, bis
die Temperatur der Luft die höhere gewünschte Temperatur erreicht und das Kraftelement
62 sich ausdehnt und bewirkt, daß das Ventilglied 36 in eine Stellung bewegt wird,
in welcher lediglich die Menge heißen Wassers hin= durchtritt, die zum Aufrechterhalten
der neuen Temperatur erforderlich ist. Demgemäß kann die Temperatur der aus der
Heizeinrichtung 19 austretenden Luft durch Bewegen des Handknopfes 27, um den in
der
Kammer 40 aufrechterhaltenen Unterdruck durch den Regler 10 zu ändern, ausgewählt
werden.
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Der Unterdruckregler 10 weist ein Gehäuse 70 auf, das eine ringförmige
Seitenwand 71 und eine Bodenwand 72 hat, die eine allgemein zylindrische Kammer
73 umgrenzen. Das Gehäuse 70 ist reit einer rohrförmigen Austrittsleitung 75 versehen,
die mittels einer Rohrleitung 13 mit der Ansaugleitung 14 verbunden ist und die
einen Durchgang 76 aufweist, der mit der Kammer 73 über eine Austrittsöffnung
77 in Verbindung steht, die in einem ringförmigen Vorsprung 78 ausgebildet
ist, der sich in die Kammer 73 erstreckt und rund um die Öffnung 77 einen Sitz 78
a darbietet. Eine Verbraucherleitung 80, die einen Eintrittsdurchgang 81 aufweist,
dient dazu, die Kammer 73 mit dem unterdruckbetätigten Ventil 18 zu verbinden,
wozu sie an die Rohrleitung 17 angeschlossen ist.
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Die Kammer 73 ist an der der Wand 72 gegenüberliegenden Seite durch
eine bewegbare Membran 83 begrenzt, deren Umfangskante zwischen der Kante der ringförmigen
Gehäusewand 71 und einem Deckel 84 eingeklemmt ist, der Zungen 85 aufweist, welche
um einen Flansch 71 a des Gehäuses 70 herumgebogen sind.
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Die Membran 83 weist einen verdickten mittleren Stegteil 86 auf; welcher
eine Zunge 87 umgibt, die durch eine C-förmige Aussparung 88 umgrenzt ist, die den
Sitz 78 a der Austrittsöffnung 77 umfaßt. Eine ringförmige Platte 90, die eine Mittenbohrung
91 hat, ist in dem verdickten Stegteil 86 der Membran 83 angeordnet, überdeckt gewöhnlich
die Aussparung 88 und umgibt den Austrittsvorsprung 78. Ein U-förmiger Bügel 93
hat Stegteile 93 a, die sich durch die Aussparung 88 hindurcherstrecken und an der
Platte 90 befestigt sind. Der Bügel 93 erstreckt sich durch eine in dem Deckel
84 vorgesehene rechteckige öffnung 95 hindurch und kann durch einen gebogenen Federdrahtarm
97 nach oben vorgespannt werden. Der Federarm 97 hat ein nach unten gerichtetes
Ende 97 a, welches mit einer Öffnung in einem U-förmigen Vorsprung 98 des Deckels
84 im Eingriff steht, und sein anderes Ende 97 b erstreckt sich durch einen Führungsschlitz
99 eines Lagerarmes 100 hindurch und steht mit einem bogenförmigen Nockenschlitz
101 des Steuerarmes 25 im Eingriff. Der Steuerarm 25, der mittels einer Schwenkverbindung
102 an dem an dem Deckel 84 befestigten Lagerteil 100 schwenkbar angeordnet ist,
ist durch den Steuerknopf 27 bewegbar, um zu bewirken, daß das Federarmende 97 b
dem Nockenschlitz 101 folgt, so daß die aufwärts gerichtete Vorspannkraft an dem
Bügel 93, der Platte 90 und der Membran 83 geändert wird, um den Unterdruck
auszuwählen, der in der Kammer 73 und dem mit dieser verbundenen Ventil
18 hervorgerufen werden soll.
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Der Unterdruck in der Kammer 73 bewirkt, daß die Membran 83 und die
Platte 90 die Vorspannwirkung des Federarmes 97 überwinden und sich gegen den Sitz
78 a nach innen bewegen. Die Vorspannwirkung des Federarmes 97 ist derart gewählt,
daß die Zunge 87 mit dem Sitz 78 a in Eingriff kommt und die Austrittsöffnung 77
verschließt, wenn der Unterdruck in der Kammer 73 den gewünschten Wert erreicht.
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Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel, bei welchem der Regler
10 mit dem unterdruckbetätigten Ventil 18 verbunden ist, schließt die Zunge 87 die
Austrittsöffnung 77, wenn der gewünschte Unterdruck in den miteinander verbundenen
Kammern 40
und 73 erreicht ist, wodurch das Ventilglied 36 gemäß vorstehender
Beschreibung in seine offene Stellung gebracht wird.
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Wenn durch die aus der Heizeinrichtung 19 austretende Luft die Temperatur
des Fühleleinentes 65 a
des Kapillarrohres 65 erhöht wird, dehnt sich das
Kraftelement 62 aus und bewirkt, daß die Feder 63 die Membran 39 niederdrückt und
das Ventilglied 36 in eine derartige Stellung bringt, daß gerade genug Wasser hindurchtreten
kann, um die gewünschte Temperatur aufrechtzuerhalten. Durch das Niederdrücken der
Membran 39 mittels des Kraftelementes 62 wird eine Volumenzunahme der miteinander
verbundenen Kammern 40 und 73 hervorgerufen.
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Um den ausgewählten Unterdruck in den Kammern 40 und 73 aufrechtzuerhalten,
ist zu ermöglichen, daß Luft in sie eintreten kann, wenn ihr Volumen zunimmt. Demgemäß
bewegen sich, wenn die. Membran 39 abwärts bewegt wird, um eine entsprechende Zunahme
des Unterdrucks in den Kammern 40 und 73 hervorzurufen, der Stegteil 86 der Membran
83 und die von ihm getragene Platte 90 nach innen, während die Zunge 87 durch
Eingriff mit dem Sitz 78 a, wie in F i g. 7 dargestellt, feststehend gehalten wird.
Durch diese Bewegung des Stegteiles 86 und der Platte 90 wird ein zur Atmosphäre
führender Nebendurchgang 105 geöffnet, der durch die Aussparung 88 zwischen der
Zunge 87 und der Platte 90 und durch die Bohrung 91 hindurch in die Kammer 73 führt.
Das Ausmaß der Bohrung ist in F i g. 7 zwecks größerer Klarheit übertrieben dargestellt.
Der Durchgang 105 ermöglicht das Eintreten genügender Luft, um den Unterdruck in
den Kammern 40 und 73 auf dem ausgewählten Wert zu halten. Der Nebendurchgang 105
wird jedesmal geöffnet, wenn der in der Kammer 73 herrschende Unterdruck den Wert
überschreitet, der durch das Einstellen des Steuerarmes 25 und des Federarmes 97
ausgewählt ist.
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Der Nockenschlitz 101 hat einen abgestuften Teil 101 a, welcher
bei entsprechender Stellung des Steuerarmes 25 bewirkt, daß der Federarm 97 mit
genügender Kraft nach oben gezogen wird, um die Membran 83 gegen die Oberwand des
Deckels 84 zu klemmen und dadurch zu verhindern, daß der Regler 10 in der vorbeschriebenen
Weise arbeitet, wodurch die Saugleitung 14 direkt und dauernd mit der Kammer 40
verbunden wird. In diesem Zustand wird das Ventil 18 in vollständig geöffneter
Stellung gehalten, so daß die maximal mögliche Wärme von der Heizeinrichtung 19
erhalten wird. Umgekehrt hat das andere Ende des Nockenschlitzes 101 einen
abgestuften Teil 101 b, welcher den Federarm 97 freigibt, so daß keine Vorspannwirkung
auf den Bügel 93 vorhanden ist und die Membran 83 die Austrittsöffnung 77 bei Ansprechen
auf minimalen Unterdruck in der Kammer 73, welcher geringer als der zum öffnen des
Ventils 18 erforderliche Unterdruck ist, ohne Berücksichtigung der an dem Fühlelement
65 a vorhandenen Temperatur verschließen kann. Dieser Zustand entspricht
der »Aus«-Stellung des Knopfes 27.