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Die Erfindung betrifft ein thermostatisches Ventil, vorzugsweise für
die Kühlmitteiregelung bei Verbrennungskraftmaschinen, mit einem Ventilsitzring,
einem Dehnstoffelement und einem durch das Dehn-Stoffelement betätigten Ventilteller,
sowie bezüglich des Ventiltellers auf entgegengesetzten Seiten angeordneten Halterungen
für den Kolben des Dehnstoffelementes einerseits und für eine Schließfeder andererseits
in Form eines oberen und eines unteren Bügels, wobei die Arme des unteren Bügels
gleichzeitig Zentriermittel für die Schließfeder und Führungsmittel für das Dehnstoffelement
sind.
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Bei derartigen thermostatischen Ventilen handelt es sich um Massenteile,
wobei das Bestreben besteht, die Herstellung und Montage möglichst zu vereinfachen
und zu rationalisieren.
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Die Montage der Teile des thermostatischen Ventils, nämlich Ventilsitzring,
Halterung für Dehnstoffelementkolben und Halterung für die Schließfeder erfolgte
bisher derart, daß die beiden Halterungen in einen Durchbruch des Ventilsitzringes
eingesteckt und durch einen Niet- oder Schränkvorgang miteinander verbunden wurden.
Anschließend wurden diese Stellen noch zusätzlich verlötet, um ein Durchdringen
des Kühlwassers zu vermeiden. Werden diese Verbindungsstellen nicht sorgfältig hergestellt,
so besteht die Gefahr des Durchtretens von Leckwasser, was wiederum für die Funktion
des thermostatischen Ventils unerwünscht ist. Die Aufgabe des thermostatischen Ventils
in einem Kühlkreislauf eines Fahrzeugmotors besteht nämlich auch darin, den Flüssigkeitsdurchlauf
zum Fahrzeugkühler unterhalb der gewünschten Betriebstemperatur zu sperren. Wird
nun die Verbindungsstelle zwischen den obenerwähnten Einzelteilen nicht mit besonderer
Sorgfalt hergestellt, so ist ständig die Gefahr des Durchtritts von Leckwasser an
diesen Stellen gegeben. Dieses Leckwasser kann speziell bei niedrigen Außentemperaturen
bewirken, daß der Fahrzeugmotor nur sehr langsam, oder im ungünstigsten Falle überhaupt
nicht auf die erforderliche Betriebstemperatur kommt. Die bekannten hohen Verschleißerscheinungen
bei Kaltlauf am Motor sind die Folge.
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Es ist bereits ein thermostatisches Ventil bekannt, bei dem das zusammen
mit dem Ventilsitzring und der das Stößelwiderlager bildenden Brücke in einem Stück
gefertigte Schließfederwiderlager durch eine Brücke gebildet wird, die mit einer
kreisförmigen, zur Ventilachse konzentrischen Führungsöffnung versehen ist, die
an einer Seite quer zur Hauptausdehnung der Brücke in Lochbreite ausgespart ist,
wobei der verbleibende Teil des Lochumfanges einen hochgezogenen Rand zur Zentrierung
der Schließfeder aufweist. Nachteilig bei diesem bekannten Ventil ist die schwierige
Herstellung der Brücke und . die schwierige Montage, zu deren Durchführung ein ganz
spezielles Werkzeugbenötigt wird.
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Bei einer anderen bekannten Ausführungsform eines thermostatischen
Ventils mit einstückigem Ventilsitzring, -Stößelwiderlager und Schließfederlager
wird das Schließfederwiderlager durch starre abwärts gerichtete Streben gebildet,
die an ihrem unteren Ende hakenförmig nach innen gerichtete Umlenkungen aufweisen,
in die eine ringförmige Scheibe, deren Lochrand zur Zentrierung der Schließfeder
hochgezogen ist, eingehängt ist, wobei die hakenförmigen Umlenkungen in schlitzförmige
Löcher am Rande der Scheibe hineingreifen. Bei dieser Ausführungsform ist somit
zusätzlich eine ringförmige Scheibe notwendig und die Montage erfordert besondere
Sorgfalt, da eine bestimmte Winkelzuordnung zwischen Scheibe und starren Streben
notwendig ist, um die durch die Feder belastete Scheibe ordnungsgemäß über die Umlenkungen
der Streben hängen zu können.
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Bei einem ferner bekannten thermostatischen Ventil mit einem axial
verstellbarem Ventilteller, der unter dem Einfluß einer Feder auf dem Ventilsitz
eines Sitztellers aufliegt, und mit einem Thermostatgehäuse, das mit einem Material
hoher Wärmeausdehnungsfähigkeit gefüllt und von einem von diesem Material kolbenartig
beaufschlagten Stift durchsetzt ist, wobei das Gehäuse an dem Ende, an dem der Stift
aus dem Gehäuse austritt, im Sitzteil und der Stift am Ventil befestigt sind oder
umgekehrt, ist die Feder als Zugfeder ausgebildet und greift einerseits am Sitzteil
und andererseits am Ventilteller an. Diese Zugfeder ist am oberen Ende des Ventiltellers
durch nach innen vorspringende in den Ventilteller eingedrückte Warzen und am Sitzteil
durch mehrere Zungen befestigt, die vom Rande der Durchflußöffnung innerhalb des
Ventilsitzes nach innen vorspringen. Bei diesem bekannten thermostatisch gesteuerten
Ventil sind somit zusätzlich zwei Arbeitsvorgänge nötig, um die Zugfeder am Ventilteller
und am Sitzteil zu befestigen, da die Feder durch Verformung der Nasen eingepreßt
werden muß. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel des bekannten thermostatisch gesteuerten
Ventils erfolgt schließlich sogar noch ein Nietvorgang.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einerseits ein thermostatisches
Ventil der beanspruchten Gattung derart auszubilden, daß die Montage auf ein Minimum
an Arbeitsvorgängen beschränkt wird, wobei diese Arbeitsvorgänge auch von ungelernten
Arbeitskräften durchgeführt werden können und andererseits die den bekannten Ventileinrichtungen
anhaftenden funktionsmäßigen Nachteile zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die untere
Halterung aus einzelnen voneinander getrennten Armen besteht, die losgelöst von
der oberen Halterung unterhalb des Ventilsitzringes in Ösen eingreifen, wobei die
Schließfeder gleichzeitig als Sicherung der Arme gegen radiale Verschiebung dient.
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Dadurch wird erreicht, daß das Dehnstoffelement mit dem Kolben und
dem Ventilteller vormontiert werden kann und die derart gebildete Einheit zusammen
mit der Schließfeder, die zweckmäßig durch Klammern gehalten wird, in den aus Ventilsitzring
und unteren und oberen Brückenteilen bestehenden übrigen Teil des Ventils eingeschoben
werden kann. Es muß dann lediglich die die Feder zusammenhaltende Klammer gelöst
werden, wodurch die Feder automatisch mittels Zentriermittel in ihre Halterungen
an der unteren Brücke einrasten kann und gleichzeitig das Dehnstoffelement zentrisch
geführt wird. Der Endmontagevorgang beschränkt sich daher zufolge der Erfindung
auf einen einzigen Arbeitsgang, nämlich die Einsetzung des vormontierten Innenteiles
in die Ventilsitzringanordnung. Durch die entsprechend vorgesehene Aufnahme der
Arme in äsen an -der Unterseite des Ventilsitzringes wird ein Durchbruch in dem
Ventilsitzring vermieden und damit der nachteilige Durchtritt von Leckwasser an
diesen Stellen ausgeschaltet. Darüber hinaus entfällt
auch der sonst
notwendige zusätzliche Arbeitsgang des Verlötens.
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Die Befestigung der bewegbaren Arme erfolgt bei ,einer Ausführungsform
der Erfindung in vorteilhafter Weise derart, daß die Arme mittels zur Ventilsitzringebene
parallelen Bolzen gelenkig in den Ösen befestigt werden, oder nach einer anderen
vorteilhaften Durchführungsform der Erfindung mittels einer Führung, z. B. T-Führung
am Ventilsitz und einem entsprechend ausgebildeten Fußteil der Arme.
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Durch diese Ausführungsform wird erreicht, daß das Einsetzen des vormontierten
Teiles, bestehend aus Dehnstoffelement, Kolben und Ventilteller von unten her in
die Ventilsitzanordnung, auch bei sehr kurzer Bauform des Ventils ohne weiteres,
beispielsweise durch seitliches Neigen, ermöglicht wird. Zur Fertigmontage brauchen
dann lediglich die Arme in Richtung auf die Achse des Ventils bewegt und dann die
die Feder zusammenhaltende Klammer gelöst zu werden. Sodann legt sich die Feder
mittels der Zentriermittel von selbst auf das durch die unteren Arme gebildete Widerlager
und gleichzeitig wird die Führung für das Dehnstoffelement vervollständigt.
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Um auch bei Verwendung von lediglich zwei unteren Armen eine sichere
Auflage für die Schließfeder und eine sichere Führung für das Dehnstoffelement zu
erhalten, wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung an den unteren
Enden der Arme je eine sektorförmige waagerechte Auflagefläche vorgesehen. Um eine
sichere Zentrierung der Schließfeder zu bewirken, kann vorteilhafterweise, nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung, an den Auflageflächen der unteren Armenden
eine kreisringartige Randleiste vorgesehen sein. Dabei ist zweckmäßig die Höhe der
Randleiste derart gewählt, daß sie etwa der Höhenausdehnung zweier Windungen der
Schließfeder entspricht.
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Durch die besonders vorteilhafte; beschriebene Anordnung der bewegbaren
Arme in radialer Richtung und durch entsprechend gewählte Dimensionierung der Höhe
des Zentrierrandes für die Schließfeder an diesen Armen, wird ein weiteres Merkmal
der Erfindung wirksam. Dieses besteht darin, daß die angelegten Windungen, womit
die Schließfeder gleichzeitig zentriert wird, die Fixierung der beweglichen Arme
zusätzlich mit übernehmen. Dadurch entfällt ein zusätzliches Sicherungselement zur
Halterung der beweglichen Arme in ihrer montierten Lage.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Auflageflächen
der unteren Arme so ausgebildet, daß sie einem Zentrierwinkel von etwa 120° entsprechen.
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Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert,
die schematisch verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen. Dabei
zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform, F i g. 2 eine um
90° verdrehte Seitenansicht, F i g. 3 und 3 b in vergrößertem Maßstab ein Detail
aus F i g. 1, F i g. 4 eine Draufsicht auf die unteren Enden der Arme, F i g. 5
eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem die bewegbaren Arme
eingeschoben sind, F i g. 6 eine um 90° verdrehte Seitenansicht der Ausführungsform
nach F i g. 5, F i g. 7 und 7 b im vergrößertem Maßstab Details der Befestigung
der Arme.
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Ein thermostatisches Ventil der in Betracht zu ziehenden Art besteht
im allgemeinen aus einem Dehnstoffelement 1, bei dem in einem Gehäuse ein temperaturempfindlicher
Dehnstoff angeordnet ist, der sich bei Erwärmung ausdehnt und dabei eine Relativverschiebung
zwischen Element 1 und einem Kolben 2 bewirkt. Die Anordnung ist nun so getroffen,
daß der Kolben 2 im oberen Bügel 3 des Ventils mit Hilfe eines Einsatzstückes 4
abgestützt wird. Das Einsatzstück 4 ist als Stellschraube ausgebildet und dient
zur Justierung der Einstellung des Dehnstoffelementes. Der Bügel 3 ist an einem
Ventilsitzring 5 angeordnet, vorzugsweise einstückig mit diesem Ventilsitzring 5
ausgebildet. Vom Ventilsitzring 5 erstrecken sich nach unten Arme 6 und 7, die an
ihren unteren Enden waagerechte Auflageflächen 8 und 9 aufweisen. Am inneren Ende
sind Randleisten 10 und 11 vorgesehen.
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Das Dehnstoffelement 1 ist mit dem Ventilteller 12 in geeigneter Weise
verbunden. Eine Schließfeder 13 legt sich einerseits gegen den Ventilteller 12 und
andererseits gegen die Auflageflächen 8 und 9 der Arme 6 und 7.
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Wird nun das das Dehnstoffelement 1 umgebende Medium erwärmt, dann
dehnt sich der Dehnstoff aus und durch die feste Lagerung des Kolbens 2 im Bügel
3 wird das Element 1 zusammen mit dem Ventilteller 12 gegen die Wirkung der Feder
13 nach unten verschoben, so daß das Ventil durch Abheben des Ventiltellers 12 vom
Ventilsitzring 5 geöffnet wird. Die Randleisten 10 und 11 dienen der zentrischen
Führung des Dehnstoffelementes 1, während seiner Bewegung. Diese Randleisten 10
und 11 dienen jedoch auch gleichzeitig zur Halterung der Schließfeder 13, wobei
die Schließfeder erfindungsgemäß auch ein Sicherungselement für die radial beweglichen
Arme darstellt und diese in ihrer wirksamen Lage fixiert hält. Dabei ist vorteilhafterweise
die Höhe der Randleisten 10 und 11 so gewählt, daß sie der Höhe zweier Windungen
14 und 15 der Schließfeder 13 entspricht.
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In F i g. 1 ist nun strichliert dargestellt, daß der Arm 7 am Ventilsitzring
5 schwenkbar gelagert ist, und zwar derart, daß er zu einer Bewegung in einer Radialebene
bezüglich des Dehnstoffelementes 1
fähig ist. Diese Schwenkbarkeit ist durch
eine Verbindung des Bügels 7 über einen Bolzen 16 mit einer entsprechend ausgebildeten
Öse 17 des Ventilsitzringes 5 gewährleistet. Dabei kann, wie aus F i g. 1 ersichtlich,
der Arm 7 an seinem oberen Ende eine Anschlagnase 18 aufweisen.
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Die Montage eines solchen thermostatischen Ventils nach dem Ausführungsbeispiel
der F i g. 1 bis 4 erfolgt zweckmäßig derart, daß zunächst das Dehnstoffelement
mit dem Ventilteller 12 verbunden und sodann die Schließfeder 13 übergeschoben wird.
Durch eine entsprechende Haltekammer kann die Feder 13 in ihrer Sollage gehalten
werden. Diese vormontierte Einheit wird dann etwas schräg von unten in den Ventilsitzring
5 eingeschoben, wobei der Kolben 2 in das Einsatzstück 4 eingreift. Anschließend
werden die Bügel nach unten geschwenkt, so daß die Randleisten 10 und 11 das Dehnstoffelement
1 vollständig führen. Wenn nunmehr die Klammer gelöst wird, entspannt sich die Feder
13 und die beiden Windungen 14 und 15 legen sich hinter die Randleisten
10
und 11. Nach Justierung des Stellgliedes 4
ist die Montage des thermostatischen
Ventils beendet.
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Das in den F i g. 5 bis 7 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich im wesentlichen von dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel nur -durch die
andersartige Ausbildung der Befestigung der bewegbar angeordneten Arme und durch
eine andere Verbindung des Kolbens 2 mit dem Bügel 3. Wie insbesondere aus F i g.
6 und .den F i g, 7 a, 7 b erschtlich, erfolgt bei dieser Ausführungsform. -der
Erfindung die Verbindung der Arme 19 mit dem Ventilsitzring 15 Fiber eine
T-Führung. Das Oberteil der Arme 19 ist dabei T-förmig bzw. schwalbenschwanzartigausgebildet.
Dabei verjüngen sich die Führungsteile in Richtung auf das Dehnstoffelement. Dadurch
ist ein Verkanten oder Verkippen der Arme 19 nach der Montage ausgeschlossen und
es wird eine keilartige Verbindung beider Teile erzielt. Die Montage erfolgt dabei
in der zuvor erläuterten Art.
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Der Kolben 2 ist selbst mit einem Gewinde versehen und in ein Gegengewinde
20 des Armes 3 einschraubbar. Bei dieser Ausführungsform entfällt somit das Einsatzstück
4.
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An Stelle einer Druckfeder 13 kann eine Zugfeder vorgesehen werden,
wobei die Federwiderlager entsprechend auszubilden .sind, Es können ferner im Ventilsitzring
5 :an sich bekannte Entlüftungsöffnungen od. dgl. vorgesehen sein.