DE2448383C2 - Temperaturgesteuertes Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein temperaturgesteuertes Ventil gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein temperaturgesteuerte!; Ventil mit diesen Merkmalen ist bekannt (US-Re 2(5 840). Derartige temperaturgesteuerte Ventile finden zwischen einer Druck- oder Unterdruckquelle und einem Arbeitszylinder für die Betätigung einer Drossel oder einer Klappe Verwendung, wie sie beispielsweise in Radiatoren von Omnibussen und/oder Lastkraftfahrzeugen o. dgl. vorhanden sind. Sie dienen dabei der wahlweisen ^ Verringerung der Kühlmittelströmung zum Radiator in Abhängigkeit von der Motor Kühlmitteltemperatur, die von einem Thermoelement des Ventils abgenommen wird. Das bekannte temperaturgesteuerte Ventil ist mit einer Reihe von Nachteilen verbunden, die vor allem auf die Anordnung eines Filters innerhalb des Ventilkanals zurückzuführen sind. Diese Anordnung eines Filters macht es erforderlich, daß das Ventilgehäuse zweigeteilt ausgeführt wird, um zu Wartungszwecken einen Zugang zu dem mit Schmutz zugesetztem Filter zu ermöglichen. Die Verbindung der beiden Ventilgehäuseteile erfolgt über eine abgedichtete Schraubverbindung, was nicht nur in fertigungstechnischer Hinsicht einen zusätzlichen Aufwand bedeutet, sondern auch zu einer Beschädigung der zumeist aufgrund der Belriebsbeanspruchungen festsitzenden Schraubverbindung führen kann, wenn diese nicht sorgfältig und fachmännisch bei der Wartung geöffnet wird. Zudem sind für die Zentrierung des Filters innerhalb des Ventilgehäuses zusätzliche Bauteile erforderlich und ist auch die Abdichtung des druckmittelführenden Teils des Ventilgehäuses gegenüber dem Temperaturfühler, welcher in aller Regel ein Druckstift ist, ungenügend, weil nicht durch das Filter aufgehaltene Schmutzteilchen ungehindert zum Druckstift gelangen und diesen einschließlich der Ventilstange zusetzen können. Gleichfalls ist aufgrund der ungenügenden Abdichtung eine Beeinträchtigung der Funktionsweise des Druckstifts und der Ventilstange aufgrund des Druckmittels nicht ausgeschlossen. Zusammengefaßt bestehen die Nachteiie des bekannten Venti!·» einmal in der relativ großen Bauweise, einer relativ aufwendigen Fertigung und Schwierigkeiten bei der Wartung des Ventils. Es besteht somit ein Bedürfnis nach einer Verbesserung des bekannten Ventils.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein temperaturgesteuertes Ventil zu schaffen, welches einfach und kompakt aufgebaut ist, mit möglichst wenig Bauteilen auskommt und einen weitgehend störungsfreien Betrieb ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst, wobei zweckmäßige Ausgestaltungen in den Unteransprüchen angegeben sind. Nach Maßgabe der Erfindung wird auf den Filter innerhalb des Ventilkanals verzichtet, dieser also ausgegliedert, und wird innerhalb des Ventilkanals eine Dichteinrichtung angeordnet, welche sich aus zwei Dichtringen zusammensetzt, die durch eine sogenannte Laterne voneinander getrennt sind. Die Halterung dieser Dichieinrichtung erfolgt durch Anlage an einer Schulter des Ventilkanals und in Zusatnmenwirkung mit einer auf einen der Dichtringe drückenden Scheibe. Durch diese Maßnahme vereinfacht sich insgesamt der Aufbau des Ventils, da eine Zweiteilung des Ventilgehäuses aufgrund des nicht mehr im Ventilkanal angeordneten Filters entfällt und die Dichteinrichtung zugleich die Zentrierung und Führung der Ventilstange während ihres Steuerungshubes übernimmt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen besteht darin, daß die zwischen der Scheibe und dem Druckstift liegende Ventilkammer gegenüber dem druckmittelführenden Teil des Ventils isoliert ist. Dadurch wird erst ein störungsfreier Betrieb des Ventils gewährleistet, weil eine Beeinträchtigung der Wirkungsweise des Druckstifts und der Ventilstange durch Druckmittel aus dem druckmittelführenden Teil des Ventils ausgeschaltet ist. Zugleich ist auch der druckmittelführende Teil des Ventils über die Dichteinrichtung gegenüber dem Kühlmittelstrom und den dort anstehenden Temperaturen geschützt, falls die zwischen dem Druckstift und dem Ventilgehäuse angeordnete Dichtung durchschmort. Die Dichteinrichtung verhindert weiterhin, daß

durch den Filter durchgelassene Schmutzteiichen nicht in den Bereich des Druckstifts und den hinter der Scheibe liegenden Abschnitt der Ventilstange gelangen und dort die Bauteile zusetzen können. Insgesamt wird somit ein einfach und kompakt aufgebautes Ventil geschaffen, welches eine lange Lebensdauer besitzt. Da es weitgehend störungsfrei arbeitet, entfallen in der Regel Wartungsarbeiten, vielmehr kann das aufgrund des Aufbaus relativ wirtschaftlich herstellbare Ventil im Falle eines Ausfalls billig durch ein neues Ventil ersetzt werden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 eine Vorderansicht einer Ausführungsform des Ventils,

F i g. 2 eine Rückansicht des Ventils nach Fig. 1,

F i g. 3 eine Seitenansicht des Ventils nach F i g. 2 und

F i g. 4 einen vergrößerten Längsschnitt durch das Ventil längs der Linie IV-IV der Fig. 2 einschließlich eines Schaltbildes zur Erläuterung der Arbeitsweise des Ventils.

In F i g. 1 ist eine Ausführungsform eines temperaturgesteuerten Ventils 10 wiedergegeben. Es enthält ein im allgemeinen langgestrecktes Ventilgehäuse 12 mit einem mit Außengewinde versehenen Hals 14 zum Einschrauben des Ventils in die Wasstrverteilerleitung, in einen Zylinderblock oder in einen anderen Bereich eines Motorkraftfahrzeuges derart, daß ein Temperaturfühler 20 mit einer Fühlerspitze 16 sich in den Weg des Kühlmittels der Brennkraftmaschine erstreckt. Das Ventilgehäuse ist einstückig aus geschmiedetem und bearbeiteten Messing hergestellt und enthält einen einstückig angeformten Gehäuseansatz 18, welcher sich vom Hals 14 erstreckt und den Temperaturfühler 20 aufnimmt. Der zylindrische Temperaturfühler 20 enthält die Fühlerspilze 16 an einem Ende und ist am anderen Ende 22 mit einem Außengewinde versehen, so daß er in das Ventilgehäuse in der wiedergegebenen Weise eingeschraubt werden kann. Ein O-Dichtring 24 ist über den Gewindeteil.des Temperaturfühlers 20 gesetzt und eine Gegenmutter 26 hinter den Ring 24 geschraubt, um den Temperaturfühler sicher mit dem Ventilgehäuse 10 abzudichten.

Ein mit einem Innengewinde versehener Einlaßkanal 28 erstreckt sich radial nach innen vom Umfang des Ventilgehäuses durch den Gehäuseansatz 23 auf einer Seite des Ventilgehäuses. Ein mit Innengewinde versehener Auskißkanal 30 erstreckt sich radial nach innen durch einen Gehäuseansatz 27 auf der anderen Seite des Ventilgehäuses. Diese beiden Kanäle stehen mit einem Ventilkanal 50 innerhalb des Ventilgehäuses in Verbindung, der später noch näher erläutert werden soll.

An dem von der Spitze 16 abgewendeten Ende des Ventils befindet sich ein Auslaß 32 mit einer Auslaßöffnung in die Umgebung, der sich längs innerhalb dieses Endes des Ventilgehäuses erstreckt und in einem Auslaßstutzen 34 ausgebildet ist. Die den Auslaß umgebende Außenoberfläche des Ventilgehäuses ist als Sechskant ausgebildet, um eine Betätigung durch ein entsprechendes Werkzeug zu ermöglichen. Das Ende des Ventilgehäuses bildet einen kreisförmigen Rand 36, der um ein scheibenförmiges Auslaßfilter 38 gerollt ist, welches auf seiner anderen Seite gegen eine Innenschulte'¹ 39 anliegt, die längs des Innendurchmessers des Auslasses 32 ausgebildet ist. Der Filter 38 besteht aus glasigem Material, beispielsweise vernältnis-

mäßig poröser getempertei Bronze aus 90% Kupfer und 10% Zinn mit einer mittleren Porenöffnung von annähernd 40 Mikrometer.

Der Filter 38 wird einstückig in dem Ventilgehäuse während der Herstellung nach dem Einsetzen eines Kugelventilaufbaus in den Auslaß 32 befestigt Das im wesentlichen scheibenförmige Filter enthält eine Ringschulter 41 zur Abstützung einer Vorspannfeder 42, die einen Teil des Kugelventilaufbaus 40 bildet. Am anderen Ende der Feder 42 ist ein Feder- und Kugelkäfig 44 mit einer Ringschulter 43 vorgesehen, die in die Feder paßt, um das Ende der Feder gegen den Käfig zu befestigen. Der Käfig enthält ferner einen halbkugelförmigen Kugelventilsitz 45 an der anderen Seite zur Aufnahme der Ventilkugel 46. Die Oberfläche des Kugelkäfigs 44 ist nach hinten bei 47 abgeschrägt, wie man aus F i g. 4 erkennt, um sie den nach innen abgeschrägten Schrägendflächen 48 des Auslasses anzupassen.

Der Auslaß 32 endet in einem ringförmigen Ventilsitz 49, der mit einer kugelförmigen Oberfläche versehen ist, die dem Krümmungsradius der Kugel 46 angepaßt ist. In der in Fig.4 wiedergegebenen Stellung dichtet die Kugel 46 sicher den Auslaß gegen den in Längsrichtung verlaufenden Übergangskanal 51 ab. Der Kanal 51 ist an dem Ende des Auslasses ausgebildet und steht mit dem sich in Längsrichtung erstreckenden Ventilkanal 50 in Verbindung, der über die verbleibende Länge des Ventilgehäuses 12 ausgebildet ist.

Der Kanal 50 besitzt kreisförmigen Querschnitt und nimmt die übrigen Elemente des Ventils auf. Das dem Temperaturfühler benachbarte Ende ist mit einem Innengewinde zur Befestigung des Temperaturfühlers versehen. Innerhalb des mit dem Innengewinde versehenen Endes befindet sich ein erster zylindrischer Teil 52 mit einem ersten Durchmesser, der von einer ersten Ringschulter 54 abgeschlossen wird. Innerhalb der Schulter 54 befindet sich ein zweiter zylindrischer Abschnitt 56 von kleinerem Durchmesser, der von einer zweiten Ringschulter 58 abgeschlossen wird. Von der Schulter 58 erstreckt sich in Richtung des Überführungskanals ein verengter zylindrischer Abschnitt 57 mit inneren konischen Abschlußwänden 59, die unmittelbar mit dem Überführungskanal 51 in Verbindung stehen. Der Einiaßkanal 28 enthält einen sich radial erstreckenden Kanal 29, der mit dem Abschnitt 56 des Kanals 50 in Verbindung steht, während der Auslaßkanal 30 einen sich radial erstreckenden Durchlaß 31 enthält, der mit dem Abschnitt 57 des Kanals 50 in Verbindung steht. Einlaß- und Auslaßkanal enthalten jeweils Maschinensiebfilter 25, die verhindern, daß zerkleinertes Material in das temperaturgesteuerte Ventil eintreten kann.

Innerhalb des Kanals 50 befindet sich eine langgestreckte Ventilstange 60 mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden Öffnung 62, die mittig von dem Ende der Stange 60 in der Nähe der Kugel 46 ausgebildet ist. Das Ende der Stange 60 ist abgeschrägt, so daß eine Kugelwandung 63 entsteht, die das offene Ende der zur Kugel 46 weisenden Öffnungen 62 umgibt. Die Wandung 63 weist einen Krümmungsradius auf, der im wesentlichen derjenigen der Kugel 46 ist, so daß beim Eingriff der Ventilstange 60 mit der Kugel 46 das offene Ende der Längsöffnung 62 durch die Kugel abgedichtet wiru.

Von der Öffnung 62 erstreckt sich radial nach außen ein Kanal 64, der dauernd mit einer inneren Kammer 66 in Verbindung steht, die durch den Ringraum zwischen der äußeren Zylinderoberfläche der Veniilstange 60 und

der inneren Zylinderoberfläche eines hülsenförmigen Abstandshalters 70 gebildet wird. Der Abstandshalter 70 enthält eine zentrale, axial verlaufende Bohrung 71 und ein Paar von Ringschultern oder Flanschen 72 und

74 an den entgegengesetzten Enden, wobei ein -, wesentlich verengter zylindrischer Seitenwandungsteil

75 zwischen diesen Flanschen oder Schultern verbleibt. Ein radialer Kanal 76 erstreckt sich durch die Wandung 75 und steht mit der inneren Kammer 66 und einer äußeren Kammer 78 in Verbindung, die durch den m Ringraum zwischen dem Außendurchmesser der Wand 75 und dem Innendurchmesser des Abschnitts 56 des Kanals 50 gebildet ist.

Der Abstandshalter 70 wird abdichtend in seiner Lage durch Dichtmittel in Form eine«; Paares von Neopren- |-, O-Ringen 82 und 84 gehalten, die in der Nähe der Flansche 72 bzw. 74 angeordnet sind. Der Ring 82 ist zwischen die Ringschulter 58 im Kanal 50 und dem Flansch 72 des Abstandshalters 70 eingepaßt. Der Ring 84 ist zwischen dem Flansch 74 und einer Beilagscheibe 86 eingepaßt, die sich gegen die Ringschulter 54 legt und an ihrem Platz durch eine Vorspannfeder 88 gehalten wird. Die Feder 88 umgibt den Teil der Stange 60 zwischen der Scheibe 86 und einer Endkappe 89, die auf das Ende der Stange 60 aufgedrückt ist, um das die 2i Ventilstange in einer hinteren Stellung gegen einen Druckstift 21 zu halten, der sich vom Temperaturfühler 20 erstreckt. Auf diese Weise sichert die Vorspannfeder 88 sowohl den Abstandshalter 70, der einen Teil des Längsventils 60 umgibt, sowie die: beiden Dichtringe 82, 84 in einer Lage innerhalb des Ve:ntilgehäuses, während gleichzeitig die der Ventilstange 60 zugeordnete Endkappe 89 gegen den dem Temperaturfühler 20 zugeordneten Druckstift 21 gehalten wird. Wie man aus Fig.4 erkennt, umgreift der Abstandshalter die Ventilstange und weist eine solche Länge auf, daß eine innere Kammer entsteht, die in dauernder Verbindung mit dem Kanal 64 der beweglichen Ventilstange 60 und zwar über den gesamten Bewegungsbereich steht. Die festen O-Ringe 82, 84 sind ausgewählt, um eine Bewegung der Ventilstange 60 zu ermöglichen, wobei jedoch gleichzeitig eine Abdichtung um die Stange und eine kontinuierliche Abdichtung des Abstandshalters innerhalb des Abschnittes 56 des Kanals 50 aufrechterhalten ist. Die Dichtringe 82, 84 verhindern, daß Luft oder Schmutzteilchen im Farrzeugluftsystem den Temperaturfühler erreichen, so daß dessen Lebensdauer erhöht wird. Außerdem isolieren diese Dichtringe das Kühlsystem und das Luftsystem im Falle eines Ausfalles der Dichtung 24. Bei einigen Ausführungsformen kann ein Schmiermittel, beispielsweise ein Material auf Silikonbasis um die Ringe verwendet werden, um die dichtende Bewegung der Stange 60 zu erleichtern.

Der Temperaturfühler 20 ist im Handel erhältlich und enthält einen temperaturdehnenden Halbfestkörper, der sich bei Steierung der Temperatur soweit ausdehnt, daß der Druckstift 21 nach außen bezüglich des Temperaturfühlers gedrückt wird, so daß damit die Lage der Ventilstange 60 in der beschriebenen Weise verändert wird. t>o

Zur Inbetriebnahme wird der Einlaßkanal 28 an eine Unterdruckquelle 90, wie bei der bevorzugten wiedergegebenen Ausführungsform, oder an eine Druckmittelquelle angeschlossen. Der Auslaßkanal 30 wird an einen Kraftzylinder 92 angeschlossen, der bei der bevorzugten b=> Ausführungsform unter reduziertem Druck oder Vakuum arbeitet Wird eine Drjckquelle verwendet, dann arbeitet der Zylinder 92 durch den Druckmitteldruck.

Die bewegliche Ausgangswelle 93 des Zylinders 92 ist an eine Verschlußklappe 94 angeschlossen, die so angeordnet ist,daß sieden Luftkühlmittelströmungsweg eines Fahrzeugheizgerätes überdeckt, um die Klappenöffnung zu steuern und die Luftströmung über den Radiator zu regulieren. Dadurch wird wiederum der Kühleffekt des Radiators auf das Maschinenkühlmittel abhängig von der Temperatur des Kühlmittels reguliert, die durch die temperaturempfindliche Spitze 16 festgestellt wird.

Wenn die Fahrzeugmaschinenkühlmitteltemperatur verhältnismäßig niedrig ist, d. h. beispielsweise dann, wenn die Maschine angelassen wird, dann befinden sich die wirksamen Elemente des Ventils 10 in der Stellung nach F i g. 4, wobei eine Verbindung zwischen der Quelle 90 und dem Zylinder 92 über den Kanal 29 des Einlaßkanals 28 in die Außenkammer 78 durch den Kanal 76 in die Innenkammer 66 und dann die Ventilstange über den Kanal 64 und die öffnung 62 hergestellt wird. Diese Bahn setzt sich in dem Bereich des Überführungskanals 51 fort, der das Ende der Ventilstange umgibt, führt weiter zu den schrägen Innenwänden 59 und dann durch den Kanal 31 und den Auslaßkanal 30 zum Vakuumkraftzylinder 92. Unter diesen Umständen wird dann maximales Vakuum auf den Kraftzylinder 92 aufgebracht, der die Verschlußklappe 94 schließt.

Wenn die Temperatur ansteigt, dann erstreckt sich der Druckstift 21 vom Temperaturfühler 20 nach vorne, wobei die Ventilstange 60 in die durch den Pfeil A in Fig.4 angedeutete Richtung bewegt wird. Wenn das abgeschrägte Ende 63 der Ventilstange auf die Kugel 46 trifft, dann wird die öffnung 62 abgedichtet, indem zuerst der Druckmittelweg zwischen der Vakuumquelle 90 und dem Zylinder 92 angeschlossen wird. Steigt die Temperatur, dann drückt die Bewegung der Ventilstange 60, immer noch in Richtung des Pfeiles A, die Kugel 46 vom Ventilsitz 49, so daß Luft in den Auslaß 32 über das Filter 38 eintreten kann, wie es durch den Pfeil B angedeutet ist. Die Luft strömt um die Kugel 46 durch den Raum zwischen dem Innendurchmesser der zylindrischen Wandungen des Überführungskanals 51 und den verengten Außendurchmesser des Endes der Stange 60 und in den Kraftzylinder 92 durch den Kanal 31 und den Kanal 30. Somit wird der Kraftzylinder betätigt und leitet das Öffnen der Verschlußklappe 94 ein. Bleibt die Temperatur auf diesem Wert oder steigt an, dann öffnet sich die Verschlußklappe vollständig.

Da die Bewegung des Fahrzeuges und die verstärkte Luftströmung über den Radiator dazu führt, daß das Kühlmittel sich abkühlt, erfolgt die umgekehrte Wirkung, wobei zuerst wahlweise der Auslaß 32 geschlossen und dann die Ventilstange wieder geöffnet wird, um die Vakuumquelle 90 an den Zylinder 92 anzuschließen und damit die Verschlußklappe zu schließen. Ein Anzapfkanal 85 erstreckt sich durch das Ventilgehäuse 10 in den Abschnitt 52 des Kanals 50 hinter der Scheibe 86, um die Ausbildung von Druck innerhalb der Kammer hinter dem Abstandshalter 70 zu verhindern, die sonst nachteilig die Wirkung des Temperaturfühlers oder der Ventilstange 60 beeinflussen könnte.

Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Kugel 46, der Kugelkäfig 44 und der Abstandshalter 70 aus einem polymeren Material hergestellt, um Korrosion, Verklemmen oder eine andere Zerstörung infolge von Verunreinigungen zu verhindern. Durch Herstellung der verbesserten Ventilteile aus nicht korrodierendem

polymeren Material wird eine Zerstörung des temperaturgesteuerten Ventils infolge der korrodierenden Wirkungen von Verschmutzungen, die häufig in der Umgebung einer solchen Maschine vorhanden sind, weitgehendst reduziert und die Lebensdauer des Ventils verlängert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Temperaturgesteuertes Ventil mii einem Ventilkanal und einer wahlweise von einer Ventilstange erfaßten Ventilkugel und mit einer sich in Axialrichtung erstreckenden Öffnung in dem zur Ventilkugel weisenden Ende der Ventilstange sowie mit einem mit der axialen öffnung in Verbindung stehenden und im Abstand von diesem Ende angeordneten radialen Kanal zur Unterbrechung des Strömungs- in weges zwischen dem Ein- und Auslaßkanal des Ventils und zur Verbindung des Auslaßkanals mit der Atmosphäre über eine Auslaßöffnung und die Ventilkugel, die vcn der durch einen temperaturempfindlichen Druckstift betätigten Ventilstange geöffnet ist, gekennzeichne', durch einen hülsenförmigen Abstandshalter (70) in dem Ventilkanal \50) mit Ringflanschen (72, 74) an jedem Ende sowie mit einem radialen Kanal (76) in der Abstandshalterwandung (75) zwischen den Ringflansehen (72,74) des Abstandshalters (70), der eine axial verlaufende Bohrung (71) aufweist, deren Durchmesser größer als der Außendurchmesser der Ventilstange (60) ist, wobei der Außendurchmesser des Abstandshalters (70) in dessen Mittelteil kleiner als der Innendurchmesser des Ventilkarials (50) ist und der die Ventilstange (60) umgebende Abstandshalter (70) sich auf dieser über eine Länge erstreckt, die wenigstens der Strecke entspricht, über die sich die Ventilstange (60) bewegt, durch Dichtringe (82, 84) jo zum Abdichten des Ventilkanals (50) gegenüber der Ventilstange (60) und eine aus einer Schulter (58) im Ventilgehäuse (12) für die Anlage eines Dichtrings (82) und einer auf den anderen Dichtring (84) drückenden Scheibe (86) bestehenden Halteeinrichtung (58,86) zum Fixieren der beiden Dichtringe (82, 84) und des Abstandshalters (70) bezüglich des Ventilgehäuses (12) im Ventilkanal (50) in axialer Richtung.

2. Ventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Anzapfkanal (85) im Ventilgehäuse (12) zur Verbindung der zwischen der Scheibe (86) und dem Druckstift (21) liegenden Ventilkammer.

3. Ventil nach Anspruch 1 mit einem Filter im Auslaßstutzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßstutzen (34) eine innere Schulter (39) aufweist, an der der scheibenförmige Filter (38) anliegt, und daß der Schulter (39) benachbarte Ende des Ventilgehäuses (12) über die Kante des scheibenförmigen Filters (38) umgebordelt ist.