DE102006044514B4

DE102006044514B4 - Thermostatventil

Info

Publication number: DE102006044514B4
Application number: DE102006044514A
Authority: DE
Inventors: Rolf Habermann; Martin Rosenbecker
Original assignee: ITW Automotive Products GmbH
Current assignee: ITW Automotive Products GmbH
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2011-02-24
Anticipated expiration: 2026-09-22
Also published as: ES2348761T3; DE102006044514A1; WO2008035193A1; US20090250525A1; EP2064467A1; DE602007007967D1; EP2064467B1; US7971797B2

Abstract

Thermostatventil, das ein Ventilglied mit einem Ventilteller und einem ringförmigen, scheibenförmigen Dichtelement in einer Ringnut des Ventiltellers aufweist, wobei eine Ventilfeder das Ventilglied gegen einen Ventilsitz vorspannt und ein temperaturempfindliches Dehnstoffelement das Ventilglied entgegen der Ventilfeder verstellt, dadurch gekennzeichnet, daß das scheibenförmige Dichtelement (24, 24a, 24b, 24c) aus einem in Anwesenheit von Wasser aufquellenden Elastomer, insbesondere EPDM-Material ausgestanzt ist und eine Dicke aufweist, die gleich oder geringfügig kleiner ist als die Breite der Ringnut (18, 18b, 18c), der Ventilteller (14, 14b, 14c) einteilig aus Kunststoff geformt ist und eine Wand der Ringnut (18) mindestens eine Erhebung (20, 20b) und die gegenüberliegende Wand der Nut (18, 18b) eine der Erhebung gegenüberliegende Vertiefung (22, 30) aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Thermostatventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Thermostatventile werden vor allen Dingen in Kühlsystemen bei Brennkraftmaschinen in Automobilen eingesetzt. Sie dienen dazu, den Kühlmittelfluß durch einen Wärmeaustauscher der Brennkraftmaschine zu regeln.
Üblicherweise weisen derartige Thermostatventile einen Ventilteller auf, der von einer Feder in Richtung eines Ventilsitzes vorgespannt ist und der auf der gegenüberliegenden Seite von einem Dehnstoffelement beaufschlagt ist, um den Ventilteller in Abhängigkeit von der Temperatur von dem Ventilsitz abzuheben. Die Dichtung am Ventilsitz erfolgt üblicherweise mit einer Dichtscheibe, die zumeist klemmend zwischen zwei Scheiben des Ventiltellers eingespannt ist. Die Scheiben sind mittels Schrauben gegeneinander gespannt. Die elastomere Dichtscheibe ist üblicherweise separat in Spritzgußformen herstellt oder nach der Zweikomponenten-Spritzgußtechnik formschlüssig an einen Teller angespritzt.
Aus DE 1 600 829 B ist ein thermostatisch gesteuertes Sicherheitsventil bekannt mit einem federbelasteten Verschlussstück, welches mit einem Dehnkörper in Verbindung steht. Das Verschlussstück ist am einen Ende einer in der Verschieberichtung des Verschlussstücks verschiebbar in einem Gehäuse gelagerten Büchse befestigt, die unter der Wirkung der Feder steht und den Dehnkörper enthält.
Aus US 2 095 708 A ist eine Kolbenpumpe bekannt mit einer Dichtungsgestaltung, bei der in Nuten Dichtringe angeordnet sind, deren Durchmesser geringfügig kleiner ist als der der Nuten. Die Dichtringe bestehen aus einem Material, welches bei Vorhandensein von Flüssigkeit aufquillt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Thermostatventil zu schaffen, das einfacher montiert werden kann, insbesondere auf vollautomatischem Wege und das einen geringen Aufwand für das Dichtelement erfordert.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Thermostatventil weist der Ventilteller am Umfang eine Ringnut auf, und das scheibenförmige Dichtelement ist aus einem bei Anwesenheit von Wasser aufquellenden Elastomer, insbesondere aus EPDM-Material ausgestanzt. Es weist eine Dicke auf, die gleich oder geringfügig kleiner ist als die Breite der Ringnut.
Es erfordert einen sehr geringen Aufwand, scheibenförmige Dichtringe aus einem flachen elastomeren Material auszustanzen. Es ist auch recht einfach, derartige Schreiben in eine Nut des Ventiltellers zu praktizieren. Dies kann ohne weiteres auf vollautomatischem Wege stattfinden.
Es versteht sich, daß bei der Montage die Dichtscheibe frei in die Ringnut des Ventilteller greifen muß. Damit jedoch die Dichtscheibe gegen Auszugkräfte sicher in der Ringnut gehalten ist, besteht das Elastomer aus einem Material, das in Anwesenheit von Wasser/Glycol, wie es üblicherweise in Kühlsystemen verwendet wird, aufquillt. EPDM quillt z. B. um etwa 15 Vol.-% auf, wenn es in Kontakt mit Glycol/Wasser gelangt. Diese Volumenvergrößerung reicht aus, um die Dichtscheibe im Ventilteller so festzuspannen, daß die im Betrieb auftretenden Auszugkräfte nicht ausreichen, die Dichtscheibe aus der Ringnut herauszuziehen.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Ventilteller zumindest im Bereich der Ringnut einteilig aus Kunststoff geformt. Es ist daher nicht notwendig, den Ventilteller aus mindestens zwei miteinander zu verschraubenden Scheiben zu fertigen.
Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist der Ventilteller an dem dem Ventilsitz zugekehrten freien Ende am Umfang eine konische Fläche auf, die zur Nut hin divergiert. Über diese Fläche kann die Dichtscheibe besonders leicht in die Ringnut eingebracht werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist eine Wand der Nut mindestens eine Erhebung auf und die gegenüberliegende Wand ist mit einer Vertiefung versehen, die der Erhebung gegenüberliegt. Erhebungen und Vertiefungen können ringförmig sein oder aus mehreren beabstandeten Noppen bzw. Vertiefungen bestehen. Beim Aufquellen des Materials der Dichtscheibe findet ein Formschluß durch die Erhebungen und Vertiefungen statt, wodurch die Auszugkraft noch erhöht wird. Alternativ kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung mindestens eine Bohrung vom freien Ende des Ventiltellers her parallel zur Achse des Ventiltellers geformt werden, welche die Nut überquert. Das scheibenförmige Dichtelement weist mindestens ein Loch auf, dessen Durchmesser kleiner ist als der der Bohrung. Schließlich ist ein Dorn vorgesehen, der in die Bohrung einführbar und durch das Loch des Dichtelements hindurchführbar ist. Der Dorn kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung abtrennbar am Ventilteller angeformt sein. Bei der Montage wird der Dorn durch einen Schlag mit einem Werkzeug vom Ventilteller gelöst und in die Bohrung eingetrieben und legt dabei die Dichtscheibe im Ventilteller fest.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt einen Schnitt durch ein Ventilglied für ein Thermostatventil ohne Dichtelement.
2 zeigt einen vergrößerten Abschnitt 2 nach 1.
3 zeigt das Ventilglied 10 nach 1 mit einem scheibenförmigen Dichtelement.
4 zeigt ein scheibenförmiges Dichtelement im entspannten Zustand in der unteren und eine Aufstülpung des scheibenförmigen Dichtelements in der oberen Darstellung.
5 zeigt einen Teilschnitt durch den Teller eines Ventilglieds und eines Dichtelements.
6 zeigt eine andere Ausführungsform in einem Teilschnitt durch einen Ventilteller eines Ventilglieds.
In den 1 bis 3 ist ein Ventilglied 10 dargestellt, das aus einem Stößel 12 und einem Ventilteller 14 besteht, die einteilig hergestellt sind. Seitliche Ansätze 16 am Ventilteller 14 im Abstand zum Stößel 12 dienen zur Begrenzung einer nicht gezeigten Ventilfeder, mit der das Ventilglied gegen einen nicht gezeigten Ventilsitz gedrückt wird. Derartige Konstruktionen für Thermostatventile sind im Grundsatz allgemein bekannt und sollen daher im einzelnen nicht näher beschrieben werden, ebensowenig wie ein Dehnstoffelement zu Betätigung des Ventilglieds 10.
Wie in 1 und 2 ferner zu erkennen, weist der Ventilteller, der kreisförmig ist, am Umfang eine Ringnut 18 auf. Wie in 2 zu erkennen, weist die eine Wand der Ringnut 18 eine ringförmige Erhebung 20 auf und der Erhebung 20gegenüberliegend in der anderen Wand eine Vertiefung 22. Die Erhebung 20 und die Vertiefung 22 können aus einer Vielzahl beanstandeten diskreten Erhebungen (Noppen) und Vertiefungen (Näpfe) bestehen.
In 3 ist gezeigt, wie ein scheibenförmiges Dichtelement 24 in der Ringnut 18 sitzt. Das scheibenförmige Dichtelement 24 besteht aus einem Elastomer, das in Anwesenheit von Wasser/Glycol aufquillt. Es ist z. B. ein EPDM.
Ein derartiges scheibenförmiges Dichtelement ist z. B. in 4 dargestellt, das mit dem Bezugszeichen 24a versehen ist. Es kann, wie in der oberen Darstellung von 4 gezeigt, aufgestülpt werden. In dieser Konfiguration kann es ohne weiteres von Hand, halb- oder vollautomatisch gemäß den 1 bis 3 in die Ringnut 18 eingebracht werden. Die Dicke der Dichtscheibe 24, 24a ist bei der Montage so bemessen, daß sie gleich oder etwas geringer ist als die Breite der Ringnut 18. Nach dem Aufquellen spannt sich die Dichtscheibe 24, 24a in der Ringnut 18 ein, wobei über die Erhebung 20 und die Vertiefung 22 ein Formschluß hergestellt wird, wodurch die Dichtscheibe 24, 24a sicher in der Ringnut 18 gehalten ist.
Damit die Dichtscheibe 24, 24a leichter in die Ringnut 18 eingebracht werden kann, ist der Ventilteller 14 zum freien Ende hin, am Umfang mit einer konischen Fläche 26 versehen, die zum Stößel 12 hin divergiert.
In 5 ist gegenüber 1 und 3 eine an der Ausführungsform eines Ventiltellers 14a gezeigt, mit einer Ringnut 18d zur Aufnahme einer Dichtscheibe 24b. Letztere gleicht der Dichtscheibe 24 bzw. 24a der anderen Figuren. Man erkennt, daß ebenfalls Erhebungen 20b in der einen Wand der Ringnut 18b geformt sind. Den Erhebungen gegenüber liegen Bohrungen 30, die vom freien Ende her in den Ventilteller 14b vom freien Ende her eingebracht sind. Beim Aufquellen der Dichtscheibe 14b tritt auch Material in die Bohrung 30 ein und wird dadurch formschlüssig in der Ringnut 18b festgehalten.
In der Ausführungsform nach 6 ist ein Ventilteller 14c vom freien Ende her mit mindestens einer Bohrung 32 versehen, welche parallel zur Achse des Ventiltellers 14c verläuft und die Ringnut 18c überquert. Die Dichtscheibe 14, 20c ist mit einem Loch 36 versehen, das in seinem Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung 32. Der Ventilteller 14c wird durch Spritzformung hergestellt. Gleichzeitig wird mit diesem ein Dorn 38 geformt, der an der Bohrung 32 abtrennbar mit dem Ventilteller 14c verbunden ist. Nach Montage der Dichtscheibe 24c in der oben beschriebenen Art und Weise wird mit Hilfe eines Schlagwerkzeugs der Dorn 38 vom Ventilteller 14c getrennt und durch das Loch 36 und in die Bohrung 32 eingetrieben, um die Dichtscheibe 24c sicher im Ventilteller 14c gegenüber Auszugskräften zu halten.

Claims

Thermostatventil, das ein Ventilglied mit einem Ventilteller und einem ringförmigen, scheibenförmigen Dichtelement in einer Ringnut des Ventiltellers aufweist, wobei eine Ventilfeder das Ventilglied gegen einen Ventilsitz vorspannt und ein temperaturempfindliches Dehnstoffelement das Ventilglied entgegen der Ventilfeder verstellt, dadurch gekennzeichnet, daß das scheibenförmige Dichtelement (24, 24a, 24b, 24c) aus einem in Anwesenheit von Wasser aufquellenden Elastomer, insbesondere EPDM-Material ausgestanzt ist und eine Dicke aufweist, die gleich oder geringfügig kleiner ist als die Breite der Ringnut (18, 18b, 18c), der Ventilteller (14, 14b , 14c) einteilig aus Kunststoff geformt ist und eine Wand der Ringnut (18) mindestens eine Erhebung (20, 20b) und die gegenüberliegende Wand der Nut (18, 18b) eine der Erhebung gegenüberliegende Vertiefung (22, 30) aufweist.
Thermostatventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (14, 14b, 14c) an dem dem Ventilsitz zugekehrten freien Ende am Umfang eine konische Fläche (26, 26b, 26c) aufweist, die zur Nut (18, 18b, 18c) hin divergiert.
Thermostatventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebung und die Vertiefung ringförmig sind.
Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung eine Bohrung (30) aufweist, die vom freien Ende des Ventiltellers (14b) her eingebracht ist.
Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vom freien Ende des Ventiltellers (14c) her mindestens eine Bohrung (32) parallel zur Achse des Ventiltellers (14c) geformt ist, welche die Nut (18c) überquert, das scheibenförmige Dichtelement (24c) mindestens ein Loch (36) aufweist, dessen Durchmesser kleiner ist als der der Bohrung (32) und ein Dorn (38) vorgesehen ist, der in die Bohrung (32) einführbar und durch das Loch (36) hindurchführbar ist.
Thermostatventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (38) an den Ventilteller (14c) abtrennbar angeformt ist.