DE102018207582A1 - Ventil zum Kontrollieren eines Massenstroms in Abhängigkeit einer Temperatur des Massenstroms - Google Patents

Ventil zum Kontrollieren eines Massenstroms in Abhängigkeit einer Temperatur des Massenstroms Download PDF

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Abstract

Ventil (5) zum Kontrollieren eines Massenstroms (ν̇, ν̇') in Abhängigkeit einer Temperatur des Massenstroms (ν̇, ν̇'), wobei das Ventil (5) aufweisend ist, ein Gehäuse (6) mit wenigstens einer Einlassöffnung, wenigstens einer Auslassöffnung und wenigstens einem Strömungskanal (7) zwischen der wenigstens einen Einlassöffnung und der wenigstens einen Auslassöffnung und eine in dem wenigstens einen Strömungskanal (7) angeordnete Ventilblende (1), bei dem die Ventilblende (1) eine schraubenförmige Blendenfeder (3) aufweist, wobei die Blendenfeder (3) zwischen einer ersten Blendenfederstellung mit voneinander wenig beabstandeten Windungen, insbesondere aneinander anliegenden Windungen, in der die Blendenfeder (3) eine kleine Blendenöffnung aufweist, und einer zweiten Blendenfederstellung mit voneinander weit beabstandeten Windungen, in der die Blendenfeder (3) eine große Blendenöffnung aufweist, verformbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Kontrollieren eines Massenstroms in Abhängigkeit einer Temperatur des Massenstroms, wobei das Ventil aufweisend ist: ein Gehäuse mit wenigstens einer Einlassöffnung, wenigstens einer Auslassöffnung und wenigstens einem Strömungskanal zwischen der wenigstens einen Einlassöffnung und der wenigstens einen Auslassöffnung und eine in dem wenigstens einen Strömungskanal angeordnete Ventilblende.
  • Aus dem Dokument DE 10 2006 052 296 A1 ist ein thermostatisches Ventil bekannt zur Regelung eines Massenstromes in Abhängigkeit der Temperatur des Massenstromes, insbesondere Rücklauftemperaturbegrenzungsventil, mit einem Gehäuse, welches eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung aufweist, mit einer Durchlassöffnung, welche die Einlassöffnung und die Auslassöffnung verbindet, mit einem an der Durchlassöffnung angeordneten Ventilsitz, welcher mit einem Ventilelement verschließbar ist, bei dem das Ventilelement in einer Kammer zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung vorgesehen ist, und bei dem an dem Ventilelement ein Kraftspeicherelement angreift, welches in eine erste Bewegungsrichtung wirkt und das Ventilelement in einer Ausgangsposition positioniert und bei dem an dem Ventilelement zumindest ein thermisches Stellglied aus einer Formgedächtnislegierung angreift, welches eine der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzte Wirkrichtung aufweist und temperaturabhängig eine Stellbewegung auf das Ventilelement entgegen dem zumindest einen Kraftspeicherelement bewirkt, sobald die Stellkraft des thermischen Stellgliedes größer als die des Kraftspeicherelementes ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Ventil baulich und/oder funktional zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird gelöst mit einem Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das Ventil kann zur Anordnung in einem Kraftfahrzeug dienen. Das Kraftfahrzeug kann ein PKW, ein Omnibus, ein LKW oder ein NKW sein. Das Ventil kann zur Anordnung in einem Kühlmittelkreislauf dienen. Das Ventil kann zur Anordnung in einem Schmiermittelkreislauf dienen. Das Ventil kann zur Anordnung in einem Hydraulikkreislauf dienen. Das Ventil kann zum Regeln oder Steuern des Massenstroms dienen. Das Ventil kann ein temperaturregelndes und/oder temperaturgeregeltes Ventil sein. Das Ventil kann einen Temperaturfühler und/oder ein Stellglied aufweisen. Das Ventil kann ein thermostatisches Ventil sein, also ein Thermostatventil. Das Gehäuse kann einen einlassöffnungsseitigen Anschluss und/oder einen auslassöffnungsseitigen Anschluss aufweisen. Das Gehäuse kann aus mehreren miteinander fest verbundenen Teilen hergestellt sein. Das Gehäuse kann einteilig hergestellt sein. Die Ventilblende kann bei einer Herstellung des Gehäuses in dem Strömungskanal angeordnete sein. Das Ventil kann eine Strömungskanallängsachse aufweisen. Die Ventilblende kann eine Blendenlängsachse aufweisen. Die Ventilblende kann mit ihrer Blendenlängsachse koaxial zur Strömungskanallängsachse angeordnet sein.
  • Die Ventilblende kann zur Anordnung in einem Strömungsmedium dienen. Die Ventilblende kann eine Blendenlängsachse aufweisen. Die Ventilblende kann zur Anordnung mit ihrer Blendenlängsachse koaxial zu einer Strömungskanallängsachse dienen. Die Ventilblende kann eine Blendenöffnung aufweisen, deren Querschnittsfläche kleiner als eine Querschnittsfläche des Strömungskanals ist und die den Strömungskanal damit verengt. Die Ventilblende kann eine Blendenöffnung aufweisen, deren Querschnittsfläche sehr viel größer ist ihre Erstreckung in axialer Richtung. Ein Durchfluss und ein Druckabfall an der Ventilblende können zumindest annähernd unabhängig von einer Viskosität eines Strömungsmediums sein. Die Ventilblende kann als Bauteil des Ventils dienen. Der Massenstrom kann ein Massenstrom des Strömungsmediums sein. Der Massenstrom kann ein durch den Strömungskanal strömender Massenstrom sein. Die Ventilblende kann dazu dienen, den Massenstrom des Strömungsmediums in Abhängigkeit einer Temperatur des Strömungsmediums zu kontrollieren, wie insbesondere zu regeln oder zu steuern.
  • Das Strömungsmedium kann eine Flüssigkeit sein. Das Strömungsmedium kann ein Kühlmittel sein. Das Strömungsmedium kann ein Schmiermittel sein. Das Strömungsmedium kann eine Hydraulikflüssigkeit sein. Das Strömungsmedium kann Wasser oder wasserbasiert sein. Das Strömungsmedium kann Öl oder ölbasiert sein. Das Strömungsmedium kann eine temperaturabhängige Viskosität aufweisen. Eine dynamische Viskosität des Strömungsmediums kann steigender Temperatur abnehmen.
  • Soweit nicht anders angegeben oder es sich aus dem Zusammenhang nicht anders ergibt, beziehen sich die Angaben „axial“, „radial“ und „in Umfangsrichtung“ auf eine Erstreckungsrichtung einer Blendenlängsachse und/oder Strömungskanallängsachse. „Axial“ entspricht dann einer Erstreckungsrichtung der Blendenlängsachse und/oder Strömungskanallängsachse. „Radial“ ist dann eine zur Erstreckungsrichtung der Blendenlängsachse und/oder Strömungskanallängsachse senkrechte und sich mit der Drehachse schneidende Richtung. „In Umfangsrichtung“ entspricht dann einer Kreisbogenrichtung um die Strömungskanallängsachse.
  • Die Blendenfeder kann eine Druckfeder sein. Die Blendenfeder kann in einer zusammengedrückten Blendenfederstellung eine Rückstellkraft aufweisen. Die Blendenfeder kann aus einem Federstahl hergestellt sein. Die Blendenfeder kann an dem Konusabschnitt als dreidimensionale Spirale ausgeführt sein. Die Blendenfeder kann an dem Konusabschnitt Windungen mit abnehmendem und/oder zunehmendem Windungsdurchmesser aufweisen. Die Blendenfeder kann in der ersten Blendenfederstellung zusammengedrückt sein. Die Blendenfeder kann in der ersten Blendenfederstellung auf Block zusammengedrückt sein. Die Blendenfeder kann in der zweiten Blendenfederstellung nicht oder weniger als in der ersten Blendenfederstellung zusammengedrückt sein.
  • Der Konusabschnitt kann eine erstes Ende und ein zweites Ende aufweisen. Die Blendenfeder kann an kann an dem ersten Ende des Konusabschnitts einen großen Blendenfederdurchmesser und an dem zweiten Ende des Konusabschnitts einen kleinen Blendenfederdurchmesser aufweisen. Der Konusabschnitt der Blendenfeder kann doppelkonusförmig ausgeführt sein. Der Konusabschnitt kann einen ersten Endabschnitt, einen zweiten Endabschnitt und einen zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt angeordneten Mittelabschnitt aufweisen. Die Blendenfeder kann an kann an dem ersten Endabschnitt und an dem zweiten Endabschnitt des Konusabschnitts einen großen Blendenfederdurchmesser und an dem Mittelabschnitt des Konusabschnitts einen kleinen Blendenfederdurchmesser aufweisen.
  • Die Ventilblende kann zum Verformen der Blendenfeder eine Betätigungsfeder aufweisen. Die Betätigungsfeder kann eine Schraubenfeder sein. Die Betätigungsfeder kann eine zylindrische Schraubenfeder sein. Die Betätigungsfeder kann eine Druckfeder und/oder eine Zugfeder sein. Die Betätigungsfeder kann aus einer Formgedächtnislegierung hergestellt sein. Die Betätigungsfeder kann einen dem großen Blendenfederdurchmesser zumindest annähernd entsprechenden Betätigungsfederdurchmesser aufweisen. Die Blendenfeder und die Betätigungsfeder können in Reihenschaltung angeordnet sein.
  • Die Formgedächtnislegierung kann temperaturabhängig in zwei unterschiedlichen Kristallstrukturen und/oder Phasen vorliegen. Die Formgedächtnislegierung kann in einer Hochtemperaturphase und/oder in einer Niedrigtemperaturphase vorliegen. Die Hochtemperaturphase und/oder die Niedrigtemperaturphase können in einem Zweiwegeffekt durch Temperaturänderung ineinander übergehen. Die Phasenumwandlung kann unabhängig von einer Geschwindigkeit der Temperaturänderung unabhängig sein. Die Betätigungsfeder kann durch thermomechanische Behandlungszyklen trainiert sein. Die Betätigungsfeder kann durch Abstimmung von Einsatztemperaturen sowie Optimierung von Effektgrößen trainiert sein. Die Formgedächtnislegierung kann einen Kryowerkstoff aufweisen. Die Formgedächtnislegierung kann Nickel-Titan, Nitinol (NiTi) und/oder Nickel-Titan-Kupfer (NiTiCu) aufweisen.
  • Die Betätigungsfeder kann bei einer vorbestimmten ersten Temperatur eine große Länge aufweisen. Die Betätigungsfeder kann bei einer vorbestimmten ersten Temperatur hohe Steifigkeit aufweisen. Die vorbestimmte erste Temperatur kann eine hohe Temperatur sein, bei der die Formgedächtnislegierung in der Hochtemperaturphase vorliegt. Die hohe Temperatur kann eine Temperatur sein, bei das Strömungsmedium mit einem geringen Massenstrom strömen soll. Die vorbestimmte erste Temperatur kann eine niedrige Temperatur sein, bei der die Formgedächtnislegierung in der Niedrigtemperaturphase vorliegt. Die niedrige Temperatur kann eine Temperatur sein, bei das Strömungsmedium mit einem geringen Massenstrom strömen soll. Wenn die Betätigungsfeder eine große Länge und/oder eine hohe Steifigkeit aufweist, kann die Blendenfeder in die erste Blendenfederstellung verformt sein.
  • Die Betätigungsfeder kann bei einer vorbestimmten zweiten Temperatur eine geringe Länge aufweisen. Die Betätigungsfeder kann bei einer vorbestimmten ersten Temperatur niedrige Steifigkeit aufweisen. Die vorbestimmte zweite Temperatur kann eine niedrige Temperatur sein, bei der die Formgedächtnislegierung in der Niedrigtemperaturphase vorliegt. Die niedrige Temperatur kann eine Temperatur sein, bei das Strömungsmedium mit einem großen Massenstrom strömen soll. Die vorbestimmte zweite Temperatur kann eine hohe Temperatur sein, bei der die Formgedächtnislegierung in der Hochtemperaturphase vorliegt. Die hohe Temperatur kann eine Temperatur sein, bei das Strömungsmedium mit einem großen Massenstrom strömen soll. Wenn die Betätigungsfeder eine geringe Länge und/oder eine niedrige Steifigkeit aufweist, kann die Blendenfeder in die zweite Blendenfederstellung verformt sein.
  • Die Ventilblende kann eine adaptive Ventilblende sein. Eine adaptive Ventilblende kann eine Ventilblende sein, deren Querschnittsfläche ihrer Blendenöffnung variabel ist. Eine adaptive Ventilblende kann eine Ventilblende sein, deren Querschnittsfläche ihrer Blendenöffnung an ein Strömungsmedium anpassbar ist. Eine adaptive Ventilblende kann eine Ventilblende sein, deren Querschnittsfläche ihrer Blendenöffnung an eine Temperatur eines Strömungsmediums anpassbar ist. Eine adaptive Ventilblende kann eine Ventilblende sein, deren Querschnittsfläche ihrer Blendenöffnung selbständig anpassbar ist. Eine adaptive Ventilblende kann eine Ventilblende sein, deren Querschnittsfläche ihrer Blendenöffnung ohne gesonderte Aktuatorik selbständig anpassbar ist. Die Betätigungsfeder kann als Temperaturfühler und/oder als Stellglied dienen.
  • Die Ventilblende kann eine Zentralöffnung aufweisen. Die Zentralöffnung kann einen von einer Blendenfederstellung zumindest annähernd unabhängigen Blendenöffnungsanteil bilden. Die Zentralöffnung kann zumindest annähernd unabhängig von einer Blendenfederstellung geöffnet sein. Die Zentralöffnung kann dazu dienen, einen vorbestimmten Mindestmassenstrom zu gewährleisten. Die Zentralöffnung kann mithilfe des kleinen Blendenfederdurchmessers begrenzt sein.
  • Die Begriffe „kleine Blendenöffnung“ und „große Blendenöffnung“ sind vorliegend relativ zueinander zu verstehen. Die Begriffe „große Länge“ und „geringe Länge“ sind vorliegend relativ zueinander zu verstehen. Die Begriffe „hohe Steifigkeit“ und „niedrige Steifigkeit“ sind vorliegend relativ zueinander zu verstehen. Die Begriffe „niedrige Temperatur“ und „hohe Temperatur“ sind vorliegend relativ zueinander zu verstehen. Die Begriffe „geringer Massenstrom“ und „großer Massenstrom“ sind vorliegend relativ zueinander zu verstehen. Die Begriffe „wenig beabstandet“ und „weit beabstandet“ sind vorliegend relativ zueinander zu verstehen. Eine „vorbestimmter“ Temperatur, eine „vorbestimmte“ Blendenöffnung oder ein „vorbestimmter“ Mindestmassenstrom kann eine Temperatur, eine Blendenöffnung oder ein Mindestmassenstrom sein, die/der einen spezifischen, auf einen jeweiligen Anwendungsfall angepassten Wert aufweist.
  • Das Gehäuse kann einen Aufnahmeabschnitt mit einem gegenüber dem Strömungskanal erweiterten Querschnitt und zwei axialen Abstützflächen aufweisen. Die axialen Abstützflächen können jeweils eine Kreisringform aufweisen. Die Abstützflächen können den Aufnahmeabschnitt in axialer Richtung begrenzen. Die Ventilblende kann an dem Aufnahmeabschnitt axial fixiert aufgenommen sein. Die Blendenfeder und die Betätigungsfeder können zwischen den axialen Abstützflächen aufgenommen sein. Die Blendenfeder kann sich an einer der axialen Abstützflächen und an der Betätigungsfeder abstützen. Die Betätigungsfeder kann sich an der Blendenfeder und an der anderen der axialen Abstützflächen abstützen.
  • Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
  • Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine adaptive Hydraulikblende Variante „Federn“. Mithilfe einer doppelkonischen Metallfeder und einer Schraubenfeder aus einer Formgedächtnislegierung kann ein Ventil generiert werden, welches eine bereits vorhandene Hydraulikblende/Blenden in einem Kühlwasserkreislauf mit adaptiver Blenden ersetzen kann. Beispielsweise kann bei einem Einsatzfall in einem Hydraulikkreislauf Hydrauliköl in einer Hydraulikleitung erwärmen und die Feder aus der Formgedächtnislegierung kann die doppelkonische Metallfeder komprimieren. Damit kann der kleinste Durchmesser entstehen, wodurch das Medium fließt. Dieser Durchmesser kann sich aus dem geringsten Durchmesser der doppelkonischen Metallfeder in der Mitte dieser ergeben. Wenn bei „hoher“ Temperatur die geringste Viskosität des Mediums vorliegt, kann in diesem Zustand der geringste Blendendurchmesser und somit der geringste resultierende Volumenstrom des Mediums benötigt werden. Sinkt nun die Temperatur, kann die Kraft der Metallfeder überwiegen, wobei zusätzlich eine anliegende hydraulische Kraft hinzukommen kann, und die Feder aus der Formgedächtnislegierung kann komprimiert werden. Dabei kann sich die Metallfeder ausdehnen, sodass zusätzlich Öl zwischen den Windungen der Feder fließen kann. Damit kann sich ein größerer Blendendurchmesser ergeben, welcher bei der „größeren“ Viskosität des Öls bei „geringer“ Temperatur erforderlich sein kann. Wenn sich die Federn direkt in der Hydraulikleitung befinden, kann die Feder aus der Formgedächtnislegierung von dem vorhanden Medium umströmt und damit durch dieses erhitzt beziehungsweise abgekühlt werden. Eine Kraft der Formgedächtnislegierung kann für eine Aktuierung verwendet werden. Die vorliegende Feder kann mit dem sogenannten Zwei-Weg-Effekt arbeiten, wobei die Feder sich bei einer definierten Temperatur, beispielsweise bei einer „hohen“ Temperatur, ausdehnen und dabei Arbeit verrichten kann und bei einer anderen definierten Temperatur, beispielsweise bei einer „niedrige“ Temperatur, wieder komprimieren kann, wofür eine externe Rückstellkraft erforderlich ist, hier durch die Metallfeder realisiert. Somit können temperaturbedingte Viskositätsunterschiede automatisch ausgeglichen werden. Die Konstruktion kann direkt in der Hydraulikleitung eingebaut sein, wobei für eine Befestigung der Federn ein etwas größerer Leitungsdurchmesser vorgesehen sein kann, beispielswiese um zweimal den Windungsdurchmesser der Federn größer, und damit durch den entstandenen Überstand der „normalen“ Leitung zur größeren in Position gehalten wird. Somit können sich die Federn gegenseitig und an den Überständen abstützen. Für einen Einsatzfall in einem Kühlkreislauf kann eine Aktivierungsrichtung der Feder aus der Formgedächtnislegierung umgedreht sein, sodass analog bei „niedrigen“ Temperaturen der kleinste Blendendurchmesser und bei „hohen“ Temperaturen der größte Blendendurchmesser vorliegt. Damit kann bei „niedrigen“ Temperaturen die Menge der Kühlflüssigkeit definiert begrenzt und bei hohen Temperaturen erhöht werden.
  • Mit der Erfindung wird ein Bauraumbedarf reduziert. Eine Belegung eines zusätzlichen Kanals ist nicht erforderlich. Eine Integrierbarkeit wird erleichtert oder ermöglicht. Ein Anpassungsbedarf ist reduziert. Eine Integrierbarkeit in ein bereits vorhandenes Gehäuse wird erleichtert oder ermöglicht.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
  • Es zeigen schematisch und beispielhaft:
    • 1 eine adaptive Ventilblende mit einer Betätigungsfeder aus einer Formgedächtnislegierung bei einer hohen Temperatur und großer Länge und einer Blendenfeder mit einem Konusabschnitt mit aneinander anliegenden Windungen,
    • 2 eine adaptive Ventilblende mit einer Betätigungsfeder aus einer Formgedächtnislegierung bei einer niedrigen Temperatur und geringer Länge und einer Blendenfeder mit einem Konusabschnitt mit voneinander beabstandeten Windungen,
    • 3 ein Ventil mit einem Gehäuse und einer adaptiven Ventilblende bei einer hohen Temperatur mit geringem Massenstrom in seitlicher Ansicht,
    • 4 ein Ventil mit einem Gehäuse und einer adaptiven Ventilblende bei einer hohen Temperatur mit geringem Massenstrom in axonometrischer Ansicht,
    • 5 ein Ventil mit einem Gehäuse und einer adaptiven Ventilblende bei einer niedrigen Temperatur mit großem Massenstrom in seitlicher Ansicht und
    • 6 ein Ventil mit einem Gehäuse und einer adaptiven Ventilblende bei einer niedrigen Temperatur mit großem Massenstrom in axonometrischer Ansicht.
    • 1 zeigt eine adaptive Ventilblende 1 mit einer Betätigungsfeder 2 aus einer Formgedächtnislegierung bei einer hohen Temperatur und großer Länge und einer Blendenfeder 3 mit einem Konusabschnitt 4 mit voneinander wenig beabstandeten Windungen, insbesondere mit aneinander anliegenden Windungen.
    • 2 zeigt die Ventilblende mit der Betätigungsfeder 2 bei einer niedrigen Temperatur und geringer Länge und der Blendenfeder 3 mit voneinander weit beabstandeten Windungen.
    • 3 zeigt die Ventilblende 1 in einem thermostatischen Ventil 5 mit einem Gehäuse 6 bei einer hohen Temperatur mit geringem Massenstrom v̇, v̇' in seitlicher Ansicht. 4 zeigt das Ventil 5 bei einer hohen Temperatur mit geringem Massenstrom ν̇, ν̇' in axonometrischer Ansicht. 5 zeigt das Ventil 5 bei einer niedrigen Temperatur mit großem Massenstrom ν̇, ν̇' in seitlicher Ansicht. 6 zeigt das Ventil 5 bei einer niedrigen Temperatur mit großem Massenstrom ν̇, ν̇' in axonometrischer Ansicht.
  • Das Gehäuse 6 weist eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung auf. Zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung weist das Gehäuse 6 einen Strömungskanal 7 auf. Die Ventilblende 1 ist in dem Strömungskanal 7 angeordnet. Zur Aufnahme der Ventilblende 1 weist das Gehäuse 6 einen Aufnahmeabschnitt 8 auf. Das Gehäuse 6 weist an dem Aufnahmeabschnitt 8 einen gegenüber dem Strömungskanal 7 erweiterten Querschnitt und zwei axiale Abstützflächen 9, 10 auf.
  • Die Blendenfeder 3 ist eine aus einem Federstahl hergestellte Druckfeder und weist in einer zusammengedrückten Blendenfederstellung eine Rückstellkraft auf. Der Konusabschnitt 4 ist doppelkonusförmig ausgeführt. Die Blendenfeder 3 ist an dem Konusabschnitt 4 als dreidimensionale Spirale mit abnehmendem und zunehmendem Windungsdurchmesser ausgeführt. Der Konusabschnitt 4 weist einen ersten Endabschnitt 11, einen zweiten Endabschnitt 12 und einen zwischen dem ersten Endabschnitt 11 und dem zweiten Endabschnitt 12 angeordneten Mittelabschnitt 13 auf. Die Blendenfeder 3 weist an kann an dem ersten Endabschnitt 11 und an dem zweiten Endabschnitt 12 des Konusabschnitts 4 einen großen Blendenfederdurchmesser und an dem Mittelabschnitt 13 des Konusabschnitts 4 einen kleinen Blendenfederdurchmesser auf.
  • Die Betätigungsfeder 2 dient zum Verformen der Blendenfeder 3. Die Betätigungsfeder 3 ist eine aus einer Formgedächtnislegierung hergestellte zylindrische Schraubenfeder. Die Betätigungsfeder 3 weist einen dem großen Blendenfederdurchmesser zumindest annähernd entsprechenden Betätigungsfederdurchmesser auf. Die Blendenfeder 3 und die Betätigungsfeder 2 sind in Reihenschaltung angeordnet. Die Blendenfeder 3 und die Betätigungsfeder 2 sind zwischen den axialen Abstützflächen 9, 10 aufgenommen. Die Blendenfeder 3 stützt sich an der axialen Abstützflächen 9 und an der Betätigungsfeder 2 ab. Die Betätigungsfeder 2 stützt sich an der Blendenfeder 3 und an der axialen Abstützflächen 10 ab.
  • Wenn ein Strömungsmedium durch den Strömungskanal 7 strömt, ist die Ventilblende 1 von dem Strömungsmedium und damit mit dessen Temperatur beaufschlagt. Bei der hohen Temperatur des Strömungsmediums weist die Betätigungsfeder 2, wie in 1, 3 und 4 gezeigt, eine große Länge auf, sodass die Blendenfeder 3 auf Block zusammengedrückt ist, die Ventilblende 1 dann eine Blendenöffnung mit einer kleine Querschnittsfläche aufweist und das Strömungsmedium mit einem geringen Massenstrom ν̇, ν̇' strömt. Bei der niedrigen Temperatur des Strömungsmediums weist die Betätigungsfeder 2, wie in 2, 5 und 6 gezeigt, eine geringe Länge auf, sodass die Blendenfeder 3 nicht oder weniger als bei der hohen Temperatur des Strömungsmediums zusammengedrückt ist, die Ventilblende 1 dann eine Blendenöffnung mit einer großen Querschnittsfläche aufweist und das Strömungsmedium mit einem großen Massenstrom ν̇, ν̇' strömt.
  • Die Ventilblende weist eine mithilfe des kleinen Blendenfederdurchmessers begrenzte Zentralöffnung 14 auf, die unabhängig von einer Blendenfederstellung geöffnet ist, einen von einer Blendenfederstellung unabhängigen Blendenöffnungsanteil bildet und damit einen vorbestimmten Mindestmassenstrom gewährleistet.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Ventilblende
    2
    Betätigungsfeder
    3
    Blendenfeder
    4
    Konusabschnitt
    5
    Ventil
    6
    Gehäuse
    7
    Strömungskanal
    8
    Aufnahmeabschnitt
    9
    Abstützfläche
    10
    Abstützfläche
    11
    Endabschnitt
    12
    Endabschnitt
    13
    Mittelabschnitt
    14
    Zentralöffnung
    ν̇, ν̇'
    Massenstrom
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006052296 A1 [0002]

Claims (11)

  1. Ventil (5) zum Kontrollieren eines Massenstroms (ν̇, ν̇') in Abhängigkeit einer Temperatur des Massenstroms (ν̇, ν̇'), wobei das Ventil (5) aufweisend ist, ein Gehäuse (6) mit wenigstens einer Einlassöffnung, wenigstens einer Auslassöffnung und wenigstens einem Strömungskanal (7) zwischen der wenigstens einen Einlassöffnung und der wenigstens einen Auslassöffnung und eine in dem wenigstens einen Strömungskanal (7) angeordnete Ventilblende (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilblende (1) eine schraubenförmige Blendenfeder (3) aufweist, wobei die Blendenfeder (3) zwischen einer ersten Blendenfederstellung mit voneinander wenig beabstandeten Windungen, insbesondere aneinander anliegenden Windungen, in der die Blendenfeder (3) eine vorbestimmte kleine Blendenöffnung aufweist, und einer zweiten Blendenfederstellung mit voneinander weit beabstandeten Windungen, in der die Blendenfeder (3) eine vorbestimmte große Blendenöffnung aufweist, verformbar ist.
  2. Ventil (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenfeder (3) einen Konusabschnitt (4) aufweist.
  3. Ventil (5) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Konusabschnitt (4) doppelkonusförmig ausgeführt ist.
  4. Ventil (5) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilblende (1) zum Verformen der Blendenfeder (3) eine schraubenförmige Betätigungsfeder (2) aus einer Formgedächtnislegierung aufweist.
  5. Ventil (5) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsfeder (2) in dem wenigstens einen Strömungskanal (7) angeordnet ist.
  6. Ventil (5) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenfeder (3) und die Betätigungsfeder (2) in Reihenschaltung angeordnet sind.
  7. Ventil (5) nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsfeder (2) bei einer vorbestimmten ersten Temperatur eine große Länge aufweist und die Blendenfeder (3) in die erste Blendenfederstellung verformt ist.
  8. Ventil (5) nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsfeder (2) bei einer vorbestimmten zweiten Temperatur eine geringe Länge aufweist und die Blendenfeder (3) in die zweite Blendenfederstellung verformt ist.
  9. Ventil (5) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenfeder (3) eine Zentralöffnung (14) aufweist.
  10. Ventil (5) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) einen Aufnahmeabschnitt (8) mit einem gegenüber dem Strömungskanal (7) erweiterten Querschnitt und zwei axialen Abstützflächen (9, 10) aufweist.
  11. Ventil (5) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilblende (1) an dem Aufnahmeabschnitt (8) axial fixiert aufgenommen ist.
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DE102006052296A1 (de) * 2006-09-04 2008-03-06 Otto Egelhof Gmbh & Co. Kg Thermostatisches Ventil zur Regelung eines Massenstromes
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