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Thermostatisches Ventil mit übertemperatursicherung Die Erfindung
betrifft ein thermostatisches Ventil zur Regelung des Kühlmittelumlaufes bei Brennkraftmaschinen,
das mit einer übertemperatursicherung versehen ist. Derartige, thermostatisch gesteuerte
Ventile enthalten im allgemeinen ein Dehnstoffelement, das einen Ventilteller gegen
die Wirkung einer Schließfeder und entgegen der Strömungsrichtung des Kühlmittels
bei Erreichen einer vorgeschriebenen Temperatur von seinem Ventilsitz abhebt. Eine
Übertemperatursicherung soll dabei die Gefahr der Zerstörung des Motors infolge
Unterbrechung des Kühlmittelzuflusses zum Motor, verursacht durch Ausfall oder Beeinträchtigung
der Regelbewegungen des Dehnstoffelementes, abwenden.
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Es ist eine Thermostatausführung bekannt, bei der in die mechanische
Verbindung zwischen Thermostat und Ventilteller mindestens eine Lötstelle gelegt
ist, die bei Übertemperatur unter der Wirkung det Schließfeder nachgibt, so daß
sich die Feder entspannt und der Durchlaß freigegeben wird. Der Schmelzpunkt des
Verbindungslotes wird dabei so gewählt, daß eine für die Brennkraftmaschine gefährlich
werdende überhitzung des Kühlwassers nicht eintritt. Das vorgeschlagene Lot soll
bei 100' C oder etwas darüber schmelzen.
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Nach einem weiteren Vorschlag ist der Ventilteller in mindestens zwei
konzentrisch liegende Teile oder Ringscheiben geteilt, wobei die innere, durch die
Ventilfeder beeinflußte Ringscheibe durch Schmelznähte mit der Patrone und der äußeren
Ringscheibe verbunden ist.
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Nach einem anderen Vorschlag ist das Federwiderlager durch Schmelznähte
mit dem Thermostatgehäuse verbunden.
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Es ist auch eine Lösung bekannt, bei der an den im Kühlmittelweg vom
Motor nach dem Kühler befindlichen Organen, z. B. an - dem Ventil, Abschmelzstifte,
Stopfen od. dgl. angeordnet sind, die bei überschreitung der kiitischen Temperatur
abschmelzen und unmittelbar oder mittelbar eine genügende öffnung für den Durchtritt
des Kühlmittels zum Kühler freigeben. -
Schließlich ist vorgeschlagen- worden,
den Veiitilteller mit Durchlaßöffnunggen für das Kühlmiftel , z'u versehen,
die durch eine bei überschreitung der zulässigen Kühlwassertemperätur schmelzelide-thetntciz.
plastische Masse verschlossen sind, wobei. - die--thei moplastische Masse
als zus2nimenhängende Füllung eines ringschalenförmigen Hohlraumes sämtliche öffnungen
des Ventiltellers abdeckt.
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Die genannten Konstruktionen erfordern sämtlich einen zusätzlichen
Arbeitsaufwand bei der Montage sowie eine vermeidbar große Anzahl von Einzelteilen.
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Damit bei eventuellem Schadhaftwerden des Dehnstoffelementes und der
sich daraus ergebenden Temperaturerhöhung der Durchfluß zum Kühler freigegeben wird,
wird erTindungsgemäß vorgeschlagen, den gesamten Ventilteller aus einem Werkstoff
herzustellen, der oberhalb der an der Einbaustelle des thermostatischen Ventils
höchst zulässigen Betriebstemperatur seine Formbeständigkeit durch Erreichen seiner
Erweichungstemperatur verliert. Der Werkstoff kann dabei so ausgewählt werden, daß
seine Erweichungstemperatur 20 bis 50' C oberhalb der Temperatur lieA bei
der das thermostatische Ventil geprüft wird. Thermoplastische. Kunststoffe sind
hierfür besonders geeignet. Die gestellten Forderungen werden von einem Kunststoff
aus der Gruppe der linearen, hochkristallinem Acetal-Mischpolymerisate erfüllt.
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Durch die Erfindung wird die Anzahl der Einzelteile gegenüber -einem
Thermostaten ohne übertemperatursicheriung nicht vergrößert und die Montage nicht
erschwert. Die Herstellung des Ventiltellers aus Kunststoff kann sogar eine Verbilligung
des gesamten Thermostatventils zur Folge haben. Mit der Verwendung von Kunststoff
als Werkstoff für den 'Venfilteller können gleichzeitig galvanische Ströme unterbunden
und Ablagerungen aus dem Kühlmittel an den Dichtflächen des Ventiltellers vermieden
werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt.
Ab
b. 1 zeigt im Querschnitt ein betriebsbereites thermostatisches Ventil mit einem
Kunststoff-Ventilteller gemäß der Erfindung; Ab b. 2 zeigt dasselbe thermostatische
Ventil im vergrößerten Maßstab, wobei infolge Versagens des thermostatischen Elementes
und örtlichem Temperaturanstieg bis über die Erweichungstemperatur des Kunststoffes
der Ventilteller seine ursprüngliche Form verloren hat; A b b. 3 zeigt den
Ventilteller der A b b. 2 in der Draufsicht.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein ringscheibenförmiger
Ventilteller 1 aus dem vorhererwähnten Werkstoff (Kunststoff) mittels Preßsitz
oder Schiebesitz mit dem Halsteil 2 a des thermostatischen Elementes 2 verbunden,
wobei sich der Ventilteller mit seiner Unterseite gegen einen Bund des Halsteiles,
der gleichzeitig oberes Widerlager der Schließfeder 3 ist, legt. In geringem
Abstand von der Oberseite des Ventiltellers weist das Halsteil eine Durchmessererweiterung
auf, die im Fall einer Verbindung des Ventiltellers mit dem Halsteil mittels Schiebesitz
dessen geringe axiale Verschiebbarkeit nach oben begrenzt. Das thermostatische Element
mit dem Ventilteller ist wie üblich in einem gestellartigen Gehäuse 4 angeordnet,
wobei sich an einen kreisringförmigen Halteflansch nach oben ein kegeliger Ventilsitzring
anschließt. Der Ventilsitzring wird nach oben'von einer Brücke überwölbt, in deren
Mitte sich das Widerlager für den Stößel des thermostatischen: Elementes befindet.
Eine sich nach unten erstreckende überbrückung des Ventilsitzringes bildet das untere
Widerlager der Schließfeder 3. Der Kühlmittelstrom ist von unten nach oben
gerichtet. Bei Erwärmung des dehnstoffgefüllten thermostatischen Elementes wird
der Stößel aus dem Element verdrängt; er bewirkt ein Abheben des Ventiltellers von
seinem Sitz entgegen der Strömungsrichtung und gegen den Druck der Schließfeder.
Bei normaler Betriebstemperatur und in einem bestimmten Bereich darüber ist der
aus Kunststoff 'bestehende Ventilteller formbeständig. Bei einem weiteren Temperaturanstieg
büßt der Ventilteller seine Formbeständigkeit ein, so daß der Kühlmittelkreislauf
bei Versagen des thermostatischen Elementes in genügendem Maße aufrechterhalten
bleibt, weil der Ventilteller - ohne zu schmelzen - eine gewisse Durchflußöffnung
freigibt.
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Bei Defektwerden des Thermostaten, also beim Verschluß der Kühlmittelleitung
vom Motorblock zum Kühler, erwärmt sich das Kühlmittel bei gleichzeitigem Anstieg
des Druckes so lange, bis das oben am Kühler angeordnete überdruckventil sich öffnet.
Das Kühlmittel verdampft bei einer Temperatur entsprechend dem Ansprechdruck des
überdruckventils. Bei dieser erhöhten Temperatur tritt ein Maschinen--schaden noch
nicht ein. Hat sich infolge der Verdampfung die Kühlmittelmenge um einen bestimmten
Betrag verringert, so wird der Motorblock wärmer. Durch Wärmeleitung gelangt die
Wärme vom Motorblock bis zu dem den Thermostaten umgebenden Gehäusestutzen, in dem
das thermostatische Ventil angeordnet ist. Mit zunehmender Erwärmung bis über die
Erweichungstemperatur des Kunststoffes verliert der Ventilteller, vor allem an den
Stellen, an denen er benachbarte Metallteile berührt, seine Formbesländigkeit. Versuche
haben gezeigt, daß eine Erweichung des Ventiltellers an seinem äußeren und an seinem
inneren Rand bereits genügt, einen ausreichenden Durchflußquerschnitt freizugeben.
Sobald der Durchfluß nicht mehr behindert ist, sinkt die Kühlmitteltemperatur wieder
ab und die Gefahr für den Motor ist beseitigt.
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Der Kunststoff ist zweckmäßigerweise so auszuwählen, daß bei einem
Abstellen des warmgelaufenen Motors- oder bei Leerlauf im Stand des Fahrzeuges die
an der Einbaustelle des Thermostaten durch Wärmeleitung ansteigende Temperatur die
Erweichungstemperatur des Kunststoffes nicht erreicht.
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Das Temperaturintervall des KühÜiüttels, innerhalb dessen ein sicheres
Arbeiten des Thermostaten gefordert wird, erstreckt sich bei Pkw im allgemeinen
von 80 bis 130' C, wobei 80' C die öffnungstemperatur des Thermostaten
und 130' C die Prüftemperatur des Thermostaten ist.
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Bei diesen Betriebsbedingungen hat sich ein Kunststoff bewährt, der
bei etwa 1601 C seine Erweichungstemperatur hat.