DE1245642B - Thermostatic valve with overtemperature protection - Google Patents

Description

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.Thermostatic valve with excess temperature protection The invention relates to a thermostatic valve for regulating the coolant circulation in internal combustion engines, which is provided with an excess temperature fuse. Such, thermostatically controlled Valves generally contain an expansion element that a valve disc against the action of a closing spring and against the direction of flow of the coolant lifts off its valve seat when a prescribed temperature is reached. One Overtemperature protection should thereby reduce the risk of destruction of the motor as a result Interruption of the coolant flow to the engine, caused by failure or impairment of the regular movements of the expansion element.

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.A thermostat design is known in which at least one soldering point is placed in the mechanical connection between the thermostat and the valve head, which yields at excess temperature under the action of the closing spring, so that the spring relaxes and the passage is released. The melting point of the connecting solder is chosen so that overheating of the cooling water, which could become dangerous for the internal combustion engine, does not occur. The suggested solder is said to melt at 100 ° C or a little above.

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.According to another suggestion, the valve disk is in at least two concentrically lying parts or annular disks divided, with the inner, through the Valve spring influenced washer by fusion seams with the cartridge and the outer one Ring washer is connected.

Nach einem anderen Vorschlag ist das Federwiderlager durch Schmelznähte mit dem Thermostatgehäuse verbunden.According to another proposal, the spring abutment is made by fusion seams connected to the thermostat housing.

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.A solution is also known in which the organs located in the coolant path from the engine to the radiator, e.g. B. at - od the valve Abschmelzstifte, stoppers or the like are arranged, the melt in excess of the kiitischen temperature and directly or indirectly release a sufficient opening for the passage of the coolant to the radiator... - Finally, it has vorgeschlagen-, which thetntciz schmelzelide-Veiitilteller with the Durchlaßöffnunggen for Kühlmiftel, z'u provided by a case of exceeding the permissible Kühlwassertemperätur. plastic mass are closed, wherein. - The thermoplastic mass as a contiguous filling of an annular shell-shaped cavity covers all the openings of the valve disk.

Die genannten Konstruktionen erfordern sämtlich einen zusätzlichen Arbeitsaufwand bei der Montage sowie eine vermeidbar große Anzahl von Einzelteilen.The constructions mentioned all require an additional one Workload during assembly and an avoidable large number of individual parts.

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.In order for the flow to the cooler to be released in the event of the expansion element becoming damaged and the resulting increase in temperature, it is proposed according to the invention to manufacture the entire valve disk from a material which loses its dimensional stability by reaching its softening temperature above the maximum operating temperature at the installation point of the thermostatic valve . The material can be selected so that its softening temperature is 20 to 50 ° C above the temperature at which the thermostatic valve is tested. Thermoplastic. Plastics are particularly suitable for this. The requirements are met by a plastic from the group of linear, highly crystalline acetal copolymers.

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.With the invention, the number of items compared to one Thermostats without overtemperature protection are not enlarged and the assembly is not difficult. The manufacture of the valve disk from plastic can even be cheaper of the entire thermostatic valve. With the use of plastic As a material for the valve plate, galvanic currents can be prevented at the same time and deposits from the coolant on the sealing surfaces of the valve disk are avoided will.

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.An exemplary embodiment is shown in the drawing. From b. 1 shows in cross section an operational thermostatic valve with a plastic valve disk according to the invention; From b. 2 shows the same thermostatic valve on an enlarged scale, the valve disk having lost its original shape as a result of the failure of the thermostatic element and a local rise in temperature up to above the softening temperature of the plastic; A b b. 3 shows the valve disk of A b b. 2 in plan view.

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.In the illustrated embodiment, an annular disk-shaped valve disk 1 made of the aforementioned material (plastic) is connected to the neck part 2 a of the thermostatic element 2 by means of a press fit or sliding fit, the valve disk with its underside against a collar of the neck part, which is also the upper abutment of the closing spring 3 is, lays. At a small distance from the upper side of the valve disk, the neck part has an enlarged diameter which, if the valve disk is connected to the neck part by means of a sliding seat, limits its slight axial displaceability upwards. The thermostatic element with the valve plate is arranged as usual in a frame-like housing 4, a conical valve seat ring adjoining an annular retaining flange at the top. The valve seat ring is arched upward by a bridge, in the middle of which the abutment for the tappet of the thermostatic element is located. A downwardly extending bridging of the valve seat ring forms the lower abutment of the closing spring 3. The coolant flow is directed from the bottom up. When the thermostatic element, which is filled with expansion material, is heated, the plunger is displaced from the element; it causes the valve disk to lift from its seat against the direction of flow and against the pressure of the closing spring. At normal operating temperature and in a certain range above this, the plastic valve disc is dimensionally stable. If the temperature rises further, the valve disk loses its dimensional stability, so that the coolant circuit is maintained to a sufficient extent if the thermostatic element fails, because the valve disk - without melting - releases a certain flow opening.

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.If the thermostat becomes defective, i.e. if the coolant line is closed from the engine block to the radiator, the coolant heats up with a simultaneous increase of the pressure until the pressure relief valve located on top of the cooler opens. The coolant evaporates at a temperature corresponding to the response pressure of the pressure relief valve. Machine damage will occur at this increased temperature not a. Has the amount of coolant increased by a certain amount as a result of evaporation If the amount is reduced, the engine block becomes warmer. The Heat from the engine block to the housing socket surrounding the thermostat, in which the thermostatic valve is arranged. With increasing warming up to over The valve disc loses its softening temperature, especially at the Places at which it touches neighboring metal parts, its shape. try have shown that a softening of the valve head on its outer and on its inner edge is already sufficient to release a sufficient flow cross-section. As soon as the flow is no longer obstructed, the coolant temperature drops again and the danger to the engine is eliminated.

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.The plastic is expediently selected so that with one Switch off the warmed-up engine or, when the vehicle is idling, the at the place of installation of the thermostat due to heat conduction increasing temperature the Softening temperature of the plastic not reached.

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.The temperature range of the KühÜiüttels, within which a safe operation of the thermostat is required, extends in cars generally from 80 to 130 ° C, 80 ° C is the opening temperature of the thermostat and 130 ° C is the test temperature of the thermostat.

Bei diesen Betriebsbedingungen hat sich ein Kunststoff bewährt, der bei etwa 1601 C seine Erweichungstemperatur hat.Under these operating conditions, a plastic that has its softening temperature at around 1601 C has proven itself.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Thermostatisches Ventil mit übertemperatursicherung für die Regelung des Kühlmittelkreislaufes von Brennkraftmaschinen, bei dem ein Dehnstoffelement den Ventilteller gegen die Wirkung einer Schließfeder und entgegen der Strömungsrichtung des Kühlmittels bei Erreichen einer vorgeschriebenen Temperatur von seinem Ventilsitz abhebt, und bei dem Mittel vorgesehen sind, die oberhalb der höchstzulässigen Betriebstemperatur des thermostatischen Ventils ihre Formbeständigkeit verlieren und den Durchfluß zum Kühler freigeben, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Ventilteller (1) aus einem Werkstoff besteht, der oberhalb der an der Einbaustelle des thennostatischen Ventils höchstzulässigen Betriebstemperatur seine Formbeständigkeit durch Erreichen seiner Erweichungstemperatur verliert. Claims: 1. Thermostatic valve with excess temperature protection for the regulation of the coolant circuit of internal combustion engines, in which an expansion element lifts the valve disk against the action of a closing spring and against the flow direction of the coolant when a prescribed temperature is reached from its valve seat, and in which means are provided, which is above the maximum permissible operating temperature of the thermostatic valve lose its dimensional stability and release the flow to the radiator, d a d u rch g e k hen -zeichnet that the valve plate (1) consists of a material, the maximum permissible above the at the installation location of the thennostatischen valve Operating temperature loses its dimensional stability by reaching its softening temperature. 2. Thermostatisches Ventil nach Ansprach 1, d adurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller aus -einem thermoplastischen Kunststoff aus der Gruppe der linearen hochkristallinen Acetal-Mischpolymerisate besteht. In Betracht gezogene Druckschriften-Deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1773 945, 1776614. 2. Thermostatic valve according spoke 1, d ABy characterized in that the valve plate consists of -this thermoplastic material from the group of linear highly crystalline acetal copolymers. Considered publications - German utility model No. 1773 945, 1776614.