DE1523307A1 - Umgekehrt wirkender Thermostat - Google Patents
Umgekehrt wirkender ThermostatInfo
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Description
The Bole Valve Company, 6201 Qakton Street,
.Morton Grove, Illinois
Umgekehrt wirkender Thermostat
Biese Erfindung bezieht sich auf einen umgekehrt wirkenden Thermostaten zum Steuern des Kühlmittelstromes durch
einen Verbrennungsmotor und insbesondere auf einen Doppeldurchlassr-Thermostaten
mit verbesserten Jüichtungs- und Steuereigenschaften.
Die beiden Haupteigenschaften, die bei einem .Fahrzeugthermostaten
erwünscht sind, sind geringer Leckverlust und hone Steuerleistung. Die Notwendigkeit für das Merkmal
eines geringen -Leckverlustes steht in Verbindung mit dem Wunsch, zu ermöglichen, dass ein gerade gestarteter
Motor seine Betriebstemperatur so schnell wie
möglich
BAD
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möglich erreicht. Um das zu erreichen, ist ein Thermostat vorgesehen, um die Wirkung des Kühlsystems während
der Aufheizperidoe zu hemmen. £s ist daher verständlich,
dass, wenn ein iieckverlust zu-gelassen und dem Kühlmittel
tatsächlich die Möglichkeit gegeben wird, zu diesem Zeitpunkt umzulaufen, der Thermostat in einer
seiner Grundaufgaben versagt hat.
Während beim Aufheizen ein niedriger Leckverlust eine
erwünschte Eigenschaft ist, ist gleichzeitig eine hohe Steuerleistung notwendig. Der Motor muss während einer
Anlaufperiode nicht nur warm gehalten werden, sondern
er muss auch kühl gehalten werden, wenn die Betriebstemperatur erreicht worden ist. Diese letzte Anforderung
bedeutet, dass der Thermostat hoch empfindlich sein muss, um bei einer vorbestimmten Temperaturhöhe geöffnet zu
werden.
Zwei Arten von Thermostaten wurden zum Erreichen der obigen Ziele entwickelt. Diese sind in der Technik als
Ventil- und als Drosselthermostaten bekannt.
Der Ventilthermostat verwendet im allgemeinen ein einziges Ventilelement, das so konstruiert ist, dass es
gegen 909846/0312
gegen die Richtung des StrÖmungsmittelstromes in Abhängigkeit von der ansteigenden Anlagentemperatur
angehoben wird. Der Hauptvorteil dieser Konstruktion ist der geringe Leckverlust, der während der Aufwärmzeit
des Motors zu erwarten ist. Dieses Ergebnis
rührt direkt von der Tatsache her, dass Strömungsmitteldruck in der Kühlanlage so geleitet wird, dass
er den Thermostaten achliesst und die Dichtungseigenschaft
verbessert.
Wahrend jedoch der Strömungsmitteldruck das Aufsetzen
eines Ventilthermostaten unterstützt, ist er in gleichem
Masse und entgegengesetzt nachteilig während des Abhebens. Das hängt von der Tatsache ab, dass am Ventilkopf
aufgenommener Strömungsmitteldruck die zum Abheben erforderliche Warmekraft ändert. Es kann daher
festgestellt werden, dass, da der Strömungsmitteldruck in einer Fahrzeugkühlanlage dazu neigt, unvorherbestimmbar
uu sein, keine hohen Steuereigensctieften von einem
Ventilthermostaten erwartet werden können.
Der Drosselthermostat beseitigt dieses in der Steuerung dadurch, dass eine Hälfte des Drosselventils in die Richtung
des Strömun^smittelstromes schwingt, um die andere
Hälfte BAD
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Hälfte genau auszugleichen, die gegen die Richtung des Strömungsmittelstromes schwingt. Obwohl jedoch
die Wirkung des Btrömungsmitteldruckes durch die
Dcosselkonstruktion aufgehoben wird, hemmt diese Art
des '.Thermostaten die hohe Dichtungseigenschaft, die
zur schnellen Erwärmung bei niedrigen Temperaturen erforderlich ist.
Ea ist daher ein Ziel dieser Erfindung, einen Kühlmittelthermostaten
mit den Vorteilen zu schaffen, die bisher mit dem Ventil- und mit dem Drosselthermostaten
verbunden waren.
Es ist auch ein Ziel dieser Erfindung, einen Kühlmittelthermostaten
mit einer hohen Steuer- und einer niedrigen Leckverlusteigenschaft zu schaffen.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, einen Kühlmittelthermostaten
zu schaffen, der von der umgekehrt wirkenden Ventilart ist und der einen doppelten Durchlass
aufweist.
Es ist ein weiteres ^iel dieser Erfindung, einen Kühlmittelthermostaten
der Ventilart mit einem Hauptventil,
das
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das durch eine stromaufwärts gerichtete Ventilbewegung betätigt wird, und einem Zusatzventil zu schaffen, das
durch eine stromabwärts gerichtete Ventilbewegung betätigt wird.
Diese und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigen:
!"ig. 1 eine Oberansicht des Doppeldurchlass-Thermostaten
gemäss dieser Erfindung und
J?ig. 2 einen Schnitt durch den Thermostaten dieser Erfindung, der in seiner Betriebsumgebung
angeordnet ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Thermostaten dieser
Erfindung ist gemäss -Pig. 2 an einem Motorblock in eine Leitung eingesetzt, die zu einer Kühlereinheit führt.
Dieser Thermostat ist von der Ventilart und hat daher die günstige niedrige Leckverlusteigenschaft, die während
des Ahwärmens des Motors erforderlich ist. Jedoch zum Unterschied gegen bekannte Thermostaten dieser Art
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ist diese Vorrichtung mit einem zweiten oder Zusatzventilelement
zum Vermindern des Strömungsmitteldruckes versehen, der dazu neigt, dem Öffnen des Thermostaten
bei der vorbestimmten Temperatur entgegenzuwirken.
Gemass Fig. 2 ist der Thermostat in eine Leitung 1
eines Motorblocks 2 eingesetzt, ^in Durchlass 3 in
dem .dlock 2 stent mit einem Rohrabschnitt 4- in Verbindung,
der konstruiert ist zum Aufnehmen eines Gummiwasserschlauches oder dgl., um das Kühlmittel zu
einem Kühler zu leiten. Das .Rohr 4 hat einen nach aussen gerichteten Flansch 5» der im allgemeinen an den
Block 2 angeschraubt ist und der verwendet wird, um eine Querwand 6 in einer am Umfang des Durchlasses 3
ausgeformten Nut 7 zu befestigen, jiine Dichtung 8
ist zwischen dem Flansch 5 und dem Motorblock 2 vorgesehen, um eine Druckdichtung dazwischen sicherzustellen.
Wie oben erwähnt, werden die beiüen Ventile verwendet,
um den Strom des Strömungsmittels von der Leitung 1 zu dem Rohr 4 zu steuern, und beide Ventile werden durch
eine einzige Wärmeeinheit mit relativ ausdehnbaren Kraft-
eleraenten
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elementen betätigt. Die Wärmeeinheit dieser Vorrichtung besteht im allgemeinen aus einem Gehäuse 11 und
einem Kraftelement 12, das aus diesem relativ ausdehnbar und so angeordnet ist, dass es infolge der Ausdehnung
oder Zusammenziehung des Wärmeelementes, das in dem Gehäuse 11 enthalten ist, axial beweglich ist.
Es kann daher bemerkt werden, dass, wenn das Gehäuse 11 relativ zu der Querwand 6 festgehalten wird, ansteigende
Temperaturen das Kraftelement 12 in Richtung stromaufwärts pressen. Venn das Kraftelement 12 relativ
zu der Querwand 6 festgehalten wird, werden auf ähnliche Weise ansteigende Temperaturen das Gehäuse
in eine dichtung stromabwärts pressen. Der Thermostat dieser Erfindung arbeitet gerade auf diese Weise, nämlich
das Gehäuse 11 wird festgehalten, während dem Kraftelement 12 die Möglichkeit geneben wird, sich stromaufwärts
zu bewegen, um ein Druckminderventil zu öffnen. Wenn das Druckminderventil voll geöffnet 1st, wird, das
Kraftelement 12 ,dann festgehalten, und das Gehäuse 11 wird stromabwärts getrieben, um einen Hauptstromdurchlass
zu öffnen. Dieee Folge wird nachfolgend verständlich
werden.
Zuerst
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Zuerst wird auf das iiauptventil Bezug genommen, und es kann aus J-1'ig. 2 ersenen werden, dass die Querwand
6 einen nach oben gebogenen Hals 9 hat, um den Hauptstromdurcnlass
10 zwischen der Leitung 1 und dem Rohr 4- zu begrenzen. Das Ventilelement, das mit dem Hals
zusammenarbeiten kann, um den Durchstrom des Strömungsmittels
durch den Hauptdurchlass 10 zu steuern, hat ebenfalls die Form eines nach oben gebogenen Halses
13 und ist an dem Gehäuse 11 an einem inneren Bund 14-befestigt,
der zwischen entgegengesetzt gerichteten Rändern 15 und 16 liegt.
Der äussere Rand 17 des ^entilelementes 13 berührt die
Innenfläche des Halses 9, um eine Druckdichtung mit dieser zu bilden, und sein innerer Rand 18 ist so angeordnet,
dass er einen Zusatzdurchlass 19 begrenzt, der mit der Leitung 1 durch eine Reihe von Druckminderdurchlässen
21 verbindbar ist, die an einer unteren Stützwand zwischen dem Bund 14 und dem Ventilelement
13 ausgebildet sind. Das Krafteleinent 12 erstreckt sich
durch den Durchlass 19 und ist mit einem Ventilkopf verseilen, der mit dem inneren Hand 18 des Ventilelementes
13 zusammenarbeiten kann, um oen ^usatzdurchlass
19 zu schliessen. üomit ist ersichtlich, dass die bei
den
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den Ventilelemente 13 und 20 in geschlossener -.vpe
sein müssen, um eine Zirkulation des btrömurigsmittels
in der Anlage zu verhindern.
Um sicherzustellen, dass beide Ventile bei niedrigen Temperaturen geschlossen sind, was einer Zusammenziehung
des Wärmeelementes entspricht, v/erden die Elemente 13
und 20 durch die Verwendung von ücnraubenfedern 23 bezw.
22 belastet. Die obere J'eder 22 berünrt die Itücieseite
des Ventilkopfes 20, und ihr entgegengesetztes .ende
stützt sicQ gegen eine mittlere dcheiüe 24 ab, aie in
der Mitte eines Bügels 26 ausgeformt ist, der sich vom oberen xiand des Halses 9 aus erstreckt. Ähnlich berührt
die untere ieder 23 die Kückseite 27 des Elementes 13»
und ihr entgegengesetztes Ende stützt sich an der Innenfläche 28 eines unteren Rahmens 29 ab, der sich von der
bnterflache des Halses 9 aus erstreckt. ~s kann daher
beobacntet werden, dass die Krafteinheit im wesentlichen zwiscnen dem Bügel 26 und dem unteren Kanmen 29 durch
die beiden federn 22 und 23 aufgehängt ist.
bowohl dem Gehäuse 11 als auch dem Kraftelement 12 muss die Möglichkeit gegeben werden, sich innerhalb
dieser Aufhängung ausdehnen zu können, um die Ventilelemente
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- ίο -
elemente 13 und 20 zu betätigen. Diese Ausdehnung wird
durca die Schaffung von Durchgangsöffnungen ermöglicht. Die erste derartige Öffnung 30 ist in dem unteren x-iarimen
29 axial vorgesehen, um zu ermöglichen, dass das Gehäuse 11 dort hindurehgeführt wird. Die zweite Durchgangsöffnung
32 ist in dera Bügel 26 axial zu dem Kraftelement
12 vorgesehen. Das Element 12 wird in der Öffnung 32 aufgenommen und hat die i-iogl ic hlie it, sic ti geinäss
den Anforderungen des Wärmeelementes in Längsrichtung
ζ u D ewe ge α,
Um dienoben beschriebene Haltewirkung zu ei-reicnen,
ist die Längsbewegung des Kraftelenientes 12 in der Öffnung
32 begrenzt:, erstens durch einen radial erweiterten
Gleitanscblag 33, der an seinem obersten inde ausgeformt
ist$ und zweitens durch einen v/eiteren Gleitanschlag, der an der Oberseite 34 seines unteren Schaftabschnittes
ausgebildet ist. Das Kraftelement 12 ist somit wirksam begrenzt, um sich zwischen den oberen
und unteren Anschlägen 33 und 3Z*· zu bewegen.
Im Betrieb v/erden beide Vent Helene nte 13 und 20 bei
niedrigen Stromungsmitteltenoeraturen in geschlossene
Stellung gepresst. Wenn eine normale Motorbetriebstem-
Oer-atur
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peratur erreicht ist, beginnt sich jedoch das Wärmeelement auszudehnen, um eine !Relativbewegung zwischen
dem Gehäuse 11 und dem Kraftelement 12 zu entwickeln. Um sicherzustellen, dass diese anfängliche Relativbewegung
völlig auf eine stromaufwärts gerichtete Bahn gelenkt wird, wird das Gehäuse 11 mit einer Kraft nach
oben gepresst, die die Abwärtskraft auf das Element 12 übersteigt. Dadurch wixd das Gehäuse 11 relativ zu der
Querplatte 6 festgehalten, und das Kraftelement 12 wird veranlasst, sich in Richtung stromaufwärts zu bewegen,
um den Ventilkopf 20 anzuheben und den Zusatzdurchlass 19 zu öffnen.
Bei ansteigender Temperatur wird sich das Kraftelement 12 fortschreitend in der Durchpangsoffnung 52 nach oben
ausdehoen, bis die ochaftfläche J^ an der Unterfläche
der mittleren Scheibe 25 anstösst. Wenn die Aufwärtsbewegung
angehalten und die Wärmeausdehnung fortgesetzt wird, wird das Gehäuse 11 nach unten gegen die Feder
durch die DurchgangsÖffnung 5° zurückgeschoben. Diese
Abwärtsbewegung wird dann das Ventilelement 15 von der
Irinenfliehe des Halses 9 fortführen, um den Hauptdurchlass
lü zu öffnen.
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Es muss bemerkt werden, dass das Ventilelement 20 veranlasst wird, sich stromaufwärts zu bewegen, wobei
es den Wachteil vermeidet, der charakteristisch mit dem Ventilthermostaten verbunden ist. Auch die
Wirkung des Strömungsmitteldruckes an dem Element wird infolge des relativ kleinen Querschnittsbereiches
verringert.
Auf diese Weise wird ein Hauptziel dieser Erfindung erreicht, das Offnen des Zusatzdurchlasses 19 durch
Anheben des Ventilkopfes 20 ruft nämlich eine beträchtliche Druckminderung an der unteren Fläche des Ventilelementes
13 hervor. Danach ist die Abwärtsbewegung des Elementes 13 im wesentlichen unbehindert mit dem
Ergebnis, dass die in diesem Ventilthermostat erreichbare
Steuerung mit der mit einer Drosselvorrichtung erreichbaren hohen Steuerleistung vergleichbar ist.
1-atentansprüche
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Claims (10)
1. .Doppeldurchlass-Thermostat zum Steuern des ötro.yes
eines Strömungsmibtels durch eine Leitung, gekennzeichnet
durch eine temperaturempfindlichie Krafteinheit mit ersten und zweiten relativ ausdehnbaren
Kraftelementen, einen Stützbügel' zum Anordnen der wärrneempfindlichen Krafteinheit in der Leitung,
ein erstes Ventilelement zum Erhöhen des
Stromes des StrÖmungsmittels durch die zeitung
in Abhängigkeit von einer Stromabwärtsbewegung des ersten Kraftelementes und ein zweites Ventileleinent
zum Erhöhen des Stromes des Strömungsmittels durch die Leitung in Abhängigkeit von der »stromauf
wärt sbewegung des zweiten Kraftelementes.
2. Thermostat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Festhalten des zweiten Kraftelemeutes
während einer Stromabwärtshewepung des ersten Krafteiementes, eine Einrichtung zum Festhalten
des ersten Kraftelementes während einer" dtromaufwärtsbewegung des zweiten Kraftelementes
und eine Einrichtung zum Erzeugen einer Stromabwärtsbewegung des ersten Kraftelementes vor ei
ner
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ner Stromaufwärtsbewegung des zweiten Kraftelementes
in Abhängigkeit von einer Erhöhung der Strömungsmitteltemperatur.
3. üoppeldurchlass-Thermostat zum Steuern des
Stromes eines Strömungsmittels durch eine Leitung, dadurca gekennzeichnet, dass eine temperaturempfiualiche
Krafteinheit, eine Querwand und ein Sturzbügel zum Anordnen der warmeempfindlichen
Krafteinheit; Il. der Leitung vorgesenen sind, dass die Querwand einen darin aus-eformten
Hauptdurchlass hat, dass die Krafteinheit ein erstes Ventilelement hafc, das mit inr verbunden
ist, um mit dem Hauptdurchlass zusammenzuarbeiten, um den Strom des Strömungsmittels dort
hinaurch zu steuern, dass das erste ven"cilelement einen darin ausgeformten Zusatzdurchlass hat und
dass die Krafteinheit ein zweites Ventilelement aufweist, das mit ihr verbunden ist, urn mit dem
Zusatzdurchlass zum Steuern des Stromes des Strömungsmittels dort hindurch zusammenzuarbeiten.
4. 'Thermostat nach Anspruch 3>
gekennzeichnet durcft eine erste Einrichtung, die das ers :;e v'entilele-
ment
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ment belastet, um den ilauptdurchlass zu schliessen,
und eine zweite Einrichtung, die das zweite Ventilelement' belastet, um den Zusatzdurchlass zu schliessen,
wobei die erste belastende Einrichtung eine Stärke hat, die diejenige der zweiten belastenden
Einrichtung übersteigt,
5. Doppeldurchlass-Thermostat zum Steuern des Stromes eines Strömungsmittels durch eine Leitung, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Querwand in der Leitung angeordnet ist, dass die Querwand einen darin ausgeformten
iiauptdurchlass, einen Bügel und ein Unterteil hat, die sieh von ihren entgegengesetzten Seiten
erstrecken, dass der Bügel eine darin ausgeformte Öffnung hat, die im wesentlichen mittig darin angeordnet
ist, dass eine temperaturempfindliche Krafteinheit
ein Gehäuse und ein relativ zu diesem ausdehnbares Kraftelement hat, dass das Kraftelement
sich durch die öffnung hind ure tier streckt, um darin
axial beweglich zu sein, dass Elemente zum Begrenzen der Axialbewegung des Kraftelementes in der
öffnung, Elemente zum Führen des Gehäuses zur Bewegung axial zu den Hauptdurchlass und ein erstes
Ventilelenient vorgesehen sind, das sich von dem
Gehäuse 909846/0312
_ 16 -
Gehäuse aus erstreckt, um mit dem Hauptdurchlass zum Steuern des Stromes des Strömungsmittels dort
hindurch zusammenarbeiten zu können, dass das
Ventilelement einen darin ausgeformten Zusatzdurchlass hat und dass das Kraftelement sich
durch den Zusatzdurchlass hindurcherstreckt und
ein zweites \fentilelement hat, das sich von ihm
aus erstreckt, um den Strom des Strömungsmittels dort hindurch zu steuern.
Ventilelement einen darin ausgeformten Zusatzdurchlass hat und dass das Kraftelement sich
durch den Zusatzdurchlass hindurcherstreckt und
ein zweites \fentilelement hat, das sich von ihm
aus erstreckt, um den Strom des Strömungsmittels dort hindurch zu steuern.
6, Thermostat nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet,
dass Einrichtungen vorgesehen sind, die das erste Ventilelement belasten, um den flauptdurchlass
zu schliessen,
7. Thermostat nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch
eine erste belastende Einrichtung, die das erste Ventilelement belastet, um den Hauptdurchlass zu
schliessen, eine zweite belastende Einrichtung, die das zweite Ventilelement belastet, um den Zusatzdurchlass
zu schliessen, wobei die erste belastende Einrichtung eine Stärke hat, die diejenige der
zweiten belastenden Einrichtung übersteigt.
zweiten belastenden Einrichtung übersteigt.
8.
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8. Thermostat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die Elemente zum begrenzen der Axialbewegung des Kraftelementes in der Öffnung
sich radial von dem Kraftelement aus an beiden Seiten der" Öffnung erstrecken.
9. Thermostat nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine erste belastende Einrichtung, die
das erste /entilelement zum Verschliessen
des Hauptdurchlasses belastet, und eine zweite belastende Einrichtung, die das zweite Ventilelement
zum Verschliessen des Zusatzdurchlasses belastet, wobei die erste belastende Einrichtung
eine Stärke hat, die diejenige der zweiten belastenden Einrichtung übersteigt.
10.Thermostat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
dass das zweite Ventilelement so ausgerichtet ist, dass es sich infolge Anwachsens
der StroraungsmitteItemperatur in Richtung
stromabwärts bewegt, und dass das erste Ventilelement so ausgerichtet ist, dass es sich infolge
Anwachsens der Strömungsmitteltemperatur in Kichtung stromaufwärts bewegt.
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Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family Applications (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |