DE2838105A1

DE2838105A1 - Thermisch ansprechende vorrichtung

Info

Publication number: DE2838105A1
Application number: DE19782838105
Authority: DE
Inventors: Edgar William Maltby
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1977-09-01
Filing date: 1978-08-31
Publication date: 1979-03-15
Also published as: JPS5459631A; IT1098801B; US4128203A; GB2003585A; AU3934778A; FR2402132A1; IT7827232A0; GB2003585B; AU525888B2; CA1113439A

Description

KARL H. WAGNER 8000 München

GEWÜRZMÜHLSRASSE POSTFACH 246

31. August 1978 78-E-3311 76MON459

EATON CORPORATION, Cleveland, Ohio 44114, U.S.A.

Thermisch ansprechende Vorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil, wie es zum Umschalten zwischen einer Vielzahl von Vakuum- oder Druck-Leitungen in steigendem Umfang bei Automobil- und Lastwagen-Motoren Verwendung findet, und zwar teilweise aus Gründen der Steuerung einer Lieferanordnung von Zubehörausrüstung im Zusammenhang mit der Steuerung des Brennstoffverbrauchs und der Emission, beispielsweise bei Abgas-Rückführungsvorrichtungen und Verdampfungsbehältern. Bekannte Vorrichtungen verwenden oftmals Gleit- oder Lippen-Dichtungen, die über die Kante einer Zumeßöffnung laufen. Die Ventil-Lebensdauer solcher Vorrichtungen ist wegen des übermäßigen Abriebs der Dichtungsglieder verkürzt. Andere, mehrere öffnungen aufweisende bekannte Ventile verwendeten gesonderte Strömungsmittelkammern zusammen mit komplizierten und teuren flexiblen Membranen. Ein weiteres Problem bei bekannten Vorrichtungen besteht im Hinblick auf den verfügbaren Raum um den Motorblock herum. Dies ist besonders ein Problem bei durch einen thermischen Fühler betätigten Ventilen, \to es notwendig war, jedes . Ventil mit einem gesonderten, mit Gewinde versehenen Loch im Motor auszustatten, und zwar für Verbindungen, beispielsweise zum Motorkühlsystem. Ein weiterer Nachteil

909311/0890

TELEFON: (089) 298527 TELEGRAMM: PATLAW MÖNCHEN TELEX: 5-22039 patw d

bekannter Vorrichtungen besteht darin, daß jedes Ventil seine eigene thermisch ansprechende Betätigungsvorrichtung benötigt, so daß eine Vielzahl von Elementen im Ventil erforderlich ist, wodurch sich natürlich die höchsten Herstellungskosten ergeben.

Zusammenfassung der Erfindung. Die Erfindung sieht mehrere Merkmale vor, durch welche die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden, und zwar geschieht dies durch die Kombination mehrerer Ventilfunktionen in einer Vorrichtung bei verminderten Kosten. Ein einziges internes Ventilglied wird in einem Durchlaß in einem Ventilgehäuse aufgenommen und ist zwischen einer ersten und zweiten Position bewegbar, um alternativ zwei Paare von Strömungsmittelöffnungen zu öffnen und zu schließen. Jedes Paar der Strömungsmittelöffnungen wird gleichzeitig der Ventilwirkung unterworfen, und zwar durch das bewegliche Ventilglied, welches durch eine einzige thermisch ansprechende Betätigungsvorrichtung betätigt wird, die über eine einzige Stange wirkt. Kostspielige Membranen werden in der Vorrichtung nicht verwendet, sondern vielmehr eine Vielzahl von Dichtungsringen, die in wirkungsvoller Weise mit den entsprechenden Ventilsitz.en in Eingriff oder außer Eingriff kommen, um so die Abdicht- und Ventilfunktionen zu bewirken. Ein mittig in dem durch das Ventilgehäuse definierten Strömungsmitteldurchlaß angeordneter Abdichtring isoliert oder trennt ein erstes Paar von Strömungsmittelöffnungen von einem zweiten Paar von Strömungsmittelöffnungen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird dadurch kompakt gemacht, daß man zwei Ventilfunktionen in einer Vorrichtung kombiniert und eine einzige thermisch ansprechende Betätigungsvorrichtung zur Durchführung der beiden Ventilwirkungen verwendet. Ferner wird durch die Kombination von zwei Ventilfunktionen in einer Vorrichtung eine weitere Einsparung bei den Einheitskosten erreicht. Darüber hinaus erreicht die Erfindung

909811/0890

die oben erwähnten Vorteile gegenüber dem Stande der Technik ohne die Verwendung ungewöhnlicher Verfahren und/oder Herstellungsverfahren.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 einen Querschnitt des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 längs Linie 2-2 in Fig. 1, wobei das Ventil in einer ersten Position dargestellt ist, in der beide Paare der Strömungsmittelöffnungen normalerweise geschlossen sind, wenn das thermische Element Temperaturen unterhalb eines vorbestimmten Pegels abfühlt;

Fig. 3 einen Querschnitt ähnlich Fig. 2, wobei das Ventil in einer zweiten Position dargestellt ist, wo beide Paare von Strömungsmittelöffnungen offen sind und das thermische Element Temperaturen auf oder oberhalb eines vorbestimmten Pegels abfühlt:

Fig. 4 einen Teilquerschnitt eines zweiten Ausführungsbeisüiels der Erfindung in einer ersten Position, wo das obere Paar von Strömunesmittelöffnuneen normalerweise offen ist. wenn das thermische Element Temperaturen unterhalb eines vorbestimmten Niveaus abfühlt; und

Fig. 5 einen Teilquerschnitt ähnlich Fig. 4, wobei das zweite Ausführunesbeisüiel in einer zweiten Position gezeigt ist. wo das obere Paar von öffnungen geschlossen ist und das thermische Element Temperaturen auf oder unterhalb eines vorbestimmten Niveaus abfühlt.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des auf Temperatur ansprechenden Vakuum-Ventils 10 mit einer thermisch ansprechenden Betätigungsvorrichtung 12, die sich von einem Adapter 14 aus erstreckt. Ein unterer Gehäuseabschnitt 16 weist erste und zweite mit Abstand angeordnete vorzugsweise ausgerichtete Strömungsmittelöffnungen 18 und 20 auf. Ein oberer Gehäuseabschnitt 22 besitzt darinnen ausgebildet dritte und vierte mit Abstand angeordnete ebenfalls vorzugsweise ausgerichtete Strömungs mittelöffnungen 24 und 26. Eine gesonderte Abdeckung 28 bildet die obere Oberfläche des oberen Gehäuses 22. Abdeckung 28, oberes Gehäuse 22 und unteres Gehäuse 16 sind vorzugsweise durch Spritzguß aus einem geeigneten Kunststoffmaterial, derzeit wird glasverstärktes Nylon bevorzugt, hergestellt und miteinander verbunden, und zwar abgedichtet durch irgendwelche geeignete Mittel, wie beispielsweise ein Ultraschall-Schweißverfahren. Die Gehäuseabschnitte können sich frei bezüglich des Adapters 14 drehen, was die Ausrichtung der Strömungsmittelöffnungen nach dem Einbau auf irgendeine gewünschte Position gestattet. Ein Adapter 14 ist am Bodenende des unteren Gehäuses 16 angeordnet und besitzt an einem Ende ein Rohrgewinde 30, wodurch das Ventil an der Vorrichtung angeordnet werden kann, von welcher ein Medium abgefühlt werden soll; dies kann beispielsweise an einem Motor erfolgen, um die Temperatur des Motorkühlmittels unter Betriebsbedingungen abzufühlen.

Fig. 2 zeigt ein volumenmäßig thermisch ansprechendes Material 34 von bekannter Art, angeordnet innerhalb eines Haltenapfes 32, der am unteren Ende des Adapters 14 befestigt ist und aus einem Weichstahl besteht, angefüllt mit einer Mischung 34 aus Wachs und Metallflocken.

909811/0890

Die Mischung ist in dem Napf durch eine flexible Abdeckung in Form einer elastischen, vorzugsweise elastomeren Membran 36 eingeschlossen. Eine bevorzugte Mischung besteht aus Wachs und Kupfermetallflocken; eine solche Mischung zeigt in einem schmalen Temperaturband von annähernd 7 bis 10 ⁰F eine abrupte volumenmäßige Änderung. Die Volumenvergrößerung der Mischung beim Durchschreiten dieses Temperaturbereichs reicht aus, um eine lineare Translationsbewegung der Haltemembran 36 von annähernd 0,070 bis 0,080 Zoll hervorzurufen. Vor und nach dem Durchgang durch dieses Temperaturband beträgt die resultierende lineare Translationsbewegung der Mischung nur 0,0003 Zoll/°F, d. h. eine Größe, die. nicht ausreicht, um das Ventil zu betätigen. Die Wachs- und Kupferflockenmischung ist derart zusammengesetzt, daß eine volumenmäßige Vergrößerung vorgesehen wird, größer als die anfänglich erforderliche, um das Ventil zu betätigen zum Zwecke der Kompensation für die darauf folgende Verschlechterung des Wachses, was zu einer verminderten volumenmäßigen Expansion über ausgedehnte Zeitperioden hinweg und Aussetzung gegenüber hohen Temperaturen führt. Ein dünner ringförmiger Wandteil 38, ausgebildet am Boden des Adapters 14, wird über und um einen Flansch herum verformt, der am Umfang des Haltenapfes 32 vorgesehen ist. Der Haltenapf 32 wird vorzugsweise an seinem Platz dadurch gehalten, daß man den Teil 38 um das geflanschte Ende des Haltenapfes herum bördelt. Die Haltemembran 36 ist gegenüber der Oberfläche 44 des Haltenapfes und dem Ende des Adapters abgedichtet, um so die Wachsmischung 34 darinnen zu halten. Der Adapter 14 kann aus Stahl oder anderem geeignetem Material, wie beispielsweise Messing, hergestellt sein und besitzt eine mittig angeordnete hindurchgehende Bohrung 46 sowie eine sich verjüngende Bohrung 48 angeordnet an der thermischen Betätigungsvorrichtung oder dem oberen Ende des Adapters. Ein Stopfen 50, der allgemein

909811/0890

28381Q5 /11

dem durch die verjüngte Gegenbohrung 48 gebildeten Raum angepaßt ist, ist darinnen aufgenommen. Ein scheibenförmiges Absi:andselement 52,mit einer Dicke wesentlich kleiner als sein Durchmesser, ist in der Bohrung 46 aufgenommen und ist mit der Oberseite des Stopfens 50 ausgerichtet und besitzt einen Diametralabstand bezüglich der Bohrung 46 für eine Gleitbewegung darinnen. Die Membran 36, der Stopfen 50 und das Abstandselement 52 bestehen sämtlich aus einer Gummiverbindung, die mit der Wachsmetallflockenmischung kompatibel ist und den bei Betriebsbedingungen auftretenden Temperaturen ausgesetzt werden kann. Eine vorzugsweise aus Aluminium hergestellte Stange 54 ist innerhalb der Bohrung 46 angeordnet und steht mit einem Ende 56 in Berührung mit dem Abstandselement 52, während sich das andere Ende 5 8 in den weiter obenen gelegenen oberen Gehäuseabschnitt 2 2 hinein erstreckt. Im Betrieb wird die Ausdehnung der Mischung 34 durch Membran 36, Stopfen 50 und Abstandselement 52 auf Stange 54 übertragen, die zu einer Aufwärtsbewegung veranlasst wird und das Ventilglied 146 nach oben in eine zweite Ventilposition bewegt. Diese Funktion wird im folgenden im einzelnen beschrieben. Wie man am besten in Fig. 1 erkennt, ist die Außenoberfläche des Adapters 14 mit einem Hexagonalmuster 60 zum Ansetzen eines Werkzeugs zum Zwecke der Erleichterung des Ventileinbaus ausgestattet. Der Teil des Adapters 14 unterhalb der Werkzeugflächen ist mit Gewinde versehen, um von einem geeigneten Verbindungselement befestigt werden zu können. Gemäß Fig. 2 ist der eine relativ dünne Wand aufweisende zylindrische Vorsprung 62 im oberen Ende des Adapters 14 ausgebildet und nimmt darinnen den unteren Gehäuseabschnitt 16 auf. Das Bodenende 64 des unteren Gehäuseabschnitts 16 besitzt einen verdickten zylindrischen Wandteil 66 mit einer darinnen ausgeformten Ringnut 68 in der ein Abdichtring 70 aufgenommen ist. Der Abdichtring 70 sieht eine dynamische Dichtung zwischen dem Adapter 14 und dem unteren Gehäuseabschnitt 16 vor. Ein oberer Teil 72 des zylindrischen Vorsprungs 62 besitzt eine für da Jmlegen gegen eine sich verjüngende Oberfläche 74 des unteren GehäuseabschnixtL

-jOSSI 1/0890

16 geeignete Wandstärke. Der obere Teil 72 ist über die Oberfläche 75 mit einer Kraft umgebogen, die ausreicht, um das untere Gehäuse im Adapter anzuordnen und zu halten, wobei aber eine relative Drehbewegung dazwischen möglich ist, und zxvar bei einem Wegbrechdrehmoment von ungefähr 10 bis 30 Zoll χ engl. Pfund, aber in der bevorzugten Ausbildungsform im allgemeinen 50 Zoll χ engl. Pfund nicht übersteigend. Innerhalb des Gehäuseabschnitts 16 ist ein Querwandabschnitt 76 vorgesehen, der in einem mittig angeordneten zylindrischen Teil 78 endet, der eine Bohrung 80 bildet. Die Stange 54 erstreckt sich durch die Bohrung 80, wobei der Abstand zwischen Stange 54 und Bohrung 80 ausreicht, um den freien Strömungsmittelfluss hindurch zu gestatten, was im folgenden im einzelnen beschrieben wird. Eine Strömungsmittelkammer 81 wird durch den unteren Gehäuseabschnitt 16, Wandteil 76 und die Oberseite 83 des Adapters 14 gebildet. Ein rohrförmiger Vorsprung 82 ist integral mit dem Gehäuseabschnitt 16 und senkrecht zu diesem ausgebildet und besitzt im Inneren eine Strömungsmittelöffnung 18. Die Strömungsmittelöffnung 18 steht mit der Strömungsmittelkammer 81 in Verbindung. Ein sich erweiternder Nippel 84 ist nahe dem Ende der Strömungsmittelöffnung oder des Strömungsmittelkanals 18 ausgebildet, um daran in abdichtender Weise einen Vakuumschlauch oder einen ähnlichen pneumatischen Schlauch befestigen zu können. In ähnlicher Weise ist ein weiterer rohrförmiger Vorsprung 86 mit Abstand gegenüber dem Vorsprung 82 einstückig mit dem unteren Gehäuse ausgebildet und besitzt eine zweite Strömungsmittelöffnung 20 darinnen ausgebildet mit einem daran ausgebildeten sich erweiternden Nippel 88. Die zweite Strömungsmittelöffnung 20 tritt in eine durch Gehäuseabschnitt 16 gebildete Strömungsmittelkammer 89 an einem Punkt oberhalb des Wandabschnitts 76 bezüglich Fig. 2 ein. Eine Ringnut wird durch die Außenoberfläche 90 des Zylinderteils 78 und

SÖ9811/0810

der Innenoberfläche 92 gebildet und nimmt darinnen einen ersten Dichtring 94 auf, dessen obere Oberfläche - vgl. Fig. 2 - einen ersten Ventilsitz bildet. Eine damit in Ausrichtung stehende Gegenbohrung 96 ist im oberen Ende des Gehäuseabschnitts 16 vorgesehen. Der obere Teil des unteren Gehäuseabschnitts 16 besitzt - vgl. Fig. 2 - einen darauf ausgebildeten Flansch 98, und z.war mit einem Durchmesser etwas größer als der Hauptdurchmesser 100 des Gehäuseabschnitts 16, um auf diese Weise ein ausreichendes Gebildet vorzusehen für eine Verbindung an der Trennlinie 101 der oberen und unteren Gehäuseabschnitte. Ein in Ausrichtung befindlicher Durchmesser 108 erstreckt sich von der Bodenstirnfläche

109 des oberen Gehäuses 22 aus und paßt in die im unteren Gehäuse 16 ausgebildete ausgerichtete Gegenbohrung 96. Diese Verbindung wird später mittels eines geeigneten Verfahrens, wie beispielsweise eines Schallschweißverfahrens, vereinigt. An einer Schulter 110 im unteren Ende des oberen Gehäuseabschnittes 22 ist ein Dichtungsring 112 vorgesehen, dessen Funktion im folgenden beschrieben wird. Benachbart zu Schulter

110 ist eine weitere Schulter 114 vorgesehen. Eine Unterlegscheibe 116 sitzt an der Schulter 114 und liegt auch am Dichtungsring 112 an. Der Innendurchmesser 118 der Unterlegscheibe ist größer als der effektive innere Dichtungsdurchmesser 120 des Dichtungsrings 112. Ein dritter rohrförmiger Vorsprung 122 mit einem sich erweiternden Nippel 124 ist am oberen Gehäuseabschnitt 2 2 ausgebildet und besitzt darinnen vorgesehen eine dritte Strömungsmittelöffnung, die mit einem durch den oberen Gehäuseabschnitt 2 2 gebildeten Strömungsmittelkammerteil 125 in Verbindung steht. Vorzugsweise tritt die dritte Strömungsmittelöffnung 24 in den oberen Gehäuseabschnitt 2 2 an einem Punkt oberhalb des Dichtungsrings 112 ein. Ein vierter rohrförmiger Vorsprung 126 mit einem sich erweiternden Nippel 128 ist mit Abstand oberhalb des dritten Vorsprungs 122 angeordnet und steht in Strömungsmittelverbindung mit einem im Gehäuseabschnitt 22 ausgebildeten

909311/0890

Strömungsmittelkammerteil 130. Die Abdeckung 28 verschließt den durch das obere Gehäuse 16 gebildeten Strömungsmittelkanal 130. Ein Anordnungs- oder Ausrichtungs-Durchmesser 132 an der Unterseite der Abdeckung wird in einer Anordnungs-Gegenbohrung 134 im oberen Gehäuse aufgenommen und wird damit durch irgendein geeignetes Mittel, wie beispielsweise ein Schallschweißverfahren, verbunden und abgedichtet.

Zwischen der dritten Strömungsmittelöffnung 24 und der vierten Strömungsmittelöffnung 26 ist innerhalb der Strömungsmittelkammer 130 eine Ringschulter 136 angeordnet, die eine verjüngte oder abgekantete Stirnfläche 138 besitzt, die als ein zweiter Ventilsitz bezeichnet wird. Derzeit wird vorgezogen, daß das obere und das untere Gehäuse aus einem geeigneten Kunststoff durch ein Spritzverfahren hergestellt sind. Es können jedoch auch andere Materialien und Herstellungsverfahren zur Herstellung der Gehäuseglieder verwendet werden. Nachdem nunmehr die Form der oberen und unteren Gehäuseglieder beschrieben wurde, kann man erkennen, daß die Strömungsmittelöffnung jeweils mit einem entsprechenden Strömungsmitteldurchlaß definiert durch die oberen und unteren Gehäuseabschnitte in Verbindung stehen. Insbesondere erkennt man in Fig. 2, daß die erste Strömungsmittelöffnung 18 mit Strömungsmittelkammerteil 81, zweite Strömungsmittelöffnung 20 mit Strömungsmittelkammerteil 89, dritte Strömungsmittelöffnung 24 mit Strömungsmittelkammerteil 125 und vierte Strömungsmittelöffnung 26 mit Strömungsmittelkammerteil 130 in Verbindung stehen. Die Wechselwirkung der Strömungsmittelkammerteile mit den entsprechenden Strömungsmittelöffnungen wird im folgenden beschrieben.

Wie man am besten in Fig. 1 erkennt, sind sämtliche vier Strömungsmittelöffnungen in gemeinsamer Ausrichtung längs der oberen und unteren Gehäuseabschnitte angeordnet. Die beschriebenen durch Schall verschweißten Verbindungen müssen stromungsmittelabdichtende Verbindungen sein.

909811/0890

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist innerhalb der oberen und unteren Gehäuseabschnitte ein Ventilglied 146 angeordnet, welches aus einem geeigneten Material, vorzugsweise Aluminium oder Kunststoff, hergestellt ist; das Ventilglied 146 sitzt mit seinem unteren Ende 148 an der oberen Stirnfläche 150 des Zylinderteils 78, und das obere Ende 152 erstreckt sich in den Strömungsmittelkämmerteil 130. Eine nahe dem oberen Ende des Ventilglieds ausgebildete Ringnut 154 enthält einen Abdichtring 156. Der untere Teil (des Außendurchmessers 158) des Abdichtrings 156 dient zum Eingriff oder der Berührung mit der verjüngten Oberfläche 138, einem zweiten Ventilsitz, um dadurch eine Abdichtung dazwischen vorzusehen. Zwischen dem oberen Durchmesser 158 des Ventilglieds und dem Innendurchmesser 160 der Schulter 136 ist ein ausreichender Radialabstand vorgesehen, um Bewegung und Strömungsmittelfluß dort hindurch zu gestatten.

Das Ventilglied 146 besitzt einen Zwischendurchmesser 164, der in eine Bohrung 162 paßt, die im oberen Gehäuseabschnitt 2 2 ausgebildet ist, wobei der Durchmesser 164 abdichtend mit dem Innenumfang von Abdichtring 1T2 in Eingriff kommt. Über dem Durchmesser 166 des Ventilglieds und darauf geführt, ist ein Vorspannmittel in der Form einer Kompressionsfeder 168 vorgesehen, die vorzugsweise aus einer Chrom-Silicium-Stahl-Legierung gewickelt wurde, und wobei ein Ende an der Unterlegscheibe 1T6 anliegt, während das andere Ende an der Schulteroberfläche 170 des Ventilglieds anliegt, um das Ende 148 des Ventilglieds in Berührung mit der Oberfläche 150 im Gehäuse zu halten. Ein Ringrand oder Rippenteil 172 ragt über das Ende 148 des Ventils 146 hinaus und dient als erste Abdichtmittel und steht dann abdichtend mit dem Abdichtring in Berührung, wenn sich das Ventilglied 146 in der ersten, in Fig. 2 gezeigten, Position befindet. Der Ringrandteil des Ventilglieds 146 erstreckt sich um eine hinreichende Größe axial über das Stangenende 148 hinaus, so daß der

i/0890

2838Ϊ05

Abdichtring 94 einer hinreichenden Kompression ausgesetzt wird, um die ordnungsgemäße Abdichtung z.u erhalten. Eine hinreichende Kraft wird durch die Kompressionsfeder 168 erzeugt, um das Ventilglied 146 in Abdichtberührung mit den Abdichtringen 94 und 156 zu halten. Die Abdichtringe 70, 94, 112 und 156 bestehen vorzugsweise aus einem Elastomermaterial, welches ohne Verschlechterung Dauertemperaturen von 400 bis 500 ⁰F ausgesetzt werden kann.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist das Ventilglied 146 durch Feder in die erste Position vorgespannt, wobei sich bei abgefühlten Temperaturen von weniger als einem vorbestimmten Minimum der Ringrandteil 172, als erste Abdichtmittel bezeichnet, in Abdichtberührung mit dem Abdichtring 94, als ein erster Ventilsitz bezeichnet, befindet. Wenn sich das Ventilglied in der ersten Position befindet, so ist die Strömungsmittelverbindung zwischen den ersten und zweiten Strömungsmittelöffnungen blockiert. In dieser, in Fig. 2 gezeigten, Position befindet sich der Abdichtring 156, ebenfalls als ein zweites Dichtmittel bezeichnet, in Abdichtberührung mit der verjüngten Oberfläche 1-38 (auch als ein zweiter Ventilsitz bezeichnet) , wodurch ebenfalls die Strömungsmittelverbindung zwischen den dritten und vierten Strömungsmittelöffnungen blockiert wird. Der an seinem Platz durch Unterlegscheibe 116 und Kompressionsfeder 168 gehaltene Abdichtring 112, der auch als ein Isolieroder Trennmittel bezeichnet wird, dient zur Trennung des Strömungsmittelkammerteils 125 von dem Strömungsmittelkammerteil 89, wodurch fortlaufend die Strömungsmittelöffnungen 18 und 20 von den Strömungsmittelöffnungen 24 und 26 getrennt oder isoliert werden. Die Kompressions- oder Druckfeder 168 hält das Ventilglied und die entsprechenden ersten bzw. zweiten Dichtungsmittel und Ventilsitze in Berührung, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Während sich die Vorrichtung in der oben beschriebenen ersten Position befindet, steht die thermisch ansprechende Betätigungsvorrichtung 12 außer Eingriff,

909811/0890

da die abgefühlten Temperaturen unterhalb derjenigen Temperaturen liegen, die notwendig sind, um einen plötzlichen Volumenanstieg in der Wachs- und Metallflocken-Mischung hervorzurufen.

Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Stange 54 den Abstand von der Bodenoberfläche 148 des Ventilglieds zur oberen Oberfläche 174 des Abstandselements 52 überspannt, ohne die Haltemembran 36 durchzubiegen oder ohne einen übermäßigen Zwischenraum zu gestatten, der einer Ausdehnung der Mischung 34 ohne Verschiebung der Stange 54 gestatten würde.

In Fig. 3 ist das Ventil in einer zweiten Position gezeigt, wo die thermisch ansprechende Betätigungsvorrichtung 12 Temperaturen oberhalb des Wertes abfühlt, der eine entsprechende abrupte volumenmäßige Vergrößerung der Wachsund Kupferflocken-Mischung 34 zur Folge hat. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, hat die Ausdehnung der Mischung 34 die Vorspannkraft der Feder 168 überwunden und die Stange 54 und das Ventilglied 146 nach oben in die zweite Position bewegt. In der zweiten Position hat das Ventilglied 146 sowohl die ersten Abdichtmittel 172 vom ersten Ventilsitz. 94 als auch die zweiten Abdichtmittel 156 vom entsprechenden zweiten Ventilsitz 138 außer Eingriff gebracht. In der zweiten Ventilposition ist eine Strömungsmittelverbindung vorgesehen zwischen der ersten Strömungsmittelöffnung 18, der zweiten Strömungsmittelöffnung 20 und durch einen Pfad durch Strömungsmittelkammerteil 81, um Zwischenraum 176 zwischen Stange 54 und Bohrung 80 herum, über den Spalt zwischen Dichtungsring 94 und Ringrandteil 172, durch den Zwischenraum definiert durch Ventildurchmesser 180 und die untere Gehäuseböhrungsoberflache 182, in den Strömungsmittelkammerteil 89 hinein und sodann in die zweite Strömungsmittelöffnung 20. In ähnlicher Weise ist Strömungsmittelverbindung vorgesehen zwischen der dritten Strömungsmittelöffnung 24 und der vierten Strömungsmittelöffnung 26, und zwar durch einen Pfad durch Strömungsmittelkanunerteil 125, über den durch Dichtring 156

909811/0890

und verjüngte Oberfläche 138 gebildeten Spalt, in den Strömungsmittelkammerteil 30 und sodann in die vierte Strömungsmittelöffnung 18 hinein. Wenn Temperaturen unterhalb eines vorbestimmten Wertes angetroffen werden, so nimmt das Volumen der Wachs-Kupferflocken-Mischung plötzlich ab, wodurch die Stange 54 abgesenkt wird und die Vorspannkraft der Feder 168 das Ventilglied 146 in dessen erste Position zurückbringt.

Fig. 4 zeigt einen Teilquerschnitt des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei sich das Ventilglied 198 in der ersten Position befindet, in der Strömungsmittelverbindung zwischen den dritten und vierten öffnungen 188, 194 vorgesehen ist. Die ersten und zweiten Strömungsmittelöffnungen, die in Fig. 4 nicht gezeigt sind, besitzen eine blockierte Strömungsmittelverbindung, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Man erkennt, daß der übrige Aufbau sowie die Positionierung beim zweiten Ausführungsbeispiel in der ersten Position identisch zu der Darstellung gemäß Fig. 2 ist. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist der Abdichtring 184 mit Abstand vom zweiten Ventilsitz, der die verjüngte Oberfläche 186 aufweist, angeordnet, auf welche Weise die dritte Strömungsmittelöffnung und der Strömungsmittelkammerteil 190 mit dem Strömungsmittelkammerteil 192 und der vierten Strömungsmittelöffnung 194 in Verbindung stehen. Das obere Gehäuseglied 196 des Ausführungsbeispiels der Fig. 4 ist ein einziges ausgeformtes Stück anstelle einer gesonderten Abdeckung 28, wie dies beim in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel 1 benutzt wurde.

Fig. 5 zeigt das Ventilglied 198 in die zweite Position bewegt durch die thermisch ansprechende Betätigungsvorrichtung infolge von Temperaturen oberhalb des vorbestimmten Bereichs, der für die abrupte volumenmäßige Expansion erforderlich ist, wobei der Abdichtring 184 abdichtend mit dem verjüngten Ventilsitz 186 in Berührung steht. In der zweiten in Fig. 5 gezeigten Position sind die dritte Strömungsmittel-

909811/0890

öffnung 188 und Strömungsmittelkammer 190 bezüglich Strömungsmittelverbindung mit Kammerteil 192 und vierter Strömungsmittelöffnung 194 blockiert. Die Wechselwirkung und Ausbildung der verbleibenden Ventilkomponenten, die nicht in Fig. '5 gezeigt sind, sind identisch zum Aufbau und zur Position gemäß Fig. 3.

Die Erfindung sieht somit eine Vorrichtung vor, die in der Lage ist, ein Paar von Vakuum- oder Druck-Signalen von verschiedenen Motorquellen zu empfangen und gleichzeitig ventilmäßig zu verarbeiten, um sie an andere Stellen zu liefern, und zwar infolge vorbestinunter Motortemperaturen unter Verwendung eines einzigen Ventilglieds und einer einzigen thermisch ansprechenden Betätigungsvorrichtung. Die Erfindung verwendet einen mittig angeordneten Abdichtring, der in effektiver Weise die ersten und zweiten Strömungsmittelöffnungen von dritten und vierten Strömungsmittelöffnungen trennt. Abwandlungen liegen im Rahmen der Erfindung.

Zusammenfassend sieht die Erfindung somit ein vier öffnungen aufweisendes thermisch ansprechendes Ventil vor, um zwei Paare von getrennten Strömungsmittelöffnungen infolge vorbestimmter Temperaturen ventilmäßig zu beeinflussen. Ein einziges Ventilglied ist beweglich innerhalb eines Gehäusedurchlasses enthalten und ist in eine erste Position federvorgespannt, so daß die Abdichtoberflächen .an jedem Ende des Ventilgliedes mit entsprechenden Sitzoberflächen im Durchlaß in Eingriff bringbar oder mit Abstand davon anordenbar sind, um das anfängliche öffnen oder Schließen von Ventilzuständen innerhalb jedes Paares von Strömungsmittelöffnungen zu erreichen. Ein im Durchlaß angeordneter Abdichtring, der das Ventilglied umgibt, isoliert das erste Paar von Strömungsmittelöffnungen vom zweiten Paar von Strömungsmitte !öffnungen, wodurch die Strömungsmittelwechselwirkung dazwischen verhindert wird. Wenn vorbestimmte Temperaturen

angetroffen werden, so überwindet eine thermische ansprechende mit dem Ventilglied durch eine Stange verbundene Betätigungsvorrichtung die durch die Feder erzeugte Vorspannkraft und bewegt das Ventilglied in eine Position, die gleichzeitig den Ventilzustand jedes Paares von Strömungsmittelöffnungen umkehrt.

909811/0890

Leerseite

Claims

2838m PATENTANSPRÜCHE

1. Thermisch ansprechende Vorrichtung zur Ventilbetätigung von zwei Paaren von Strömungsmittelöffnungen, gekennzeichnet durch

a) eine Strömungsmitte!kammer definierende Gehäusemittel, die ferner erste, zweite, dritte und vierte mit der Strömungsmittelkammer in Verbindung stehende Öffnungen (18,20,24,26) definiert;

b) Ventilmittel, angeordnet innerhalb der Strömungsmittelkammer, wobei die Ventilmittel folgendes aufweisen:

1. einen ersten Ventilsitz in dem Gehäuse bildende Mittel angeordnet zwischen den ersten und zweiten Strömungsmittelöffnungen;

2. einen zweiten Ventilsitz in dem Gehäuse bildende Mittel angeordnet zwischen den dritten und vierten Strömungsmittelöffnungen;

3. ein innerhalb der Strömungsmittelkammer angeordnetes Ventilglied (146), welches zwischen einer ersten und zweiten Position bewegbar ist und erste und zweite mit Abstand angeordnete Dichtmittel darauf aufweist, wobei in der ersten Position die Abdichtmittel gegenüber dem ersten Ventilsitz abdichten, um die ersten und zweiten Strömungsmittelöffnungen voneinander zu trennen, und wobei in der zweiten Position die ersten Dichtmittel mit Abstand gegenüber dem ersten Ventilsitz angeordnet sind, um die erste Strömungsmittelöffnung mit der zweiten Strömungsmittelöffnung zu verbinden, wobei bei Bewegung des Ventilglieds zwischen den ersten und zweiten Positionen die zweiten Abdichtmittel zwischen einer mit dem zweiten Ventilsitz abdichtenden Position und einer gegenüber dem zweiten Ventilsitz mit Abstand angeordneten Position bewegbar sind;

909811/0890

-JrT-

c) innerhalb der Strömungsmittelkammer angeordnete und mit dem Ventilglied zusammenarbeitende Mittel zur Trennung der ersten und zweiten Strömungsmittelöffnungen von den dritten und vierten Strömungsmittelöffnungen, unabhängig von der Position des Ventilglieds;

d) Vorspannmittel (168) zum Vorspannen des Ventilglieds in die erste Position und

e) thermisch ansprechende Mittel (32) verbunden mit den Gehäusemitteln und mit Mitteln zur Bewegung des Ventilgliedes zwischen den ersten und zweiten Positionen infolge vorbestimmter Temperaturen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn das Ventilglied sich in der ersten Position befindet, die zweiten Abdichtmittel gegenüber dem zweiten Ventilsitz, abdichten, um die dritten und vierten Strömungsmittelöffnungen voneinander zu trennen, und wobei dann, wenn das Ventilglied in der zweiten Position sich befindet, die zweiten Abdichtmittel von einer Abdichtberührung mit dem zweiten Ventilsitz mit Abstand angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn das Ventilglied in der ersten Position sich befindet, die zweiten Abdichtmittel mit Abstand gegenüber der Abdichtberührung mit dem z-weiten Ventilsitz angeordnet sind, und daß dann, wenn das Ventilglied sich in der zweiten Position befindet, die zweiten Abdichtmittel am zweiten. Ventilsitz abdichten, um die dritten und vierten Strömungsmittelöffnungen voneinander zu trennen.

4. Thermisch ansprechende Vorrichtung z.ur Ventilbetätigung von zwei Paaren von StrömungsmittelÖffnungen, insbesondere .nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche mit eine Strömungsmittelkammer definierenden Gehäusemitteln, die erste, zweite, dritte und vierte Strömungsmittelöffnungen, in Verbindung mit der Strömungsmittelkammer, definieren,

909811/0890

2038105

- vir-

gekennzeichnet durch Ventilmittel, angeordnet innerhalb der Kammer, die folgendes aufweisen: einen ersten Ventilsitz in dem Gehäuse bildende Mittel, angeordnet zwischen den ersten und zweiten Strömungsmittelöffnungen;

einen zweiten Ventilsitz in dem Gehäuse bildende Mittel, angeordnet zwischen den dritten und vierten Strömungsmittelöffnungen;

ein Ventilglied, angeordnet in der Strömungsmittelkammer, wobei das Ventilglied zwischen einer ersten und zweiten Position bewegbar ist und darauf erste und zweite mit Abstand angeordnete Dichtungsmittel besitzt, wobei in der ersten Position die ersten Abdichtmittel am ersten Ventilsitz abdichten, um die ersten und zweiten Strömungsmittelöffnungen voneinander zu trennen, und wobei in der zweiten Position die ersten Abdichtmittel mit Abstand gegenüber dem ersten Ventilsitz angeordnet sind, um die erste Strömungsmittelöffnung mit der zweiten Strömungsmittelöffnung zu verbinden, wobei bei Bewegung des Ventilglieds zwischen den ersten und zweiten Positionen die zweiten Äbdichtmittel zwischen einer Position abdichtend an und einer Position mit Abstand gegenüber dem zweiten Ventilsitz bewegt wird, und wobei ferner Mittel in der Strömungsmittelkammer angeordnet sind, um die ersten und zweiten Strömungsmittelöffnungen von den dritten und vierten Strömungsmittelöffnungen unabhängig von der Position des Ventilglieds zu isolieren, und wobei schließlich Vorspannmittpl das Ventilglied in der ersten Position, vorspannen und die Isoliermittel innerhalb der Strömungsmittelkammer bei Bewegung des Ventilglieds halten, wobei thermisch ansprechende Mittel mit dem Gehäuse verbunden sind und das. Ventilglied zwischen den ersten und zweiten Positionen infolge von vorbestimmten Temperaturen bewegen.

90981.170890

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannmittel eine Feder aufweisen, die gegen die Isoliermittel wirkt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß das Gehäuse eine Ringschulter ausgebildet am Innenumfang der Strömungsmittelkammer zwischen den zweiten und dritten Strömungsmittelöffnungen aufweist, daß die Isoliermittel einen Abdichtring aufweisen, der abdichtend mit der Innenoberfläche der Strömungsmittelkammer und im Außenumfang des Ventilglieds in Berührung steht, wobei der Abdichtring an der Schulter anschlägt und wobei Unterlagscheibenmittel das Ventilglied hindurch verlaufend aufnehmen und den Abdichtring berühren und wobei die Vorspannmittel daran anliegen, um den Abdichtring gegen die Schulter zu halten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isoliermittel, der erste Ventilsitz und die zweiten Abdichtmittel aus einem Elastomermaterial ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusemittel ein unteres Gehäuseglied aufweisen, welches die ersten und zweiten Strömungsmittelöffnungen mit Abstand darauf aufweist, und wobei ferner ein oberes Gehäuseglied vorgesehen ist, welches die dritten und vierten Strömungsmittelöffnung mit Abstand darauf besitzt, und wobei die oberen und unteren Gehäuseglieder längs einer Trennlinie strömungsmittelmäßig abdichtend verbunden sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen und unteren Gehäuseglieder aus einem Kunststoffmaterial gebildet sind.

909311/0890

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen und unteren Gehäuseglieder miteinander an der Trennlinie durch Schall verschweißt sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten, zweiten, dritten und vierten Strömungsmittelöffnungen in einer gemeinsamen Ausrichtung angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Stange (54), angeordnet in einer Bohrung (46), eine Ringnut (95), gebildet durch die Außenfläche (90) des Zylinderte.ils (78) und die Innenoberfläche (92) des Gehäuseabschnitts (16) zur Aufnahme eines ersten Abdichtrings (94) , eine damit im Anschlag stehende Gegenbohrung (96) , vorgesehen im oberen Ende des Gehäuseabschnitts (16), einen Flansch (98), ausgebildet am unteren Gehäuseabschnitt (16) und mit einem Durchmesser etwas größer als der Hauptdurchmesser (100) des Gehäuseabschnitts (16) und mit einem Durchmesser'(108), der sich von der Bodenfläche (109) aus erstreckt und in die anschlagende Gegenbohrung (96) paßt, einen Dichtring (112), eine Schulter (114), eine Unterlegscheibe (116) und eine Ringschulter (136).

909811/0890