DE2838105A1 - Thermisch ansprechende vorrichtung - Google Patents
Thermisch ansprechende vorrichtungInfo
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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,
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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
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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-
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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.
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Claims (12)
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;
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-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.
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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).
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