DE10104179B4

DE10104179B4 - Thermostatventil mit einem Ringschieber

Info

Publication number: DE10104179B4
Application number: DE10104179A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Kunze; Immanuel Buschatz
Original assignee: Behr Thermot Tronik GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2001-01-23
Filing date: 2001-01-23
Publication date: 2013-10-31
Anticipated expiration: 2021-01-24
Also published as: DE10104179A1; US20020096571A1; JP2002286160A; US6520418B2

Abstract

Thermostatventil mit einem axial offenen, einem thermostatischen Arbeitselement verstellbaren Ringschieber, mit einer mit einem Rand des Ringschiebers einen Dichtungssitz bildenden Grundplatte, die einen Einspannrand aufweist und die zwischen dem Einspannrand und dem Dichtungssitz mit Durchbrechungen versehen ist, mit einer den Ringschieber hin zur Grundplatte belastenden Rückstellfeder und mit einem Widerlager für die Rückstellfeder, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (25) der Rückstellfeder (24) an der Grundplatte (10) gehalten ist, das dem Dichtungssitz (17) abgewandte Ende des Ringschiebers (15) mit im Wesentlichen radial nach innen gerichteten Stegen (20) versehen ist, die eine Fassung (21) halten, mit der der Ringschieber (15) an dem Gehäuse (14) des thermostatischen Arbeitselementes (13) fixiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Thermostatventil mit einem axial offenen, mittels eines thermostatischen Arbeitselementes verstellbaren Ringschieber, mit einer mit einem Rand des Ringschiebers einen Dichtungssitz bildenden Grundplatte, die einen Einspannrand aufweist und die zwischen dem Einspannrand und dem Dichtungssitz mit Durchbrechungen versehen ist, mit einer den Ringschieber hin zur Grundplatte belastenden Rückstellfeder und mit einem Widerlager für die Rückstellfeder.
Ein Thermostatventil der eingangs genannten Art wird dann anstelle der üblichen, mit Ventiltellern versehenen Thermostatventile dann eingesetzt, wenn für die Motorenkühlung größere Volumenströme an Kühlmittel benötigt werden. Bei dem bekannten Thermostatventil wird vorgesehen, dass in den überwiegenden Betriebszuständen, nämlich wenn von dem Verbrennungsmotor kommendes Kühlmittel zum Kühler strömt, der Ringschieber axial durchströmt wird. Dadurch ist es möglich, die Druckverluste relativ klein zu halten. Das bekannte Thermostatventil wird mit seinen Einzelteilen angeliefert und dann bei dem Einbau in den Kühlkreislauf eines Verbrennungsmotors zusammenmontiert. Hierbei wird die Rückstellfeder gegen eine Traverse abgestützt, die sich ihrerseits an dem Gehäuse abstützt, an welchem das Thermostatventil montiert wird.
In der Druckschrift US 4 763 834 A ist eine Ventilsitzstruktur für ein thermostatisches Ventil zur Regulierung eines Fluidstroms offenbart. Die Ventilsitzstruktur weist dabei einen starren Teil auf, welcher einen zylindrischen Körper ausformt, der als Fluidströmungspassage dient.
Die Druckschrift US 2 919 860 A ein thermostatisch bedientes Bypass-Ventil. Das Bypass-Ventil wird dabei zur Regulierung einer Fluidströmung in mehreren Kanälen eingesetzt. Hierzu ist ein thermostatisches druckunempfindliches Arbeitselement vorgesehen.
Die Druckschrift US 4 426 036 A offenbart eine Ventilkonstruktion und eine Methode zur Herstellung dieser Ventilkonstruktion. Die Konstruktion sieht einen Ventilsitz und einen beweglichen Ventilkörper vor, der zum Öffnen und Schließen des Ventilsitzes verwendet wird. Der bewegliche Ventilkörper ist dabei von einem thermischen Antriebselement bewegt.
Die Druckschrift US 2 847 165 A offenbart einen Thermostaten, welcher als thermostatisches Ventil zur Kontrolle einer Fluidströmung in einem Kühlsystem eines Verbrennungsmotors eingesetzt wird. Das Ventil ist dabei derart gestaltet, dass es nicht auf Druckveränderungen innerhalb des Fluids, welches es kontrolliert, reagiert.
Die Druckschrift DE 19 11 822 U offenbart ein Zweiwegventil zur Steuerung von Flüssigkeitskreisläufen. Hierzu ist ein Ventilkörper mit einem zylindrischen Hohlraum vorgesehen, der an einem Ende offen und am anderen Ende geschlossen ist und weiterhin erste und zweite Durchflussöffnungen für das zu kontrollierende Fluid aufweist. Zur Steuerung der Durchflussöffnungen wird eine thermostatische betätigter zylindrischer Rohrschieber vorgesehen.
Die Druckschrift DE 42 43 228 A1 offenbart eine thermostatisches Ventil, mit einem Gehäuseteil, der eine Ventilöffnung mit Ventilsitz enthält, und mit einem Thermostatelement an dessen Gehäuse mindestens ein Ventilteller gehalten ist und das mit einem herausragenden Kolben am Gehäuseteil abgestützt ist, wobei der Ventilteller von einer Rückstellfeder in Ventilschließrichtung beaufschlagt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einbaubedingungen eines Thermostatventils der eingangs genannten Art zu verbessern.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Widerlager der Rückstellfeder an der Grundplatte gehalten ist.
Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht es, die Elemente des Thermostatventils zu einer Baugruppe vorzumontieren, die dann als solche zwischen zwei Teilen eines Gehäuses od. dgl. montiert werden kann. Aufgrund der Vormontage ist es auch möglich, die Dichtheit zwischen dem Ringschieber und der Grundplatte vorher zu prüfen.
In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass als Widerlager ein Bügel dient, dessen Schenkel mit ihren Enden an Ansätzen der Grundplatte befestigt sind. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Ansätze der Grundplatte als offene Haken gestaltet sind, in die die abgewinkelten Enden der Schenkel des Bügels eingreifen. Bei dieser Ausbildung ist es besonders einfach, den Bügel mit der Rückstellfeder zu montieren, was durch eine kombinierte Dreh-Schiebebewegung erreicht wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass der Bügel mit einem als Führung für ein Gehäuse des thermostatischen Arbeitselementes dienenden Kragen versehen ist. Mittels dieses Kragens richten sich das thermostatische Arbeitselement und der Bügel zueinander aus.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass das dem Dichtungssitz abgewandte Ende des Ringschiebers mit im wesentlichen radial nach innen gerichteten Stegen versehen ist, die eine Fassung halten, mit der der Ringschieber an dem Gehäuse des thermostatischen Arbeitselementes fixiert ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Fassung als ein umlaufender Ring gestaltet ist, der sich in axialer Richtung an einer Ringschulter des Gehäuses des thermostatischen Arbeitselementes abstützt. Auf diese Weise wird eine einfach zu montierende jedoch sichere Verbindung zwischen dem Ringschieber und dem Gehäuse des thermostatischen Arbeitselementes erhalten.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten erfindungsgemäßen Thermostatventils.
Die Zeichnung zeigt einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Thermostatventil.
Das in der Zeichnung dargestellte Thermostatventil besitzt eine Grundplatte 10, die als Trag- und Halteelement für die übrigen Bauteile des Thermostatventils dient. In der Mitte der Grundplatte ist eine Aussparung 11 vorgesehen, in die ein Arbeitskolben 12 eines thermostatischen Arbeitselementes 13 eingesetzt ist. Das Gehäuse 14 des thermostatischen Arbeitselementes ist mit einem Ringschieber 15 verbunden. Der Ringschieber 15 besitzt eine im wesentlichen zylindrische Gestalt. Sein der Grundplatte 10 zugewandter Rand 16 ist leicht nach außen aufgeweitet und bildet mit einer ihm zugeordneten Anlagefläche der Grundplatte 10 einen Dichtungssitz 17. Wie aus der Zeichnung zu sehen ist, sind die beiden Flächen, die den Dichtungssitz 17 bilden, annähernd unter 45° schräg nach außen geneigt, wobei sie sich in Strömungsrichtung aufweiten.
Die Grundplatte 10 besitzt die Gestalt einer zu dem thermostatische Arbeitselement 13 gewölbten Schale. Der Dichtungssitz 17 befindet sich im Randbereich der Unterseite dieser Schale. Radial nach außen schließen an den schalenförmigen Bereich Stege 18 an, vorzugsweise drei im Abstand von 120° zueinander angeordnete Stege 18. Diese Stege 18 führen zu einem Einspannrand 19, der die Form eines umlaufenden, geschlossenen Ringes hat. Zwischen dem Dichtungssitz 17 und dem Einspannrand 19 bestehe ein relativ großer freier Strömungsquerschnitt, der nur von den Stegen 18 unterbrochen ist.
Der dem Dichtungssitz 17 abgewandte Rand des Ringschiebers 15 ist mit nach innen gerichteten Stegen 20 versehen, deren innere Enden in eine ringförmige Fassung 21 übergehen. Die ringförmige Fassung 21 des Ringschiebers 15 liegt an einem Ringbund 22 des Gehäuses 14 des thermostatischen Arbeitselementes 13 auf der den Arbeitskolben 12 gegenüberliegenden Seite an. Im Bereich dieses Ringbundes 22 wird in dem Gehäuse 14 ein Führungseinsatz 23 aufgenommen, der einerseits eine Führung für den Arbeitskolben 12 bildet und der andererseits zum dichten Einspannen einer Sackmembran dient, die das Innere des Gehäuses 14 nach außen abdichtet. In dem Gehäuse 14 befindet sich ein Dehnstoff, insbesondere eine Wachsmischung, die auf eine vorgewählte Temperatur ausgelegt ist, bei der sie ihren Aggregatzustand ändert und dann den Arbeitskolben austreibt.
Mit dem Ausfahren des Arbeitskolbens 12 wird das Gehäuse 14 des thermostatischen Arbeitselementes 13 von der Grundplatte 10 hinweg bewegt, wobei der Ringschieber 15 mitgenommen wird, so dass sich dessen Rand 16 von dem Ventilsitz 17 löst.
Dem Gehäuse 14 des thermostatischen Arbeitselementes ist eine Rückstellfeder 24 zugeordnet, die bei sinkender Temperatur das Gehäuse 14 zurückdrückt und damit den Arbeitskolben 12 wieder in das Gehäuse 14 hineindrückt. Die Rückstellfeder 24 stützt sich einerseits an der Fassung 21 des Ringschiebers 15 ab, so dass dieser sicher an dem Gehäuse 14 des thermostatischen Arbeitselementes 13 gehalten wird, während dieses gleichzeitig in Richtung zu der Grundplatte 10 belastet ist. Das andere Ende der Rückstellfeder, die auf eine vorgegebene Kraft vorgespannt ist, ist mittels eines Widerlagers in Form eines Bügels 25 abgestützt. Der Bügel 25 ist im Bereich seiner Quersteges mit einem Kragen 26 versehen, der zur Zentrierung mit dem Gehäuse 14 des thermostatischen Arbeitselementes dient. Die zur Grundplatte 10 gerichteten Schenkel des Bügels 25 sind an ihren Enden 27 nach außen abgewinkelt und in Haken 28 eingehängt, die von der Grundplatte 10 abragen. Die Haken 28 sind offen, so dass die Enden 27 der Schenkel des Bügels 25 mittels Verdrehen zur Längsachse des thermostatischen Arbeitselementes 13 in die Haken 28 eingehängt werden können.
Das die Grundplatte 10, das thermostatische Arbeitselement 13, den Ringschieber 15 und den Bügel 25 aufweisende Thermostatventil wird aus diesen Elementen zu einer Baugruppe vormontiert. Als letzter Arbeitsschritt wird dabei der Bügel 25 zwischen den Stegen 20 des Ringschiebers 15 eingeführt, wobei die Rückstellfeder 24 zusammengedrückt wird. Durch Verdrehen des Bügels 25 werden die abgewinkelten Enden 27 seiner Schenkel in die Haken 28 eingehängt, so dass die Baueinheit fertig montiert ist. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, sind an den Enden der Schlitze der Haken 28 Vorsprünge 29 vorgesehen, so dass die abgewinkelten Enden 27 mit den Haken 28 verrasten.
Diese vormontierte Baueinheit wird dann zwischen zwei Teilen 31, 32 eines Gehäuses montiert, die den Einspannrand 19 der Grundplatte zwischen sich aufnehmen, wobei noch ein Dichtungsring eingelegt wird. Das Gehäuseteil 30 ist mit einem Zuströmanschluß versehen, der mit dem Motoraustritt verbunden ist, so dass von dem Verbrennungsmotor kommendes Kühlmittel zu dem Thermostatventil strömt (Pfeilrichtung 32). Das Gehäuseteil 30 ist ferner mit einem Kurzschlußanschluß 33 versehen, durch welchen hindurch das Kühlmittel zu dem Verbrennungsmotor zurückströmt (Pfeilrichtung 34), solange das thermostatische Arbeitselement 13 noch nicht angesprochen hat und das Thermostatventil geschlossen ist. Hierzu ist das Gehäuseteil 30 mit einem Gleit-Dichtungsring 35 versehen, der im Bereich des dem Dichtungssitz 17 abgewandten Endes an dem Außenumfang des Ringschiebers 15 anliegt und somit die Verbindung zu den Durchbrechungen der Grundplatte 10 sperrt.
Wenn das zuströmende Kühlmittel soweit erwärmt worden ist, dass die Ansprechtemperatur des thermostatischen Arbeitselementes 13 erreicht worden ist, wird dessen Arbeitskolben 12 aus dem Gehäuse 14 ausgetrieben, wodurch der Ringschieber 16 von dem Dichtungssitz 17 abgehoben wird. Dadurch kann Kühlmittel den Ringschieber 16 innen axial durchströmen und durch die Durchbrechungen der Grundplatte 10 zu einem Kühlmittelkühler abströmen (Pfeilrichtung 36). Die Position des Ringschiebers bestimmt das Verhältnis der Mengen an Kühlmittel, die als Kurzschluß (Pfeil 34) direkt zu dem Motor oder zu dem Kühlmittelkühler (Pfeil 36) und von dort zurück zu dem Verbrennungsmotor strömen. Im reinen Kühlbetrieb wird der Arbeitskolben 12 soweit ausgefahren, dass der Ringschieber den Kurzschlußanschluß 32 sperrt, so dass die gesamte Menge von Kühlmittel zu dem Kühlmittelkühler strömt.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Grundplatte 10 als ein Metallformteil ausgebildet, insbesondere als ein Druckgussteil. Der Ringschieber 15 und der Bügel 25 sind als Blechformteile gestaltet. Bei einer abgewandelten Ausführungsform wird auch die Grundplatte 10 als ein Blechformteil ausgeführt. Bei einer weiter abgewandelten Ausführungsform bestehen die Grundplatte 10 und/oder der Ringschieber 15 und/oder der Bügel 25 aus Kunststoffbauteilen.

Claims

Thermostatventil mit einem axial offenen, einem thermostatischen Arbeitselement verstellbaren Ringschieber, mit einer mit einem Rand des Ringschiebers einen Dichtungssitz bildenden Grundplatte, die einen Einspannrand aufweist und die zwischen dem Einspannrand und dem Dichtungssitz mit Durchbrechungen versehen ist, mit einer den Ringschieber hin zur Grundplatte belastenden Rückstellfeder und mit einem Widerlager für die Rückstellfeder, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (25) der Rückstellfeder (24) an der Grundplatte (10) gehalten ist, das dem Dichtungssitz (17) abgewandte Ende des Ringschiebers (15) mit im Wesentlichen radial nach innen gerichteten Stegen (20) versehen ist, die eine Fassung (21) halten, mit der der Ringschieber (15) an dem Gehäuse (14) des thermostatischen Arbeitselementes (13) fixiert ist.
Thermostatventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Widerlager ein Bügel (25) dient, dessen Schenkel mit ihren Enden (27) an Ansätzen der Grundplatte (10) befestigt sind.
Thermostatventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansätze als offene Haken (28) gestaltet sind, in die die abgewinkelten Enden (27) der Schenkel des Bügels (25) eingreifen.
Thermostatventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bügel mit einem als Führung für ein Gehäuse (14) des thermostatischen Arbeitselementes (13) dienenden Kragen (26) versehen ist.
Thermostatventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fassung (21) als ein umlaufender Ring gestaltet ist, der sich an einer Ringschulter (22) des Gehäuses (14) des thermostatischen Arbeitselementes (13) abstützt.
Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (10) in etwa die Gestalt einer in Richtung zu dem thermostatischen Arbeitselement (13) gewölbten Schale aufweist.
Thermostatventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den mittleren Bereichen der Grundplatte (10) nach außen gerichtete Stege (18) anschließen, die den Einspannrand (19) halten.