DE1675504C3 - Thermisches Regulierventil - Google Patents

Description

65 Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein thermisches Regulierventil der ein-

Die Erfindung betrifft ein thermisches Regulier- gangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem eine ventil zur Steuerung der Einspritzung von Kältemit- stufenlose Änderung der Durchflußcharakteristik im

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eingebauten Zustand des Ventils möglich ist und Die Schließkräfte des Hauptventils werden von der Schwingungs- und Kavitationserscheinungen weit- Schließfeder 15 aufgebracht, die sich gegen eine vergehend vermieden werden, stellbare Schraubhülse 16 abstützt In der Mitte des

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch Bodens der Schraubhülse ist eine Bohrung 17 vorgelöst, daß die Vordüse als ein Voi^ventil mit von 5 gesehen, durch die das Kältemittel zum Ventilausgang außen stufenlos einstellbarem Strömungsquerschnitt 22 abfließt.

ausgebildet ist und daß die Ventilnadel des Vorven- Die als Handrad ausgebildete Regulierung 5 besitzt tils die Gestalt einer längsdurchbohrten Nadel besitzt, einen Skalenring Ϊ8, der zunächst frei beweglich auf in deren Bohrung der Druckstift beweglich gelagert den Hals des Handrades aufgeschoben ist und nach ist Hierdurch ist es möglich, die Durchflußcharak- io der Justierung und präzisen Einstellung des Ventils teristik des Regulierventils zu ändern, ohne daß eine kraftschlüssig mittels einer Sicke 19 mit dem Hand-Veränderung in der Abstimmung der Überhitzung rad 5 verbunden wird,
des Systems eintritt. Die Dichtung 20 dient sowohl als Dichtung für

Gemäß einer vorteilhaften baulichen Ausgestaltung die Ventilnadel 4 als auch als Feder für eine kraft-

der Erfindung weist die Außenwand der Ventilnadel is schlüssige Verbindung zwischen dem Kegeltrieb 6

des Vorventils eine schräg verlaufende Schulter auf, und der Ventilnadel 4. Weiter bildet sie eine Dich-

gegen die die Spitze eines Kegeltriebs anliegt tung für den Zylinder 21.

Eine Aussteuerung sehr kiemer Leistungen ist ge- Die Hintereinanderschaltung des Vorventils (Venmäß der Erfindung dadurch möglich, daß die Ventil- tilnadel 4, Vordüse 7), dessen Hub stufenlos von nadel des Vorventils auf ihrem Ventilsitz undicht auf- ao außen mittels der Regulierung 5 einstellbar ist und sitzt. Dabei kann die Undichtheit durch eine Bohrung des Hauptventils (Ventilkörper 9, Hauptdüse 10) er- oder einen Einschnitt in der Nadelspitze bewirkt sein. mögücht eine stufenlose Leistungseinstellung auch Will man vermeiden, daß die Nadel und der Druck- während des Betriebes in einem außerordentlich weistift unmittelbar aufeinandergleiten, so kann gemäß ten Bereich. Gleichzeitig kann durch die Änderung einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zwi- as der Durchflußcharakteristik eine Anpassung an die sehen beiden ein hülsenförmiges Zwischenstück vor- Zeitkonstante einei Kälteanlage erreicht werden. Fergesehen werden. ner gibt die stufenlose Leistungsverstellung die Mög-

Nach einer weiteren, bevorzugten Ausführungs- lichkeit, jede gewünschte Druckbegrenzung mit für

form stützt sich die Nadel kammerseitig gegen eine die Praxis genügender Genauigkeit einzustellen, was

ringförmige Dichtung. Hierdurch wird erreicht, daß 30 bisher nur mit Sonderventilen und nur für einen

die Gegenkraft zum Kegeltrieb durch die federela- Arbeitspunkt möglich war.

stische Dichtung aufgebracht wird. Der Skalenring 18 kann nach der Düsenkennzahl

Die Spannung der die Schließkraft des Hauptven- oder nach der Leistung geeicht werden. Eine präzise tils aufbringenden Schließfeder ist vorteilhafterwesse und gleiche Einstellung sämtlicher hergestellter Venmittels einer die Schließfeder übergreifenden 35 tile wird dadurch erreicht, daß die auf dem Regulier-Schraubhülse einstellbar. Dabei kann die Schraub- rad zunächst lose aufsitzende Skala nach Absenkung hülse in der Mitte ihres Bodens eine Bohrung auf- der Ventilnadel 4 auf ihren Ventilsitz in Nullstellung weisen, durch die das Kühlmittel abfließt. gebracht und gesichert wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung Wie bereits erwähnt, wird die Vordüse stufenlos

der Erfindung ist der Kegeltrieb mittels eines eine 40 durch einen Keiltrieb verstellt. Ein Keiltrieb hat ein-

einrastbare Skala aufweisenden Regulierungsrades mal den Vorteil eines guten Toleranzausgleichs. Zum

betätigbar. anderen kann die Übersetzung des Keiltriebs so ge-

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der wählt weiden, daß bei einer vollen Umdrehung des

Erfindung in schematischer Weise dargestellt. Die Regulierungsrades 5 der gesamte Leistungsbereich

Figur zeigt das Regulierventil in einem Vertikal- 45 des Ventils überstrichen wird,

schnitt. Das Vorventil besitzt eine bewußt herbeigeführte

Das flüssige Kältemittel tritt beim Einlaßstutzen 1 Undichtheit, die etwa durch eine Bohrung oder einen

in das Ventil ein. Nach Durchströmen des Filters 2 Einschnitt in der Ventilnadel bewiikt wird. Die dem

gelangt es in das Innere des Düsenträgers 3 durch die Querschnitt der Undichtheit entsprechende Leistung

in diesem vorgesehenen Bohrungen. Im Inneren des 50 ist kleiner als die kleinste an dem Ventil einstell-

Düsenträgers befindet sich die in vertikaler Richtung bare Leistung. Dadurch wird erreicht, daß trotz

verschiebbare Ventilnadel 4 des Vorventils, die durch der verhältnismäßig großen Hauptdüse auch klem-

die Regulierung 5 stufenlos mittels eines Kegel- ste Leistungen einwandfrei ausgesteuert werden

triebs 6 in ihrem Abstand zur Vordüse 7 verändert können.

werden kann. Innerhalb der im wesentlichen hohl- 55 Durch die Hintereinanderschaltung zweier Düsen zylindrischen Ventilnadel 4 befindet sich ein als wird die bei der Entspannung von Kältemitteln auf-Gleitführung dienendes Zwischenstück, das seiner- tretende Zwei-Phasenstromung für Steuerungszwecke seits hohl ausgebildet ist und in seinem Hohlraum ausgenutzt. Mit zunehmendem Gasanteil in der Zweiden Druckstifte des Ventilkörpers9 aufnimmt, der Phasenströmung vergrößert sich nämlich der Strögegen den die Hauptdüse bildenden Ventilsitz 10 be- 60 mungswiderstand in beträchtlichem Maße, und der wegbar ist. Der Druckstifte ist mit einer im Steuer- Massendurchsatz durch eine gegebene Düse verrinkopf 11 angeordneten Membran 12 verbunden, die gert sich entsprechend. Der Querschnitt der Haupteine Kammer druckdicht in eine obere Kammer 13 a düse wird in ihrer maximalen Offer.stellung so groß und eine untere Kammer 13 b teilt. Mittels der Lei- gewählt, daß damit im Grenzfall ein vorgegebener tung 14 wird der Druck eines nicht dargestellten 65 Maximaldurchsatz erzielt wird. Bei einer kleineren Temperaturfühlers auf die obere Kammer 13 a über- als der dem Maximaldurchsatz entsprechenden Vertragen. Damit werden also die Öffnungskräfte des dampferleistung wird mittels der Vordüse erreicht, Hauptventils von der Membran 12 aufgebracht. daß in dem Zwischenraum zwischen Vor- und Haupt-

düse eine Zwei-Phasenströmung entsteht, deren Gasanteil mit zunehmendem Querschnitt der sich kontinuierlich öffnenden Hauptdüse entsprechend dem in der Vordüse sich einstellenden Druckabfall ansteigt. Damit kann die Durchflußcharakteristik des Ventils

auf die gewünschte Weise beeinflußt werden. Außerdem wird durch die Zwei-Phasenströmung gewährleistet, daß weder eine Übersteuerung zur Seite größerer Leistungen noch eine Untenteuening zur Seite kleinerer Leistungen auftreten kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

tel in den Verdampfer einer Kälteanlage mit einer Membran, welche eine Kammer druckdicht in zwei Teüe teilt, deren oberer TeU mit einem druckerzeugenden Temperaturfühler und deren unterer Teil mit

1. Thermisches Regulierventil zur Steuerung 5 dem Verdampferteil des Kältemittelkreislaufs verder Einspritzung von Kältemittel in den Ver- bindbar ist, und mit einem gegenüber einem Veutildampfer einer Kälteanlage mit einer Membran, sitz verschiebbaren, über einen Druckstift mit der welche eine Kammer druckdicht in zwei Teile Membran verbundenen Ventilkörper sowie einer vor teilt, deren oberer Teil mit einem druckerzeugen- dem Ventilsitz angeordneten Vordüse mit einem den Temperaturfühler und deren unterer Teil mit io wählbaren Strömungsquerschnitt

dem Verdampferteil des Kältemittelkreislaufs Bei den meisten bekannten thermischen Regulierverbindbar ist, und mit einem gegenüber einem ventilen kann die Leistung nur in einem sehr kleinen Ventilsitz verschiebbaren, über einen Druckstift Bereich durch eine Änderung der Spannung der mit der Membran verbundenen Ventilkörper so- Überhitzungsfeder variiert werden. Bei einer derarwie einer vor dem Ventilsitz angeordneten Vor- 15 tigen Leistungsänderung wird jedoch gleichzeitig die düse mit einem wählbaren Strömungsquerschnitt, von der Fabrik vorgenommene optimale Einstellung dadurch gekennzeichnet, daß die Vor- des Überhitzungsverlaufes verändert Es ist bei diedüse als ein Vorventil (4, 7) mit von außen stu- sen Ventilen darüber hinaus nicht möglich, sie in fenlos einstellbarem Strömungsquerschnitt ausge- eingebautem Zustand an eine gegebene Verdampferbildet ist und daß die Ventilnadel (4) des Vor- ao leistung anzupassen. Um auf alle Falle einen zuverventils die Gestalt einer längsdurchbohrten Nadel lässigen Betrieb zu gewährleisten, werden die Steuerbesitzt, in deren Bohrung der Druckstift (8) be- düsen daher in praktischen Fällen häufig überdimenweglich gelagert ist. sioriert. Dies hat aber zur Folge, daß im Vergleich

2. Regulierventil nach Anspruch 1, dadurch zu dem Fall einer optimal angepaßten Düse eine ergekennzeichnet, daß die Außenwand der Ventil- »5 höhte Zahl an Schaltvorgängen mit großen Schaltnadel (4) des Vorventils eine schräg verlaufende wegen erforderlich ist, mit dem Nachteil, daß da-Schulter aufweist, gegen die die Spitze eines Ke- durch die Lebensdauer der Membran reduziert wird, geltriebs (6) anliegt. Weiter ist ein thermisches Regulierventil der ein-

3. Regulierventil nach Anspruch 1 oder 2, da- gangs beschriebenen Art bekannt (USA.-Patentschrift durch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (4) 30 2 195 925), deren Vordüse in einem Düsenhalter andes Vorventils auf ihrem Ventilsitz (7) undicht geordnet ist, der seinerseits austauschbar am Ventilaufsitzt, gehäuse angeordnet ist. Wenn auch bei diesem Ventil

4. Regulierventil nach Anspruch 3, dadurch die Durchflußcharakteristik in einem gewissen Begekennzeichnet, daß die Undichtheit durch eine reich durch Austauschen der Vordüse variiert wer-Bohrung oder einen Einschnitt in der Nadelspitze 35 den kann, so ist schon wegen der nur diskontinugebildetist. ierlichen Einstellbarkeit eine optimale Abstimmung

5. Regulierventil nach einem der Ansprüche auf eine gegebene Verdampferleistung und -zeitkon-1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwi- stante sehr erschwert. Hinzu kommt, daß bei jedem sehen der Ventilnadel (4) und dem Druckstift Auswechseln einer Düse zunächst die Flüssigkeits-(8) ein hülsenförmiges Zwischenstück befindet. 40 leitung evakuiert und der Käitekreislauf geöffnet und

6. Regulicventil nach einem der Ansprüche danach die Anlage entlüftet und wieder angefahren 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die werden muß. Bei jedem Anfahrvorgang sind die sich Ventilnadel (4) kammerseitig gegen eine ring- meist über mehrere Minuten oder gar mehrere 10 Miförmige Dichtung (20) stützt. nuten erstreckenden Einschwing-Erscheinungen ab-

7. Regulierventil nach einem der Ansprüche 45 zuwarten, bis wieder der stationäre Betriebszustand

1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventil- erreicht ist. Daher ist das Auffinden der optimalen körper (!>) mittels einer Schließfeder (15), deren Betriebsparameter mit dem bekannten Ventil sehr Spannung mittels einer Schraubhülse (16) ein- mühsam und erfordert in der Regel ein stundenlanges stellbar ist, gegen seinen Ventilsitz (10) gedrückt Austauschen von Vordüsen. Das bekannte Ventil ist wird. 50 ferner konstruktiv so ausgebildet, daß das flüssige

8. Expansionsventil nach Anspruch 7, dadurch Kältemittel von der Vordüse in einen relativ großen gekennzeichnet, daß die Schraubhülse (16) in der Hohlraum eingespritzt wird und von dort nach UmMitte ihres Bodens eine Bohrung (17) aufweist, lenkung um einen spitzen Winkel zur Hauptdüse durch die das Kühlmittel abfließt. gelangt. Daraus folgt auf Grund strömungstech-

9. Expansionsventil nach einem der Ansprüche 55 nischer Überlegungen, die bei ähnlichen Anordnungen

2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegel- experimentell bestätigt sind, daß die in dem Hohltrieb (6) mittels einer eine einrastbare Skala (8) raum auftretende Zweiphasenströmung in einen flüsaufweisenden Regulierung (S) betätigbar ist sigen und einen gasförmigen Teil aufgetrennt wird,

wodurch Pulsationen hervorgerufen werden, die das 60 Ventilgehäuse und dessen Teile zu Schwingungen anregen. Eine Folge davon ist eine unangenehme Geräuschbildung und eine Gefährdung der Leitungsanschlüsse, der Leitungsführungen und des Ventilsitzes.