DE2001713C2 - Temperaturabhängiges Absperrorgan - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein thermostatisches Expansionsventil der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art

Aus der US-PS 34 50 345 ist ein Expansionsventil dieser Art bekannt, bei dem die Steuerung der Membranbewegung ausschließlich durch den Druck im Rücklaufkanal und zwar über Kapillarbohrungen, und die durch die Masse des Gehäuses auf die Füllung übertragenen Temperaturen des Rücklaufstromes erfolgt. Mit diesem Prinzip kam) keine ausreichend feinfühlige Steuerung des Kühlmittelkreislaufes erreicht werden.

Aus der US-PS 31 19 559 ist ein Expansionsventil bekannt, bei dem ein die Thermostatfüllung enthaltender Teil vom Rücklaufstrom des Kühlmittels berührt wird. Der Aufbau dieses Expansionsventils ist außerordentlich kompliziert. Zudem wird bei dieser Anordnung der Füllung das Expansionsventil überempfindlich gegen Temperaturänderungen im Rücklauf und reagiert mit raschen und übergroßen Öffnungs- und Schließbewegungen, selbst wenn es sich nur um kleinste Temperaturänderungen handelt

Aus der US-PS 19 41 023 ist ein Überdruckventil mit einer Membrankammer bekannt, das eine Überhitzung oder einen Überdruck in einem Warmwasserbehälter ausschließen soll. Ein hohles Fühlrohr im Innenaufbau des Ventils ist mit einer temperaturabhängig expandierenden Füllung versehen und mit einer Membrankammer verbunden. Das Fühlrohr taucht im wesentlichen über seine ganze Länge in das hinsichtlich der Temperatur zu überwachende Wasser ein. Temperaturschwankungen des Wassers werden direkt auf die Füllung übertragen und in Steuerbewegungen des Ablaßventils umgewandelt. Die Steuerung des temperaturabhängigen Teils des Ablaßventils erfolgt ohne Zuhilfenahme der Membrane, die für das druckabhängige und in der gleichen Richtung betätigte Ablaßventil vorgesehen ist. Als Expansionsventil in einem Kühlkreislauf ließe sich eine derartige Konstruktion nicht sinnvoll einsetzen.

Aus der FR-PS 7 13 400 ist ein Temperaturfühler bzw. -wächter für einen Heißwasserbehälter bekannt der mit Paraffin gefüllt ist und mit einer Meßdose aus temperaturempfindlichem Material gekoppelt ist Diese MeSdose wird jedoch gegen das Wasser, dessen Temperatur abgefühlt werden soll, durch eine isolierende Abdeckung geschützt, damit Temperaturänderungen ίο nur verzögert zu Reaktionen führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein thermostatisches Expansionsventil der vorliegenden Art zu schaffen, welches sich durch exaktes, von Lageänderungen unabhängiges Ansprechen auf Temperaturänderungen des rücklaufenden Kühlmittelstroms, durch das kein Pendeln des Ventils ausgelöst werden soll, auszeichnet

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst

Da der Stößel in dem den Rücklaufkanal durchsetzenden Teil einen Hohiraum aufweist, der mit dem die Füllung enthaltenden Teil der Membrankammer verbunden ist, wird die temperaturabhängige Füllung an den Kühimittelstrom herangeführt, was eine exakte Temperaturmessung ergibt. Die in der Verbindung zwischen dem Hohlraum und der die restliche Füllung enthaltenden Membrankammer angeordnete Strömungsdrossel bewirkt eine Lagenunabhängigkeit der Ventilsteuerung. Da der Stößel schließlich innerhalb des Rücklaufkanals von einer wärmeisolierenden Umhüllung umgeben ist, wird eine bestimmte Verzögerung im Wärmeübergang auf die geringe Zweigmenge der Thermostatfüllung in dem Hohlraum des Stößels erreicht, welche bei Temperaturschwankungen ein Pendeln des Ventils verhindert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert.

In dieser ist ein Vertikalabschnitt durch ein thermostatisches Expansionsventil mit Teilen eines Kältekreislaufes schematisch angedeutet.

Das dargestellte Ventil besitzt ein Ventilgehäuse 10. Dieses ist in seinem unteren Teil mit einem Eintrittskanal 12 und einem Austrittskanal 14 versehen. Die Kanäle ■»5 12, 14 sind durch eine Zwischenwand voneinander getrennt, die von einer Öffnung 16 durchsetzt ist, durch die Kältemittel in den Raum unterhalb der Zwischenwand gelangen kann. Ein Verschlußstücl; 18 in Form einer Kugel wirkt mit einem Sitz 20 zusammen und steuert dadurch die Strömung, die von dem Eintrittskanal zu dem Austrittskanal fließt Die Kugel ist auf einem Lagerkörper 22 zentriert. Zwischen letzterem und einem Tragkörper 26 ist eine Feder 24 eingespannt, die den Lagerkörper 22 in Schließrichtung zu bewegen trachtet. Der in den Endteil des Ventilgehäuses 10 eingeschraubte Tragkörper 26 ist zur Veränderung der Federkraft verstellbar. Das Ventilgehäuse 10 ist an seinem Ende durch eine Schraubkappe 28 und einen O-Ring dicht verschlossen.

Das Verschlußstück 18 wird durch einen Stößel 30 betätigt Dieser wird seinerseits von einem membrangesteuerten Stift 32 betätigt, der an einer Membranauflage 34 befestigt ist und dessen oberer Endteil die Auflage 34 und die Membran 36 durchsetzt sowie mit einer Kopf- oder Membrankammer 38 in Verbindung steht. Der Stift 30 sitzt in sattem Gleitsitz in einer Bohrung 40, so daß ein Lecken in der Bohrung verhindert wird und diese nicht als Umgehungskanal wirken kann.

In seinem oberen Teil enthält das Ventilgehäuse einen Rücklaufkanal mit einer Eintrittsstrecke 42, die mit dein Auslaß eines Verdampfers E verbunden ist, und einer Austrittsstrecke 44, die mit dem Einlaß eines Verdichters C verbunden ist. In üblicher Weise speist der Verdichter C einen Kondensator K und dieser ein Auffanggefäß R, das mit dem Eintriitskanal 12 des Ventilgehäuses 10 verbunden ist Über die Öffnung 48 in der oberen Wand des Ventilgehäuses 10 wird eine unterhalb der Membran 36 befindliche Druckkammer 46 mit dem Druck beaufschlagt, der in dem Rück!au^fkanal 42—44 herrscht. Infolgedessen ist die Toleranz zwischen dem membrangestejerten Stift 32 und der oberen Wand nicht von großer Bedeutung, weil ein geringfügiges Lecker, hier nicht schadet. Die Membran 36 ist zwischen einer Kuppel 54 und einem Tragflansch 50 eingespannt, der in das obere Ende des Ventilgehäuses eingeschraubt und gegen dieses durch einen O-Ring 52 abgedichtet ist. Die Kopfkammer 38 wird mit einer temperaturabhängigen Füllung, z. B. einem Kältemittel, durch ein Kapillarrohr 56 gefüllt, das dann dicht verschlossen wird.

Der membrangesteuerte Stift 32 ist mit einem Blindloch 58 versehen, das etwa in der Mitte des den oberen Teil des Ventilgehäuses 10 durchsetzenden Rücklaufkanals 42—44 endet. Das Blindloch 58 stellt eine kleine Temperaturmeßkammer 60 dar, die im Innern des membrangesteuerten Stiftes 32 ausgebildet ist und sich im Rücklaufkanal der Maschine befindet. Die Temperatur in der Kammer 60 des Stiftes 32 ist stets niedriger als in der Kopfkammer 38, so daß die Kältemittelfüllung trachtet, in der Kammer 60 zu kondensieren, und die Messung an diesem ideal angeordneten Punkt erfolgt. Da der membrangesteuerte Stift 32 nur eine kleine Masse hat, arbeitet das vorstehend beschriebene Ventil mit geringer Trägheit; es spricht daher auch auf vorübergehende Temperaturveränderungen an. Dies würde natürlich zum Pendeln führen. Um die Neigung zum Pendeln herabzusetzen, ist die den Rücklaufkanal 42—44 durchsetzende Strecke des membrangesteuerten Stiftes 32 von einer Hülse 62 umgeben, deren Material eine niedrige Wärmeleitfähigkeit besitzt und selbstschmierend ist Der Stift 32 ist dann frei beweglich und die erzielte Dämpfung von der Wandstärke der Hüle 62 abhängig.

Damit das Ventil in allen Stellungen angebracht werden kann, sitzt in der oberen Endstrecke des membrangesteuerten Stiftes 32 ein kapillares Drosselelement 64. Dieses hat ein sehr kleines, kapillares Loch, welches die Kammer 60 in dem membrangesteuerten Stift 32 mit der Kopfkammer 38 verbindet. Diese Verbindung genügt für eine Übertragung von Druckveränderungen, ermöglicht jedoch auch bei hängend

montiertem Ventil nur einen minimalen Übertritt von kondensierter Kältemittelfüllung aus der Kammer 60 in die Kopfkammer 38. Ohne das Drosselelement 64 könnte dagegen ein Übergang stattfinden, worauf in die wärmere Kopfkammer 38 übergetretenes, flüssiges Kältemittel sofort zu Gas verdampfen, dadurch den Druck erhöhen und anschließend in der Kammer 60 gleich rijckkondensiert werden würde, infolgedessen würde das System pendeln. Durch das Drosselelement 64 wird die Pendelneigung auf ein Minimum herabgesetzt.

Die in dem membrangesteuerten Stift 32 ausgebildete und in dem Rücklaufkanal 42—44 angeordnete Kammer 60 hat eine ausgezeichnete Steuerwirkung, weil sie direkt im Rücklaufkanal 42—44 genau an der Stelle angeordnet ist, an der die Temperatur gemessen werden soll. Die eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweisende Hülse 62 dämpft die Steuerwirkung und hält in der Kammer 60 eine mittlere Temperatur aufrecht.

Infolge der Verwendung des Drosselelements 64 kann das Ventil in jeder Lage angebracht werden, ohne daß durch einen Übertritt von kondensiertem Kältemittel aus der Kammer 60 in die Kopfkammer 38 die Steuerwirkung des Ventils beeinträchtigt würde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Thermostatisches Expansionsventil fur einen Kühlmittelkreislauf, mit einem das Ventilgehäuse durchsetzenden Kanal für das zu einem Verdampfer strömende Kühlmittel, in dem ein stößelbetätigtes Absperrventil angeordnet ist und mit einem das Ventilgehäuse durchsetzenden Rücklaufkana! für das entspannte Kühlmittel, in dem zur Stößelbetätigung in einer Membrankammer eine Membrane angeordnet ist, deren eine Seite dem Kühlmitteldruck unmittelbar und deren andere Seite dem Druck einer temperaturabhängig expandierenden Füllung ausgesetzt ist, welche mit der Temperatur im rücklaufenden Kühlmittel beaufschlagbar ist, wobei der die Füllung enthaltende Teil der Membrankammer außerhalb der Kühlmittelrücklaufströmung liegt und der Stößel den Rücklaufkanal durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (32) im Bereich des Rücklaufkanals (42, 44) einen Hohlraum (60) aufweist, der über einen gedrosselten Strömungsdurchgang (64) mit dem die Füllung enthaltenden Teil (38) der Membrankammer verbunden ist, und daß den Stößel (32) innerhalb des Rückiaufkanals (42, 44) eine wärmeisolierende Umhüllung (62) umgibt