DE2001713C2 - Temperature-dependent shut-off device - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein thermostatisches Expansionsventil der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen ArtThe invention relates to a thermostatic expansion valve in the preamble of the main claim specified type

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.From US-PS 34 50 345 an expansion valve of this type is known in which the control of the Membrane movement exclusively through the pressure in the return channel, namely via capillary bores, and the temperature of the return flow which is transferred through the mass of the housing to the filling takes place. With this principle, a sufficiently sensitive control of the coolant circuit was not achieved will.

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 handeltFrom US-PS 31 19 559 an expansion valve is known in which a containing the thermostat filling Part of the return flow of the coolant is touched. The construction of this expansion valve is extraordinary complicated. In addition, with this arrangement of the filling, the expansion valve is over-sensitive against temperature changes in the return and reacts with rapid and oversized opening and closing movements, even if there are only the smallest changes in temperature

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.From US-PS 19 41 023 a pressure relief valve with a diaphragm chamber is known that overheating or to exclude overpressure in a hot water tank. A hollow sensor tube in the internal structure of the valve is provided with a temperature-dependent expanding filling and with a membrane chamber tied together. The sensing tube is immersed essentially over its entire length in the with respect to Temperature to be monitored. Temperature fluctuations of the water are directly affected Transferring filling and converting it into control movements of the drain valve. The control of the temperature-dependent Part of the drain valve takes place without the aid of the membrane, which is responsible for the pressure-dependent and a drain valve operated in the same direction is provided. As an expansion valve in a cooling circuit such a construction could not be used sensibly.

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.From FR-PS 7 13 400 a temperature sensor or -wächter for a hot water tank known which is filled with paraffin and with a load cell temperature-sensitive material is coupled. This measuring dose is, however, against the water whose Temperature should be sensed, protected by an insulating cover to allow temperature changes ίο can only lead to reactions after a delay.

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, auszeichnetThe invention is based on the object of a thermostatic expansion valve of the present invention Art to create, which is independent of changes in position, responding to temperature changes of the returning coolant flow, which does not cause the valve to oscillate should, excels

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöstThe object set is according to the invention by the characterizing part of the claim specified features solved

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.Since the plunger in the part penetrating the return channel has a cavity with which the Filling containing part of the diaphragm chamber is connected, the temperature-dependent filling is activated the coolant flow is brought in, which results in an exact temperature measurement. The one in the compound arranged between the cavity and the membrane chamber containing the remaining filling causes the valve control to be independent of the position. Since the plunger is finally within the Return channel is surrounded by a heat-insulating jacket, a certain delay in the Heat transfer to the small amount of branches of the thermostat filling in the cavity of the plunger achieved, which prevents the valve from swinging in the event of temperature fluctuations.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert.An embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing.

In dieser ist ein Vertikalabschnitt durch ein thermostatisches Expansionsventil mit Teilen eines Kältekreislaufes schematisch angedeutet.In this is a vertical section through a thermostatic expansion valve with parts of a Refrigeration cycle indicated schematically.

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.The valve shown has a valve housing 10. This is in its lower part with an inlet channel 12 and an outlet channel 14 is provided. The channels ■ »5 12, 14 are separated from one another by an intermediate wall separated, which is penetrated by an opening 16, through the refrigerant in the space below the partition can get. A closure piece; 18 in the form of a ball cooperates with a seat 20 and thereby controls the flow that flows from the inlet channel to the outlet channel. The ball is on one Bearing body 22 centered. A spring 24 is clamped between the latter and a support body 26, which seeks to move the bearing body 22 in the closing direction. The one in the end part of the valve housing 10 screwed-in support body 26 is adjustable to change the spring force. The valve housing 10 is on its end is tightly closed by a screw cap 28 and an O-ring.

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.The locking piece 18 is actuated by a plunger 30, which in turn is controlled by a diaphragm Actuated pin 32 which is attached to a membrane support 34 and the upper end part of which is support 34 and the membrane 36 passes through and is in communication with a head or membrane chamber 38. The pencil 30 sits in a snug sliding fit in a bore 40, so that leakage in the bore is prevented and this cannot act as a bypass channel.

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.In its upper part, the valve housing contains a return duct with an inlet section 42 which is connected to the outlet of an evaporator E , and an outlet section 44 which is connected to the inlet of a compressor C. In the usual way, the compressor C feeds a condenser K and this a collecting vessel R, which is connected to the inlet duct 12 of the valve housing 10. Pressure is applied to a pressure chamber 46 located below the membrane 36 via the opening 48 in the upper wall of the valve housing 10 that! au prevails in the return channel ^f 42-44. As a result, the tolerance between the membrane-jammed pin 32 and the top wall is not of great concern because a slight leak will not do any harm here. The membrane 36 is clamped between a dome 54 and a support flange 50 which is screwed into the upper end of the valve housing and is sealed against it by an O-ring 52. The head chamber 38 is filled with a temperature-dependent filling, e.g. B. a refrigerant, filled through a capillary tube 56, which is then sealed.

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.The diaphragm-controlled pin 32 is provided with a blind hole 58 which is approximately in the middle of the The upper part of the valve housing 10 extending through the return channel 42-44 ends. The blind hole 58 represents a small temperature measuring chamber 60, which is formed inside the diaphragm-controlled pin 32 and is located in the return duct of the machine. The temperature in the chamber 60 of the pen 32 is always lower than in the head chamber 38, so that the refrigerant charge tends to move into the chamber 60 condense, and the measurement is made at this ideally arranged point. Since the membrane-controlled If pin 32 has only a small mass, the valve described above operates with low inertia; it therefore also responds to temporary changes in temperature. This would of course make for commuting to lead. To reduce the tendency to swing, is the section of the diaphragm-controlled pin 32 passing through the return channel 42-44 from a sleeve 62 surrounded, the material of which has a low thermal conductivity and is self-lubricating. The pin 32 is then freely movable and the damping achieved depends on the wall thickness of the sleeve 62.

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 hängendSo that the valve can be fitted in all positions, the is located in the upper end section of the membrane-controlled pin 32 a capillary throttle element 64. This has a very small, capillary hole, which connects the chamber 60 in the diaphragm-controlled pin 32 to the head chamber 38. These Connection is sufficient for a transmission of pressure changes, but also enables when hanging

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. mounted valve, only a minimal overflow of condensed refrigerant charge from the chamber 60 in the head chamber 38. Without the throttle element 64, however, a transition could take place, whereupon into the Warmer head chamber 38 immediately evaporate liquid refrigerant that has passed over to form gas, thereby the Increase the pressure and would then be back-condensed immediately in the chamber 60, as a result the system would commute. By means of the throttle element 64, the tendency to pendulum is reduced to a minimum.

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.The chamber formed in the diaphragm-controlled pin 32 and located in the return channel 42-44 60 has an excellent control effect because it is directly in the return channel 42-44 exactly at the point is arranged on which the temperature is to be measured. The one that has a low thermal conductivity Sleeve 62 dampens the control effect and maintains a medium temperature in chamber 60.

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.As a result of the use of the throttle element 64, the valve can be attached in any position without that by a passage of condensed refrigerant from the chamber 60 in the head chamber 38 the Control effect of the valve would be impaired.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: 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) umgibtThermostatic expansion valve for a coolant circuit, with a channel penetrating the valve housing for the coolant flowing to an evaporator, in which a tappet-actuated shut-off valve is arranged and with a return channel penetrating the valve housing! for the relaxed coolant, in which a diaphragm is arranged in a diaphragm chamber for actuating the plunger, one side of which is directly exposed to the coolant pressure and the other side of which is exposed to the pressure of a temperature-dependent expanding filling to which the temperature in the returning coolant can be acted upon, the filling being the containing part of the membrane chamber is outside of the coolant return flow and the plunger passes through the return duct, characterized in that the plunger (32) in the region of the return duct (42, 44) has a cavity (60) which is connected to the via a throttled flow passage (64) the part (38) of the membrane chamber containing the filling is connected, and that the plunger (32) is surrounded by a heat-insulating cover (62) within the return channel (42, 44)