DE2459485B2

DE2459485B2 - Thermostatisches expansionsventil fuer kaelteanlagen

Info

Publication number: DE2459485B2
Application number: DE19742459485
Authority: DE
Inventors: Leif Nordborg Nielsen (Dänemark)
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1974-12-16
Filing date: 1974-12-16
Publication date: 1976-12-02
Also published as: DE2459485A1; GB1534700A; DK138089C; DK570275A; DK138089B; JPS5186852A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein thermostatisches Expansionsventil für Kälteanlagen, insbesondere mit luftgekühltem Kondensator, mit einem Sitz und einem damit zusammenwirkenden, von einem zum Sitz konzentrischen Ventilschaft getragenen Verschlußitück, das in Öffnungsrichtung unmittelbar vom Kondensatordruck und durch ein erstes Arbeitselement von einem von der Überhitzungstemperatur des Verdampfers abhängigen Druck sowie in Schließrichtung von der Kraft einer Feder sowie durch ein zweites Arbeitselement von dem Kondensatordruck belastet ist wobei die dem Kondensatordruck ausgesetzte Fläche des zweiten Arbeitselements kleiner ist als die dem von der Überhitzungstemperatur abhängigen Druck ausgesetzte Fläche des ersten Arbeitsele nents.

Thermostatische Expansionsventile sind zwischen

Kondensator und dem Verdampfer einer Kälteanlage angeordnet Sie haben die Aufgabe, dem Verdampfer so viel Kältemittel zuzuführen, dsß die Überhitzungstemperatur am Endedes Verdampfers etwa konstant bleibt Sie müssen auch in der Lage seilt einen vollständigen Abschluß zwischen dem Verdampfer und dem Kondensator herzustellea JOJ

Während man davon ausgehen kann, daß der Verdampferdruck konstant ist oder nur geringfügigen Schwankungen unterliegt kann der Kondensatordruck in Abhängigkeit von der Kondensatortemperatur erhebliche Änderungen erfahren. Bei luftgekühlten Kondensatoren können sich im Sommer Kondensatordrücke einstellen, die 5- bis lOmal größer sind als im Winter. Da ein größejer Druckunterschied bei einer gegebenen Öffnungsstellung des Ventils zu einer höheren DurchfluSmenge führt ergeben sich im Sommer ganz andere Regelabhängigkeiten als im Winter. Wird das Expansionsventil für den Sommerbetrieb ausgelegt läßt es im Winter auch bei der maximalen Öffnungsstellung, die einer vorgegebenen maximalen Überhitzungstemperatur entspricht, zu wenig Kältemittel hindurch. Wird es umgekehrt für den Winterbetrieb ausgelegt wird der erforderliche Drosselquersch;Au schon bei ganz kleinen Uberhitzungstemperaturen überschritten.

Bei einem bekannten thermostatischen Expansionsventil Ar eingangs beschriebenen Art (DT-OS 19 27 660) wirkt auf das obere Ende des Verschlußstücks eine Membran als Stellglied des ersten Arbeitselements. Das zweite Arbeitselement wird durch das untere, als Kolben ausgebildete Ende des Ventilschaftes und eine Buchse gebildet Der Durchmesser des Kolbens ist kleiner als der Durchmesser des Ventilsitzes. Die Bemessung ist derart getroffen, daß sich ein bezüglich des Kondensatordrucks abgeglichenes Ventil ergibt. Beim Betrieb des Ventils beeinflußt daher der absolute Wert des Kondensatordrucks die Wirkungsweise des Ventils nicht

Bei einem anderen bekannten thermostatischen Expansionsventil (US-PS 31 94 499) ist auf der Eingangsseite ein Balg mit dem Durchmesser des Verschlußstücks vorgesehen. Der Raum innerhalb des Balges steht über Öffnungen mit der Ausgangsseite in Verbindung. Infolgedessen ist auch hier das Ventil bezüglich des Kondensatordrucks entlastet.

In beiden Fällen hat zwar der veränderliche Kondensatordruck keinen Einfluß mehr auf die von der Überhitzungstemperatur abhängige Stellung des Verschlußstücks. Trotzdem haben Schwankungen des Kondensatordrucks einen recht erheblichen Einfluß auf die Regelcharakteristik des Ventils.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein thermostatisches Expansionsventil der eingangs beschriebenen Art anzugeben, dessen Regelcharakteristik von Schwankungen des Kondensatordrucks in wesentlich geringerem Maße als bisher abhängig ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die dem Kondensatordruck ausgesetzte Fläche des zweiten Arbeitselements größer ist als der freie Querschnitt des Ventilsitzes.

Bei dieser Konstruktion wird der unmittelbar auf das Verschlußstück wirkende Kondensatordruck nicht nur kompensiert sondern wegen der beanspruchten Flächenverhältnisse in der Weise überkompensiert, daß sich der Kraft der Schließfeder eine mit steigendem Kondensatordruck zunehmende Kraft überlagert. Je höher der Kondensatordruck, um so geringer ist die

Öffnungsstellung des Ventils bei gleicher Oberhitzungstemperatur. Das Ventil läßt sich daher so auslegen, daß jede Änderung des Kondensatordrucks im Ventil selbst durch eine entsprechende Änderung der Drosselung derart kompensiert wird, daß die voa der Oberhitzungs- s temperatur des Verdampfers abhängige Durchflußmenge ihren Wert annähernd beibehält Auf diese Weise wird ein Ventil geschaffen, dessen Regelcharakteristik vom Kondensatordruck praktisch unabhängig ist

Wenn das Stellglied des ersten Arbeitselements auf das an der Außenseite des Gehäuses befindliche freie Ende des Ventilschafts wirkt, empfiehlt es sich, wenn das zweite Arbeitselement mittels einer Balgdose gebildet ist, die ebenfalls an der Außenseite des Gehäuses angeordnet ist sowie den Ventilschaft konzentrisch umgibt und deren Boden zwischen dem freien Ende des Ventilschafts und dem Stellglied des ersten Arbeitselements liegt Auf diese Weise ergibt sich eine sehr einfach herzustellende und zu montierende Baueinheit, die einen nur geringen Piatzbedarf hat «j

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, bei dem das Stellglied des ersten Arbeitselements eine Membran ist, wird die Balgdose des zweiten Arbeitselements auf einem Gehäusefortsatz geführt Da die Membran keiner Führung bedarf, kann das Gehäuse zur Führung der Balgdose herangezogen werden.

Wenn die kondensatorseitige Zuleitung zwischen Ventilsitz und erstem Arbeitselement angeordnet ist, empfiehlt es sich, daß zur Bildung eines Verbindungskanals zwischen dieser Zuleitung und den* zweiten Arbeitselement zwischen Ventilschaft und der ihn aufnehmenden Gehäusebohrung ein Spiel vorhanden ist Auf diese Weise erübrigt sich eine gesonderte Kanalbohrung. Als Spiel genügen einige μ.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes thermostatisches Expansionsventil und

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine Abwandlung.

Ein Gehäuse 1 weist einen Eintrittsstutzen 2 für den Anschluß an den Kondensator mit anschließender Zuleitung 3 und einen Austrittsstutzen 4 zum Anschluß an den Verdampfer mit vorgeschalteter Ableitung 5 auf. Ein Verschlußstück 6 wird von einem das Gehäuse durchsetzenden Ventilschaft 7 getragen. Am unteren Ende greift eine Druckplatte 8 an, auf welche eine Feder 9 in Schließrichtung wirkt Diese stützt sich an einer Schraube 10 ab, die in einem Schraubstutzen 11 verschraubbar ist, welcher durch einen Deckel 12 abgeschlossen ist

Am oberen Ende des Gehäuses befindet sich ein erstes Arbeitselement 13 in Gestalt einer Druckdose. Dieses weist als Stellglied 14 eine Membran, einen oberen Deckel 15 und einen unteren, mit dem Gehäuse 1 verbundenen Deckel 16 auf. Der Raum 17 oberhalb der Membran 14 ist über ein Kapillarrohr 18 mit einem Temperaturfühler verbunden und enthält Dampf mit einem von der Fühlertemperatur abhängigen Druck. Der Temperaturfühler ist am Verdampferausgang montiert

Unterhalb der Membran 14 befindet sich ein zweites Arbeitselement 19 in Gestalt einer den Ventilschaft 7 konzentrisch umgebenden Balgdose, deren Boden 20 zwischen die Stirnfläche des Ventilschafts 7 und die Membran 14 gelegt ist Ein zylindrischer Vorsprung 21 des Gehäuses 1 führt die Wellungen der Balgdose. Durch die Balgdose wird der Raum unterhalb der Membran 14 in einen inneren Raum 22 und einen äußeren Raum 23 unterteilt Der innere Raum 22 steht über einen Kanal 24 mit der Zuleitung 3 und daher mit dem Kondensatordruck Pk in Verbindung. Der äußere Raum 23 steht über einen Kanal 25 mit der Ableitung 5 und daher mit dem Verdampferdruck P₀ in Verbindung (Fig. 1).

Ein mit dem Verschlußstück 6 zusammenwirkender Ventilsitz 26 ist am offenen Ende einer Axialbohrung 27 ausgebildet Der freie Sitzquerschnitt ist daher durch die Querschnittsfläche der Axialbohrung 27 abzüglich der Querschnittsfläche des Ventilschafts 7 gebildet. Die dem Kondensatordruck ausgesetzte Fläche des zweiten Arbeitselements 19 ist gleich der Fläche des Bodens 20 abzüglich der Querschnittsfläche des Schafts 7. Diese dem Kondensatordruck Pk ausgesetzte Fläche ist größer als die freie Querschnittsfläche des Sitzes 26, aber kleiner als die Fläche der Membran 14, die dem Druck im Raum 17 ausgesetzt ist

Statt des Kanals 24 kann auch das Spiel zwischen dem Ventilschaft 7 und der ihn führenden Gehäusebohrung ausgenutzt werden.

In F i g. 2 ist ein Kanal 29 vorgesehen, der von dem Raum 23 außerhalb des zweiten Arbeitselements 19 zu einem Stutzen 30 führt An diesen kann irgendeine äußere Druckquelle angeschlossen werden. Insbesondere eignet sich dies für eine Anlage mit äußerem Druckausgleich, wo der Stutzen mit der Saugleitung hinter dem Fühler des thermostatischen Expansionsventils in Verbindung gebracht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

l.Thermostatisches Expansionsventil für Kälteanlagen, insbesondere mit luftgekühltem Kondensator, mit einem Sitz und einem damit zusammenwirkenden, von einem zum Sitz konzentrischen Ventilschaft getragenen Verschlußstück, das in Öffnungsrichtung unmittelbar vom Kondensatordruck und durch ein erstes Arbeitselement von einem von dei Oberhiizungstemperatur des Verdampfers abhängigen Druck SOWJe₃IjJ Schjie%ichlung_ von der Kraft einer Feder sg^iprcK; li^wijjtes Arbeitselement von dem KoitdensatordrucK belastet ist, wobei die dem Kondensatordruck ausgesetzte Fläche des zweiten Arbehselements kleiner ist als die dem von der Überhitzungstemperatuf abhängigen Druck ausgesetzte Fläche des ersten Arbeitselements, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Kondensatordruck (Pt) ausgesetzte Fläche des zweiten Arbeitselements (19) größer ist als der freie Querschnitt des Ventilsitzes (26).
2. Thermostatisches Expansionsventil nach Anspruch 1, bei dem das Stellglied des ersten Arbeitselements auf das an der Außenseite des Gehäuses befindliche freie Ende des Ventilschaftes wirkt dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Arbeitselement (19) mittels einer Balgdose gebildet ist, die ebenfalls an der Außenseite des Gehäuses (1) angeordnet ist sowie den Veetilschaft (7) konzentrisch umgibt und deren Boden (20) zwischen dem freien Ende des Ventilschafts und dem Stellglied (14) des ersten Arbeitselements liegt
3. Thermostatisches Expansionsventil nach Anspruch 2, bei dem das Steilglied des ersten Arbeitselements eine Membran ist, dadurch gekennzeichnet daß dje Balgdose des zweiten Arbeitselements (19) auf einem Gehäusefortsatz (21) geführt ist
4. Thermostatisches Expansionsventil nach Ansprach 2 oder 3, bei dem die kondensatorseitige Zuleitung zwischen Ventilsitz und erstem Arbeitselement angeordnet ist dadurch gekennzeichnet daß zur Bildung eines Verbindungskanals zwischen dieser Zuleitung (3) und dem zweiten Arbeitselement (19) zwischen Ventilschaft (7) und der ihn aufnehmenden Gehäusebohrung ein Spiel vorhanden ist

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