DE8714098U1 - Ventil - Google Patents

Description

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Beschreibung;

Die Erfindung geht aus von einem Ventil mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Es handelt sich dabei um ein Ventil, welches vor allem in einer mit Sonnenwärme betriebenen Sorptionskältemaschine eingesetzt werden soll. Eine solche Sorptionskältemaschine ist in der DE-27 20 561 Al beschrieben. Sie besteht aus einem als Sonnenwärmekollektor ausgebildeten Absorber für ein Kältemittel, aus einem Kondensator für das Kältemittel, welches durch Sonnenwärme aus dem Absorber ausgetrieben wird, und aus einem Verdampfer für das kondensierte Kältemittel. Die bekannte Sorptionskältemaschine enthält als Sorptionsmittel im Absorber ein Zeolith und arbeitet mit Wasser als Kältemittel. Die bekannte Kältemaschine arbeitet folgendermaßen: Tagsüber bei Sonnenschein wird der im Absorber enthaltene Wasserdampf ausgetrieben und dem Kondensator zugeführt, der mit Luft gekühlt wird. Im Kondensator wird der ausgetriebene Wasserdampf zu Wasser kondensiert Und danach dem Verdampfer zugeführt, der mit dem evakuierten Absorber verbunden ist. Durch den Druckabfall im .Verdampfer verdampft ein Teil des Wassers, wobei es sich abkühlt. Da jedoch der durch Sonnenwärme aufgeheizte Absorber den im Verdampfer erzeugten Wasserdampf nicht absorbieren kann, muss man mit dem Verdampf üngsprözess warten/ bis sich der desorbierte Absorber wieder abgekühlt hat, wozu man entweder wartet, bis es Nacht geworden ist, oder wozu man den Absorber zeitweise durch eine

Schattiervorrichtung vor weiterer Sonneneinstrahlung schützt (DE-GM 85 02 690) * Bis dahin muss das kondensierte Wasser im Kondensator angesammelt werden, und deshalb befindet sich zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer ein Ventil. Bisläfiy hac 6S Sich in der FräxiS als SChwieriy erwiesen, ein hierfür geeignetes Ventil zu finden, welches leicht steuerbar ist, denn es muss - wie der gesamte Kälteini ttelk/reislauf - dauerhaft hermetisch abgedichtet sein, damit ilii'i kalten Absorber der zur Verdampfung und nachfolgenden Adsorption des Wasser nötige Unterdruck dauerhaft aufrechterhalten werden kann. Das Ventil soll in der Lage sein, bei Unterschreiten einer vorgegebenen Temperaturschwelle, die anzeigt, dass der Absorber für einen Adsorptionsvorgang hinreichend kalt geworden ist, zu öffnen. Das kann

IS z.B. mittels eines thermostatisch gesteuerten Magnetventils geschehen. Dabei ist jedoch nachteilig, dass für die Betätigung des Magnetventils elektrische Energie benötigt wird, wohingegen der durch Sonnenwärme betriebene Sorptichskältekreislauf bestimmungsgemäß ohne Fremdenergie, insbesondere ohne elektrische Energie auskommen sollte. Ohne Fremdenergie kommen Ventile aus, deren Schließkörper durch einen Faltenbalg betätigt wird, dessen Ausdehnung sich mit der Temperatur ändert. Dabei ist jedoch nachteilig, dass der Schließkörper eine schleichende Bewegung vollführt, so dass ein abruptes öffnen oder Schließen zu bestimmten Zeitpunkten nicht möglich ist.

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Der Erfindung liegt die Autgabe zugrunde, ein insbesondere für den Einsatz in einer Sorptionskältemaschine geeignetes, thermostatisch gesteuertes Ventil zu schaffen, welches im Aufbau einfach ist, sich leicht hermetisch abdichten läßt 5 und ohne Einsatz von Fremdenergie ein abruptes öffnen und Schließen bei vorgegebenen Temperaturen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Ventil mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen 1Ö der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

I Hervorstechendes Element der Erfindung ist ein als Bimetall-I schnappscheibe ausgebildeter Schließkörper. Bei der Bimetall-1 schnappscheibe handelt es sich um ein Bimetallblech, welchem

I 15 man durch einen Prägevorgang eine ballige Form vermittelt hat_r I beispielsweise die Form eines Kugelflächenabschnitts. Im Gegen- \ satz zu einem ebenflächigen Bimetallblech, welches sich bei Temperaturänderungen stetig krümmt, widersetzt sich bei einer Schnappscheibe die eingeprägte Gestalt einer stetigen Krümmung

I 20 bei Temperaturänderungen. Vielmehr wird zunächst eine mechanics sehe Spannung in der Schnappscheibe erzeugt, und wenn diese f- einen für die jeweilige Schnappscheibe charakteristischen Wert I überschreitet, wechselt die Schnappscheibe abrupt ihre Gestalt I so, dass die zuvor konkave Seite konvex und die zuvor konvexe

J₁ 25 Seite konkav wird. Von diesem abrupten Gestaltwechsel leitet |- sich der Name "Schnappscheibe" her. Die Temperaturen, bei denen

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der Schnappvorgang in der einen und in der anderen Richtung stattfindet, haben für jede Sch'nappscheibe einen charakteristischen Wert und können durch die Materiaiwahl, durch die Dicke, durch die Form, durch den Härte etc. der Schnappscheibe in weiten Grenzen geändert und damit vorgegebenen werden.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Schnappscheibe so verwendet, dass sie oberhalb ihrer Schalttemperatur mit ihrer konvexen Seite (Dichtseite) auf dem Dichtsitz liegt

IC und sich gleichzeitig mit ihrem Rand an eii^em dem Dichtsitz gegenüberliegenden Widerlager federnd abstützt, wodurch ein gewisser Schließdruck erzeugt wird. Dieser Schließdruck kann noch verstärkt werden durch das auf der Schnappscheibe lastende, strömungsfähige Medium (Wasser). Wird die Schalttemperatur der Schnappscheibe unterschritten, kehrt sich deren Krümmung schlagartig um, wodurch die Dichtseite der Schnappscheibe vom Ventilsitz abgehoben wird,, Das Ventil ist nun offen. Offensichtlich wird für den Schaltvorgang keine Fremdenergie benötigt, vielmehr spricht die Schnäppscheibe auf die Umgebungstemperatur an. Wird dieser über die Schalttemperatur erhöht (in einer Sorptionskältemaschine tagsüber durch Sonneneinstrahlung) dann schließt das Ventil erneut. Da das Ventil als einziges bewegliches Teil die Schnappscheibe aufweist, ist der Aufbau extrem einfach und von daher auch leicht eine hermetische Abdichtung möglich.

Um die Schließwirkung der Schnappscheibe zu fördern, ist zweck-

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massig, den Ventilsitz und vorzugsweise auch das Widerlager für den Rand der Schnappscheibe durch jeweils einen Dichtring aus elastisch nachgebendem Werkstoff zu bilden, beispielsweise durch einen O-Ring.
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Grundsätzlich wäre es möglich, die Mündungen der Zulauf- und der Ablaufleitungen auf ein und derselben Seite der Schnappscheibe anzuordnen. Aus Gründen der Betriebssicherheit ist es jedoch besser, die Mündung der Zulaufleitung auf der einen Seite und die Mündung der Ablaufleitung auf der anderen Seite der Schnappscheibe anzuordnen. In diesem Fall ist dafür Sorge zu tragen, dass das strömende Medium bei geöffnetem Ventil einen Weg um die Schnappscheibe herum findet. Eine vorteilhafte Art und Weise, dieses zu verwirkliehen, besteht darin, dass man die Gestalt der Schnappscheibe und die Gestalt der Ventilkammer derart aufeinander abstimmt, dass die Schnappscheibe bei geöffnetem Ventil {dann ist die dem Ventilsitz zugewandte Seite der Schnappscheibe konkav) in der Ventilkarnmer Spiel hat. Dann kann das strömende Medium durch den Spielraum zwischen der Schnappscheibe und der Wand der Ventilkammer hindurchströmen. Eine solche Anordnung mit Spiel läßt sich besonders einfach verwirklichen, wenn man die vom Widerlager umschlossene Mündung der Zu- bzw. Ablaufleitung größer wählt als die vom Ventilsitz umschlossene Fläche, so dass bei geöffnetem Ventil die Schnappscheibe mit einem Oberflächenabschnitt in diese Mündung hineinragen kann, der größer ist als der von dem Ventilsitz

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umschlossene Flächenabschnitt.

Eine andere Möglichkeit, dem strömenden Medium bei geöffnetem Ventil einen Weg um die Schnappscheibe herum zu öffnen, besteht darin, im Randbereich der Schnappscheibe eiae oder mehrere Ausnehmungen vorzusehen, die vorzugsweise symmetrisch z:ur Mitte der Schnappscheibe angeordnet sind. Diese Ausnehmungen dürfen sich natürlich nicht bis in den Bereich der Schnappscheibe erstrecken, weleaer von dem Ventilsitz beaufschlagt und umschlossen wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der beigefügten Zeichnung dargestellt.

Figur 1 zeigt einen durch die Längsachse des Ventils

gelegten Längsschnitt,

Figur 2 zeigt als DetaiJ die Draufsicht auf die Schnappscheibe des Ventils in Fig. 1, und 20

Figur 3 zeigt eine Sorptionskältemaschine, in welche das Ventil aus Fig. 1 eingebaut ist.

Das Ventil 1 hat ein Gehäuse, welches aus zwei zylindrischen Rohrstücken 2 und 3 besteht, die ineinandergesteckt und hermetisch dicht miteinander verschweißt sind. Im dickeren Rohrstück 2 verläuft eine Zulaufleitung 4, und im dünneren Pohrstück 3 verläuft eine Ablaufleitung 5, deren Durchmesser kleiner ist als

der Durchmesser der Zulaufleitung 4. Die Zulaufleitung 4 mündet in eine Ausdrehung 6 des dickeren Rohrstückes, und die Zulaufleitung 5 mündet in eine Ausdrehung 7 des dünneren Rohrstückes, welche im Durchmesser etwas geringer ist als die Ausdrehung 6. Die beiden Ausdrehungen '.· und 7 bilden zusammen die V<äntxlkammer 8 des Ventils. In der weiteren Ausdrehung 9 des dünneren Rohrstückes, welche die Mündung der Ablaufleitung eng umschließt, ist ein O-Ring als Ventilsitz 10 eingesetzt. Ein weiterer O-Ring 11 liegt in der Ausdrehung 6 des dickeren Rohrstückes an der dort gebildeten Schulter an. Alle Elemente der insoweit beschriebenen Anordnung sind koaxial zueinander angeordnet.

In die Ventilkammer 8 ist lose eine Bimetallschnappscheibe eingesetzt, welche in geschlossenem Zustand des Ventils mit ihrer konvexen Seite (Dichtseite) auf dem O-Ring 10 liegt und sich mit ihrem Rand gleichzeitig federnd am Ring 11 abstützt. Nach Überschreiten oder ünterschrexten (letzteres im Fall der Verwendung in einer Sorptionskältemaschine) kenrt sich die Krümmung der Schnappscheibe 12 abrupt um, wodurch sie sich vom O-Ring 10 löst. Durch Ausnehmungen 14 am Rand der Schnappscheibe, welche bei geschlossenem Ventil durch den O-Ring 11 abgedeckt sind, kann nunmehr ein strömendes Medium um die Schnappscheibe herumfließen. Die Lago der Schnappscheibe 12 bei geöffnetem Ventil ist in Fig. 1 gestrichelt dargestellt.

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Figur 3 zeigt die wesentlichen Elemente einer durch Sonnenwärme betriebenen Sorptionskältemaschine , bestehend aus einem als Sonnenwarmekollektor ausgebildeten Absorber 21, dessen Ausgang über ein Rückschlagventil mit einem luftgekühlten Kondensator 23 verbunden ist. Der Kondensator 23 ist über das erfindungsgemäße Ventil 24 mit einem Verdampfer 25 verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang des Absorbers 21 verbunden ist. Bei Sonnenschein wird im Absorber gebundenes Kältemittel (Wasserdampf) ausgetrieben, gelangt in den Kondensator 23, wo es kondensiert und gesammelt wird. Fällt auf den Absorber kein Sonnenlicht, also insbesondere nachts, dann küfclt sich die Sorptionskältemaschine insgesamt ab und der Absorber versucht, Kältemittel anzusaugen. Damit aus dem Kondensator 23 nichts zurückströmt in den Absorber 21, ist das Rückschlagventil 22 vorgesehen. Bei Unterschreiten einer vorgegebenen Temperaturschwelle, z.B. plus 4° C, öffnet sich das erfindungsgmäße Ventil 24 und das im Kondensator gesammelte Wasser 23 strömt in den Verdampfer 25, wo es durch die Saugwirkung des Absorbers 21 zu einem Teil verdampft wird, sich dabei stark abkühlt und deshalb zum übrigen Teil zu Eis gefriert, welches sich im Verdampfer 25 festsetzt. Der Wasserdampf hingegen wird im Absorber 21 absorbiert und kann bei Sonneneinstrahlung wieder ausgetrieben werden. Steigt bei -Sonneneinstrahlung die Temperatur wieder an, schließt das Ventil 24 selbsttätig.

Claims (9)

1. OR. RUDOiLF BAUER*· pil^L. IW&bgr;; HELMUT HUBBUCH DIPL.-PHYS. ULRICH TWELMEIER

   WESTLICHE 29 - 31 IAM LEOPOLD PLATZ)

   7530 PFORZHEIM (WEST-gehmany)

   &zgr;(07231) 102290/7O¹SPATMARk TELEX 783 929 patma d

   21.10.1987 III/Be

   Herr Erwin Dietz, D-7538 Keltern-Ellmendingen

   " Ventil "

   Ansprüche:

   1. ventil mit einem Gehäuse, mit einer in dem Gehäuse

   gebildeten Ventilkammer, in welche eine Zulaufleitung und eine Ablauf leitung einmünden, mit einem in der Ven-äilkammer im Strömungsweg zwischen der Zulaufleitung und der Ablaufleitung ausgebildeten Ventilsitz, und mit einem in der Ventilkammer beweglich angeordneten Schließkörper,
   welcher bei geschlossenem Ventil auf dem Ventilsitz sitzt, "dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper eine lose in der Ventilkammer (8) angeordnete, gewölbte Bimetall-Schnappscheibe. (12) ist, deren dem Ventilsitz (10) zugewandte Seite (nachfolgend als Dichtseite bezeichnet) bei

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   geschlossenem Ventil konvex ist und am Ventilsitz (10) anliegt, während sich die Schnappscheibe (12) mit ihrem Rand federnd an einem dem Ventilsitz (10) gegenüberliegenden, in der Ventilkammer (8) ausgebildeten Widerlager (11) abstützt.
2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (10) durch einen Dichtring aus elastisch

   nachgebendem Werkstoff gebildet ist. 10
3. 3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (11) durch einen Dichtring aas

   elastisch nachgebendem Werkstoff gebildet ist.
4. 4. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
5. gekennzeichnet, dass die Gestalt der Schnappscheibe (12) und die Gestalt der Ventilkammer (8) derart aufeinander abgestimmt sind, dass die Schnappscheibe (12) bei geöffnetem Ventil (dann ist die dem Ventilsitz zugewandte Seite der Schnappscheibe (12) konkav) in der Ventilkammer (8) Spiel hat.
6. 6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Widerlager (11) umschlossene Mündung der Zu- bzw. Ablaufleitung (5, 4) größer ist als die vom Ventilsitz (10) umschlossene Fläche.

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7. 7. Ventil nach Anspruch 5 öder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung der Zu- bzw* Ablaufleitung (4) und

   das äie Umgebende Widerlager (11) koaxial zum Ventilsitz (1Ö) angeordnet sind«
   5
8. 8. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappscheibe (12) in ihrem

   Randbereich ausserhalb des Ventilsitzes (10) eine oder mehrere Ausnehmungen (14) aufweist*
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9. 9. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappscheibe (12) und der

   Ventilsitz (10) kreisrund sind.