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Kühlwasserregler für Kälteanlagen mit vom Kältemitteldruck abhängiger
Steuerung Die Erfindung betrifft einen Kühlwasserregler für Kälteanlagen mit vom
Kältemitteldruck abhängiger Steuerung.
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Derartige Regler bestehen aus einem Druckkörper, der mit dem Kältemittel
in Verbindung steht und der unter dem Einfluß einer Rückstellkraft so weit unter
Vorspannung gesetzt wird, daß je nach dem Druck-bzw. Temperaturverlauf des Kältemittels
von dem Druckkörper aus ein Ventil den Wasserverbrauch, d. h. also die gewünschte
Wassermenge, einregelt.
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Die Federvorspannung bei solchen Reglern ist über besondere Einstellmittel
regelbar, um eine Umstellung des Keglers auf verschiedene Kältemittel mit steil
oder flach verlaufender Verdampfungskennliiiie durchzuführen.
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Derartige Einstellmittel haben jedoch den Nachteil, daß ein solcher
Regler entweder bei Einstellung für eine flach verlaufende Verdampfungskurve innerhalb
eines gegebenen Temperaturbereiches wohl einwandfrei arbeiten kann, dann aber bei
Umstellung auf eine steiler verlaufende Verdampfungskurve nicht mehr so empfindlich
arbeitet. Wird der Regler auf ein Kältemittel mit steil verlaufender Verdampfungskurve
ausgelegt, so daß er jetzt innerhalb des geforderten Temperaturbereiches einwandfrei
regelt, dann würde dieser bei Umstellung auf ein Kältemittel mit flacher. Verdampfungskurve
außerordentlich träge arbeiten.
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An Hand eines Zahlenbeispieles sind diese Vorgänge noch besonders
erkennbar. Bei einem bestimmten Kältemittel soll der Regler für eine Temperatur
zwischen 25 bis 3o° C bei einem Druck von 3 bis 3,6 atü ansprechen. Bei einem anderen
Kältemittel würde für die gleiche Temperatur aber der Arbeitsbereich des
Reglers
bei einem Druck von z. B. 5,7 bis 6,5 atü liegen und bei einem weiteren Kältemittel
z. B. bei 4,7 bis 5,7 atü.
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Ein solcher Regler soll nun aber in einer bestimmten Grenze, d. h.
in einem bestimmten Temperaturbereich, der zwischen 2 bis 3° C schwanken darf, feinfühlig
und möglichst trägheitslos arbeiten, d. h. den Ventilquerschnitt öffnen und schließen.
Dies hat aber zur Folge, daß für jedes Kältemittel nach Möglichkeit eine weiche,
genau abstimmbare Feder vorgesehen werden müßte.
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Wenn nun aber ein solcher Regler auf ein Kältemittel mit flacher Verdampfungskurve
ausgelegt ist und auf ein Kältemittel mit steiler Verdampfungskurve übergegangen
werden soll, würde die Kennlinie der bisherigen Feder nur ungenau oder gar nicht
für diesen neuen Druckverlauf mit Rücksicht auf die hohen geforderten Drücke ausreichen,
um mit der nötigen Genauigkeit zu regeln. Wird dagegen der Regler von vornherein
auf eine höhere Dampfdruckkurve, d. h. mit steilem Federkennlinienverlauf, ausgerüstet,
dann arbeitet dieser Regler bei Umstellung auf eine niedrigere Verdampfungskurve
viel zu träge, da z. B. bei 0,3 atü Druckanstieg ein Temperaturunterschied
von z° C vorhanden ist, während bei flacher Verdampfungskurve bei 0,3 atü
Druckanstieg bereits einjTemperaturanstiegvonmehreren °C vorliegt.
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Es leuchtet ein, daß mit den bisher üblichen Reglerausführungen diesen
stark schwankenden Betriebsanforderungen nicht Rechnung getragen werden kann, und
es ist Aufgabe der Erfindung, hierfür Abhilfe zu schaffen und dafür zu sorgen, d'aß
innerhalb eines geforderten Temperaturbereiches eine einwandfreie Umstellung solcher
Kühlwasserregler auf verschiedene Verdampfungskurven möglich ist.
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Gemäß der Erfindung wird ein solch feinfühliger und praktisch trägheitsloser
Regelvorgang innerhalb einer gegebenen Temperaturgrenze dadurch erreicht, daß die
Umstellung des Reglers auf eine für ein anderes Kältemittel erforderliche Federkennlinie
durch andere Unterteilung der Federvorspannung des Druckkörpers in mehrere Federwege
mit verschiedenem Kennlinienverlauf erfolgt.
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Hierfür ist es möglich, der Feder für den Druckkörper eine oder mehrere
Federn mit flach verlaufender Kennlinie in Reihe zu schalten, und zwar so, daß beim
Übergang auf ein Kältemittel zeit stark ansteigender Verdampfungskurve dieser flach
verlaufende Federanteil mehr oder weniger stillgesetzt bzw. ausgeschaltet wird,
und umgekehrt. Einer der Federanteile kann dabei aus einer Schraubenfeder und der
oder die weiteren Federanteile aus zusammengesetzten Scheiben- bzw. Tellerfedern
nach Art einer Federsäule bestehen.
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Es wäre auch denkbar, die Unterteilung des gesamten Federvermögens
so vorzunehmen, daß die einzelnen Federanteile parallel geschaltet sind und beim
Übergang von einem Einstellbereich in den anderen der nächstfolgenden Federanteile
selbsttätig zu- oder abschaltbar ist. Bei einer solchen Ausführung kann es sich
empfehlen, insbesondere bei Verwendung ineinandergestellter Schraubenfedern, die
eine der Schraubenfedern über gegebenenfalls einstellbare Anschläge im Gehäuse an
ihrem freien Ende abzustützen. Schließlich wäre es auch noch denkbar, für die verschiedenen
Meßbereiche bei Verwendung einer Schraubenfeder deren Windungen mit unterschiedlicher
Steigung und/oder verschiedenem Durchmesser auszuführen, so daß sich praktisch verschiedene
Federkennlinien innerhalb einer einzigen Feder durch Aufeinanderlegen einzelner
Windungen ergeben, ähnlich mehreren in Reihe geschalteten Federn mit verschiedener
Kennlinie. Auch Scheiben- bzw. Tellerfedern lassen sich nach diesen Gedankengängen
aufbauen.
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Wie im einzelnen die Erfindung ausführbar ist, zeigen mit den für
sie wesentlichen Teilen die Ausführungsbeispiele in der Zeichnung, und zwar Fig.
r einen Schnitt durch einen Kühlwasserregler und Fig. 2 eine weitere Ausführung,
ebenfalls im Schnitt. In dem Gehäuse r befindet sich, gegebenenfalls über ein Deckelteil
2 einsetzbar, der Druckkörper 3, der über den Anschluß 4 mit dem betreffenden Kältemittel
in Verbindung steht. Das Gestänge 5 ist mit dem Boden des Druckkörpers 3 in an sich
bekannter Weise verbunden und durch das Gehäuse r hindurchgeführt, um in nicht dargestellter
Weise die Ventilquerschnitte für die Einstellung des Wasserdurchganges od. dgl.
zu beeinflussen.
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Der Druckkörper 3 steht dabei unter dem Einfluß einer Rückstellkraft
in Form einer Feder 6, beispielsweise einer Schraubenfeder. Um den Meßbereich bzw.
den Regelbereich und darüber hinaus auch den Regler für verschiedene Kältemittel
verändern bzw. verwenden zu können, ist es erforderlich, die Vorspannung der Rückstellkraft
6 in bestimmten gegebenen Grenzen zu verändern. Hierfür kann eine scheibenförmige
Einstellschraube 7 dienen, die über einen - Gehäuseschlitz 8 auf einem Gewinde 9
in axialer Richtung des Gehäuses r verstellbar angeordnet ist.
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Diese Anordnung hat den besonderen Vorteil, daß durch die deutlich
sichtbaren Höhenänderungen der Scheibe 7, gegebenenfalls mit einer Markierung, innerhalb
des Schlitzes nach Art einer Skala to sofort der jeweilige Meß- bzw. Regelbereich
erkennbar ist.
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Um die Federvorspannung den verschiedenen Verdampfungskurven für den
Übergang auf das eine oder andere Kältemittel anpassen zu können, ohne daß sich
dabei Schwankungen innerhalb des zu fordernden Temperaturbereiches für die Durchführung
des Regelvorganges ergeben dürfen, ist der Federweg, d. h. das Federvermögen der
Rückstellkraft des Druckkörpers 3, unterteilt, und zwar in dem Ausführungsbeispiel
in Fig. r .wird eine Schraubenfeder 6 beispielsweise für den steil ansteigenden
Druckverlauf gewählt und in Reihe hierzu für eine flach verlaufende Verdampfungskurve
über die Abstützscheibe xr ein weiterer Federanteil zugeschaltet, der hier aus einzelnen
Scheibenfedern x2 besteht. Diese Scheibenfedern können noch über einen zylindrischen
Ansatz 13 des Gewindes 9 eine Führung erhalten. Es ist selbstverständlich
denkbar, auch die gesamte Federanordnung aus solchen Scheibenfedern zeit verschiedenem
Kennlinienverlauf aufzubauen.
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In dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 ist eine Federanordnung für den
Druckkörper 3 gezeigt, bei der die
Unterteilung in der Weise erfolgt,
daß die Federanteile parallel zueinander geschaltet sind. In dem Ausführungsbeispiel
ist für eine solche Federunterteilung von zylinderförmigen Schraubenfedern ausgegangen.
Es ist jedoch auch denkbar, andere Federanordnungen zu wählen, beispielsweise Federpakete,
Drehstäbe od. dgl., auch in Verbindung mit Scheiben- oder Tellerfedern.
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Die äußere Feder in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 soll ebenfalls
die stärkere Feder 6 für das Kältemittel mit steil ansteigender Verdampfungskurve
sein, und die Feder endet vor Erreichen der Einstellscheibe 7 gegebenenfalls in
der dargestellten Lage ohne Vorspannung. Sie kann einen besonderen Ring 14 aufweisen,
um eine genaue Berührungsebene sicher= zustellen. Es ist aber auch denkbar, gegebenenfalls
über diesen Ring 14, beispielsweise durch topfförmige Ausbildung 15, dafür
zu -sorgen, daß sich dieser Ring gegenüber einem Ansatz 16 im Gehäuse i unter Vorspannung
der Feder 6 abstützt. Dieser Ansatz 16 kann dabei in Pfeilrichtung 17 einstellbar
sein, und auf diese Weise ist es möglich, die Vörspannung der Feder 6 zusätzlich
zu ändern, um gegebenenfalls den Übergang der verschiedenen Einstellbereiche noch
in seiner Grundeinstellung od. dgl. zu beeinflussen.
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Innerhalb der Feder 6 befindet sich die weitere Feder 12 in Form einer
Schraubenfeder, und diese wird zunächst von der Einstellscheibe 7 in ihrer Vorspannung
geändert, sofern die Scheibe 7 über den Ausschnitt 8 in dem Gehäuse i über das Gewinde
-9 nach oben oder unten verschoben wird. Sobald die Scheibe 7 den Ring 14 erreicht,
wird die Feder 6 zugeschaltet, und der Übergang in den nächsten Meßbereich beginnt
durch die Additiön dieser beiden Federteile. Es ist auch denkbar, die Feder 6 mit
unterschiedlicher Steigung und/oder verschiedenen Windungsdurchmessern auszuführen.
Dies hätte eine Wirkung ähnlich der der Federanordnung in Fig. i zur Folge.