SE531780C2 - Anordning för distribution av en expanderande vätska - Google Patents

Description

531 ?8Ü 2 skilda egenskaper. I detta fall ska kanalerna i de bàda sektionerna ha olika, men exakta, strömningshastigheter.

En exakt distribution är svär att uppnà vid låga hastigheter eftersom tvàfasströmningen tenderar att sepa- rera, vilket resulterar i att vätskedelen sätter sig vid samlingsrörets inlopp under det att gasdelen distribueras till àterstoden av utrymmet. Till följd av detta strömmar vätskan företrädesvis in i de första kanalerna. Omvänt, vid höga hastigheter gör trögheten att vätskan fär svårt att byta riktning och strömma in i kanalerna. Till följd av detta samlas det mesta av det flytande kylmedlet i samlingsrörets bortersta del och strömmar följaktligen in i de kanaler som är belägna i denna bortersta del.

Detta förlopp medför att kylegenskaperna kommer att variera mellan de olika kanalerna vilket i sin tur leder till försämrade kylegenskaper bade med avseende pà kapa- citet och homogenitet.

Distributionen kan förbättras om tryckfallet över kanalerna är högre än tryckfallet i samlingsröret. Ju större detta förhållande är, desto mindre blir tryck- fallsdifferensen mellan de olika kanalerna och desto bättre blir distributionen.

Teknikens ståndpunkt innefattar fördelare som är placerade nära inloppet för varje (alternativt varannan eller var tredje) kanal. Fördelare innefattar vanligtvis en fast flödesbegränsande tvärprofil vid kanalens inlopp, vilket ger ett tryckfall före kanalen men efter att blandningen distribuerats längs samlingsrörets längd, till skillnad mot den tidigare beskrivna situationen där det huvudsakliga tryckfallet sker i ventilen innan dis- tributionen av blandningen. Pà detta sätt ökar tryckfal- let i kanalen i förhållande till tryckfallet i samlings- röret. Denna lösning löser en del av problemet, men bara i en statisk konstruktion. Strömningen i samlingsröret utgör fortfarande en tvàfasblandning med ovanstående för- lopp som följd.

SEP! TBÜ 3 En anordning för homogen expansion av ett massflöde av tvàfaskylmedel bestående av vätska och gas i en platt- förangare beskrivs i US-A-5 806 586. Föràngaren har en distributionskanal som kan fyllas pà inloppssidan med kylmedelmassflödet strömmande fràn en expansionsventil.

Föràngaren har vidare en pluralitet av värmeväxlarsektio- ner som förgrenar sig i allt väsentligt vinkelrätt fràn distributionskanalen längs den senare och pà ett bestämt avstånd fràn varandra. För att uppnà en homogen distribu- tion av massflödet till värmeväxlarsektionerna placeras en porös kropp i distributionskanalen. Med denna expan- sionsventil förbättras distributionen, men förblir fort- farande långt ifran idealisk.

Sammanfattning av uppfinningen Syftet med denna uppfinning är att eliminera eller àtminstone mildra de ovan nämnda nackdelarna genom att tillhandahålla en modern tryckreduceringsventil i enlig- het med krav l.

Den sinnrika ventilen möjliggör expansionsvariation genom variation av den sträcka som kylmedlet transporte- ras, till skillnad mot vanliga ventiler där expansionen (eller tryckfallet) bestäms av variationer i tvärprofi- len. Den sinnrika lösningen gör det möjligt att konstrue- ra effektiva ventiler som eliminerar eller àtminstone mildrar de nackdelar som gäller för teknikens stàndpunkt.

Med den sinnrika ventilen är det möjligt att vidmakthålla en flytande enfasströmning tills dess att strömningens utrymmesdistribution paverkas pà ett relevant sätt.

I ett eller flera utföranden innefattar tryckredu- ceringsventilen ett inlopp som är placerat i en innercy- linder, där denna innercylinder är vridbart lagrad i en kavitet vars innervägg innefattar utloppet, och där kana- len formas av en spalt mellan innercylinderns perifervägg och nämnda innervägg och där den nämnda innercylinderns rotation varierar kanalens längd, som utgörs av sträckan mellan inlopp och utlopp. Användandet av en innercylinder 531 FBÜ 4 och en rotationsrörelse gör det möjligt att variera kana- lens form och ventilens funktion pà ett fördelaktigt sätt. Innercylindern kan enkelt maskinbearbetas med stan- dardutrustning och kan anbringas i kaviteten med stan- dardàtgärder.

I ett eller flera utföranden är innercylindern ihà- lig med öppningar anordnade längs cylinderns längdaxel, vilka flödesförenar cylinderns innandöme med kanalen.

Denna konstruktion underlättar ventilanvändningen efter- som ventilens inlopp, och därigenom dess anslutningsrör, kan arrangeras koncentriskt utan någon komplicerad kon- struktion. Dessutom, distributionen av kylmedlet kan genomföras innan nämnda kylmedel strömmar ut genom öpp- ningarna.

I ett eller flera utföranden har innercylindern en utvändig axiellt utvidgad urtagning i vilken öppningarna mynnar. Urtagningen kommer att fungera som en andra dis- tributionskanal, vilket utjämnar tryckskillnaden och dis- tribuerar flödet ännu bättre. En konstruktion med en ur- tagning är också ett enkelt sätt att erhålla homogena be- tingelser för de olika kanalerna.

I ett eller flera utföranden har kanalen en tvärpro- fil som variera när kanalens längd varierar. Denna kon- struktion kommer att resultera i en expansion som inte är direkt proportionell mot kanalens längd, d.v.s. rotationsvinkel, till en och som möjliggör framtagning av en ex- pansionsventil med exponentiell flödesegenskap, tivt någon annan önskad flödesegenskap. alterna- I ett eller flera ytterligare utföranden är öppning- arna i allt väsentligt anordnade i par, vilka är diamet- ralt placerade pà motsatta sidor av innercylinderns rota- tionsaxel. Detta gör det möjligt att utjämna en böjnings- kraft som verkar pà innercylindern som en följd av tryck- skillnaden pà motsatta sidor av nämnda innercylinder. I vissa konstruktioner kan denna böjningskraft deformera kanalens tvärprofil och därigenom förorsaka oönskad vari- 531 7801 ation i expansionen och/eller strömningshastighet i kyl- medlet.

I ett eller flera utföranden har innerväggen ett ut- spràng som sträcker sig in i kanalen, där innercylinderns rotation varierar ett avstànd mellan en klack pà nämnda utspràng och innercylindern, vilket pà sà sätt varierar tvärprofilen för en fri passage i kanalen, där följaktli- gen ett tryckfall varierar. I detta utförande bestäms va- riationen i expansion av variationen i kanalens längd.

Likafullt, under vissa driftsförhàllanden representerar tryckfallet i den fria passagen i praktiken hela tryck- fallet i ventilen.

I ett eller flera utföranden innefattar ventilen ett montage bestående av en innercylinder och en yttercylin- der, där nämnda montage kan installeras i en kavitet i ett värmeväxlarsystem. Denna konstruktion är särskilt lämplig för användning i värmeväxlarsystem eftersom alla funktionella delar kan förmonteras och därefter installe- ras i värmeväxlarsystemet utan att nàgot precisionsarbete behöver utföras pà själva värmeväxlarsystemet. Inlopp, kanaler och utlopp, vilka bestämmer ventilens egenskaper kan alla förmonteras.

I ett eller flera utföranden är ventilen ett montage av en fast del respektive en del som kan rotera runt en rotationsaxel, där nämnda ventil har en längddimension, L, längs rotationsaxelns riktning, och där minst en av de nämnda delarna är konstruerad av separata och kombinerba- ra element med en längd l, där l < L. Användningen av konstruktionsdelar med bestämda längder ökar standardise- ringen av systemet pà sà sätt att identiska konstruk- tionsdelar kan användas vid olika tillämpningar, t.ex. kan ventilens totallängd enkelt ökas genom att lägga till ett eller flera element. När ventilen konstrueras av mindre element kan andra typer av bearbetningstekniker användas.

I ett eller flera utföranden är ventilen installerad i ett värmeväxlarsystem som inkluderar en krets som inne- 531 ?BÛ 6 fattar en kondensor, en föràngare som bestàr av ett för- delningsrör vilket är flödesförenat med flera vätskekana- ler vilka är parallellkopplade, samt en kompressor, där samtliga enheter har ett inlopp och ett utlopp, och där kondensorns utlopp är anslutet till ventilens in- lopp, ventilens utlopp är anslutet till föràngarens in- lopp, föràngarens utlopp är anslutet till kompressorns inlopp, och där kompressorns utlopp är anslutet till kon- densorns inlopp, pà ett sådant sätt att ventilen är mon- terad i eller utgör fördelningsröret.

Ett sinnrikt koncept avser en plattvärmeväxlare som innefattar en ventil i enlighet med uppfinningen. Platt- värmeväxlaren innefattar minst en basplatta och en tryck- platta, där tryckplattan har en inre fördjupning där ven- tilens ena ände kan monteras i enlighet med uppfinningen.

Fördjupningen gör det möjligt att montera fast ventilens inre ände utan ytterligare delar. Fördjupningen har en i allt väsentligt cirkelrund bottendel och är dimensionerad för att ge plats at en del av nämnda ventils ände. Som ytterligare en fördel kan fördjupningen också fungera som spärr i axialriktningen, så att i exempelvis de fall då ventilen utgörs av ett montage av flera element så kan fördjupningen fungera som en stödyta som hjälper till att halla ihop montaget. Tillverkningen av fördjupningen är kostnadseffektiv och kan enkelt inlemmas i en tillverk- ningsprocess. I ett alternativt utförande tillhandahålls en fördjupning i form av en separat plàt som kan monteras pà insidan eller utsidan av en ändplatta eller en tryck- platta.

Kort beskrivning av ritníngarna Adekvata utföranden av uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i detalj, med hänvisning till de bifogade figurerna, där Fig. l visar en schematisk framställning av en grundläggande kylningscykel. 531 788 7 Fig. 2 visar en partiell schematisk framställning av en plattvärmeväxlare i enlighet med teknikens stàndpunkt.

Fig. 3 visar en schematisk framställning av en plattvärmeväxlare i enlighet med Fig. 2, försedd med en huvudexpansionsventil.

Fig. 4 visar en schematisk framställning av en plattvärmeväxlare i enlighet med Fig. 2, försedd med in- dividuella expansionsventiler för respektive kanal.

Fig. 5-7 visar schematiska framställningar av en plattvärmeväxlare i enlighet med Fig. 2, försedd med in- dividuella fasta flödesbegränsare för respektive kanal samt en huvudexpansionsventil.

Fig. 8 är en tvärprofil i en radial riktning av en ventil i enlighet med ett första utförande av uppfinning- en.

Fig. 9 illustrerar olika exempel pà tvärprofiler, i axiell riktning, som är möjliga för uppfinningens olika utföranden.

Fig. 10 är en tvärprofil, liknande Fig. 8, av en ventil i enlighet med ett andra utförande av uppfinning- en.

Fig. ll är en tvärprofil, liknande Fig. 8, av en ventil i enlighet med ett tredje utförande av uppfinning- en.

Fig. l2 är en tvärprofil, liknande Fig. 8, av en ventil i enlighet med ett fjärde utförande av uppfinning- en.

Fig. l3 är en schematisk sprängskiss av en sinnrik ventil i enlighet med ett femte utförande av uppfinning- en.

Fig. l4 illustrerar hur ventilen i ett eller flera utföranden enkelt kan monteras med element.

Fig. 15 är en sprängskiss av en ventil i enlighet med det sinnrika konceptet monterat i en plattvärmeväxla- re.

Fig. 16 visar en tvärprofil av en plattvärmeväxlare i enlighet med ett sinnrikt koncept. 531 ?8Ü Detaljerad beskrivning av uppfinningens utföranden Den grundläggande kylningscykeln i enlighet med tek- nikens stàndpunkt visas i Fig. l. Den faktiska använd- ningen av cykeln kan givetvis tillämpas i en luftkondi- tioneringsanordning/-anläggning, en värmepump lika väl som i en egentlig kylanordning/-anläggning eller varje annan process där kylmedel föràngas, kel. t.ex. en arbetscy- I kondensorn l, kondenserar det gasformiga högtryckskylmedlet. Det kondenserade kylmedlet strömmar sedan till expansionsventilen 2. I expansionsventilen 2 passerar det flytande kylmedlet en flödesbegränsande tvärprofil. Detta medför ett högtrycksfall, där trycket faller till ett värde nära föràngningstrycket. I proces- sen föràngar en del av det flytande kylmedlet och bland- ningen kyls till en temperatur nära föràngningstemperatu- ren. Via ventilens utlopp lämnar en kall tvàfasblandning ventilen 2. Tváfasblandningen strömmar in i förängaren 3 där det kalla flytande kylmedlet föràngas och kyler ned ett flytande medium. Det finns ett flertal vanligt före- kommande flytande medier, ning, t.ex. saltlös- etc. Det kalla gasformiga làgtryckskylmedlet ström- mar sedan in i kompressorn 4. Här ökar kylmedelstrycket till en nivå som är tillräckligt hög för att det till- tänkta kylmedlet ska kunna kondensera i kondensorn 1.

Reglering av ventilen 2 i förening med föràngaren 3 är centrala för en adekvat funktion i cykeln. När kyl- ningsbehovet ändras, mäste ventilen följaktligen juste- ras. luft, vatten, Om för mycket kylmedel lämnar ventilen, uppstàr ris- ken att vätskan inte föràngas fullständigt i kanalerna.

Detta leder till att vätska lämnar föràngaren, vilket i vissa fall kan skada kompressorn. Om för lite kylmedel lämnar ventilen 2, kan den erforderliga kapaciteten inte vidmakthàllas.

I en plattvärmeväxlare, antal parallella kanaler 6, se Pig. 2, som bestàr av ett kan det vara svàrt att erhàl- 531 788 9 la en exakt vätskedistribution fràn ett fördelningsrör 5 till de parallella kanalerna 6 och sedan till ett uppsam- lingsrör 7. Fördelningsröret 5, eller ”samlingsröret”, är ett förgreningsrör för distribution fràn vilket kanalerna 6 förgrenar sig. I Fig. 2 àskàdliggörs endast strömnings- mönstret, själva värmeväxlaren indikeras endast som skil- da ytor 8. Den kan vara sammansatt av olika typer av pa- rallella sammanhängande kanaler.

Anta att tryckfallet mellan A - B och C - D är stort i förhållande till A - D och B - C. Eftersom tryckfallet màste vara likformigt fràn inloppet till utloppet oavsett om vätskan följer vägen A - D eller A - B - C - D, inne- bär det följaktligen att tryckfallet är högre mellan A - D än mellan B - C. Eftersom tryckfallet utgör strömning- ens drivkraft, innebär det följaktligen att kylmedlets flöde kommer att skilja sig mellan de olika kanalerna.

En korrekt distribution är ännu svàrare med en tvà- fasströmning, t ex. för en förángare i en kylanordning/- anläggning. Fig. 3 visar ett montage med ventil och för- àngare. Saturerat eller nästan saturerat kylmedel ström- mar in genom ventilen 2 under högt tryck, vanligtvis nära kondenseringstrycket. I ventilen 2 expanderar det till ett tryck som precis överskrider föràngningstrycket varpà en del av vätskan föràngas. Den resulterande tvàfasväts- kan har en stor volym, vilket ökar tryckfallet i sam- lingsröret vilket därför utgör problemet. Om kylmedlets hastighet är låg i fördelningsröret 5, sätter sig vätske- delen vid fördelningsrörets 5 inloppsdel och strömmar fö- reträdesvis in i de första kanalerna, vilka förgrenar sig fràn den delen av fördelningsröret 5. Om kylmedlets has- tighet är mycket hög gör trögheten att kylmedlet får svàrt att byta riktning och strömma in i kanalerna. I detta fall ansamlas kylmedel i fördelningsrörets 5 bort- ersta del och strömmar följaktligen in i de bortersta ka- nalerna 6. Följaktligen, kylmedlets flödeshastighet i samlingsröret 5 är en parameter som pàverkar plattvärme- växlarens prestanda pà ett oönskat sätt. 531 YBÜ Bàda problemen kan lösas genom att vätskeexpansionen sker precis före respektive kanal 6. I Fig. 4 är ett an- tal reglerbara flödesbegränsare 2' placerade före varje kanal 6. I fördelningsröret 5 finns nu bara vätska, vil- ket löser problemet med fasseparationen, vilket i sin tur innebär att tryckfallet mellan A - B blir lagt. Tryckfal- let mellan C-D är fortfarande jämförelsevis làgt, medan tryckfallet mellan A-A'-D och B-B'-C är högt, i praktiken motsvarande tryckdifferensen mellan kondenseringstrycket och föràngningstrycket. Kylmedlets flöde genom de olika kanalerna kommer att vara exakt, eftersom en exakt mängd kylmedel passerar respektive reglerbar flödesbegränsare 2'. Följaktligen föreligger inget distributionsproblem eftersom det bara finns flytande kylmedel och inget gas- formigt kylmedel i fördelningsröret 5. Lösningen att an- vända ett flertal smà, känd typ är kostsamt, reglerbara flödesbegränsare av en och att faktiskt integrera de indi- viduella ventilerna i föràngaren 3 är besvärligt. Vidare, underhåll och rengöring av dessa ventiler eller flödesbe- gränsare är en krånglig uppgift.

En praktisk lösning är att behålla huvudexpansions- ventilen 2 och att introducera fasta flödesbegränsare 9, , ll i stället för reglerbara flödesbegränsare 2', i enlighet med Fig. 5-7. De fasta flödesbegränsarna 9-ll kan utgöras av ett ledningsrör med fasta flödesbegränsare 9 i periferväggen, där nämnda ledningsrör infogas i för- delningsröret 5, se Fig. 5. I en plattvärmeväxlare kan plattorna formas till plattliknande flödesbegränsare 10 vid varje kanalinlopp, se Fig. 6, alternativt kan skivor med borrade flödesbegränsare ll infogas i en öppning för respektive kanal, se Fig. 7. Om de fasta flödesbegränsar- na 9-ll tilläts bära hela tryckdifferensen kommer dessa att distribuera kylmedlet pà ett adekvat sätt. Likafullt, för att fungera vid delbelastning mäste ventilen 2 effek- tuera det nödvändiga tryckfallet sä att flödet i kanaler- na kan varieras, vilket medför att ju större tryckfallet blir desto mer kommer det ovan nämnda problemet med tvä- 531 ?8Ü ll fasströmning att uppträda. Vidare, den optimala storleken för flödesbegränsarna 9-11 varierar med den nominella ka- paciteten, tryck, kylmedelstyp, etc., vilket medför att varje kylsystem màste förses med individuellt skräddar- sydda flödesbegränsare. Följaktligen blir användandet av fasta flödesbegränsare i ovan nämnda sammanhang en oflex- ibel lösning.

Uppfinningen mildrar ovan nämnda problem och ett första utförande av den föreliggande uppfinningen be- skrivs nedan med hänvisning till Fig. 8 och 9. Detta ut- förande löser de pratiska problemen med förekomsten av en tvàfasströmning. Ventilen 100 består av tvà koncentriska rör lOl, 102. exempelvis en mässingslegering, bronslegering eller rost- fritt stàl, men kan naturligtvis också tillverkas i andra material, Rören tillverkas företrädesvis i metall, t.ex. Inner- PTFE (polytetrafluoretylen), etc. röret 101 har en yttergängsprofil och ytterröret 102 har en matchande innergängsprofil, vilket säkerställer en sä- ker och repeterbar passning mellan rören 101 och 102.

Dessa gängors ryggàsar har en stympad konform sà att be- stämda kanaler bildas mellan det inre och yttre röret. De cylindriska urtagningarna 108, börjar vid urtagning- en/fördjupningen 110, fortsätter längs omkretsen och upp- hör precis innan de när urtagningen/fördjupningen 110 igen. Urtagningarna 108 kan ha rektangulär, V-formad, halvsfärisk eller annan lämplig tvärprofil, i enlighet med Fig. 9. Urtagningarna kan tillverkas individuellt i form av cylindriska ryggàsar, eller som skruvgängor.

Ytterröret 102 kan förses med inre urtagningar 111 i enlighet med beskrivningen ovan vilka företrädesvis bör vara släta, av kostandsskäl. Om ytterröret förses med inre urtagningar 111, bör urtagningarna i de tvà rören 101 och 102 tillverkas i form av gängor sà att innercy- lindern 101 skruvas in i yttercylindern 102. Innerrörets yttre omkrets kan också göras slät, sa att kanalen 108 i allt väsentligt utgörs av en spalt mellan innerröret och ytterröret. 535 TBÛ 12 Vidare, innerröret 101 har ett inlopp, visas ej, som leder till dess ihàliga innandöme 112. Kylmedel som strömmar in genom inloppet distribueras längs det ihäliga innandömets 112 axialriktning, där innandömet fungerar som ett fördelningsrör. Kylmedlet följer sedan den väg som indikeras av pilen 114 i Pig. 8, öppningarna 104 i innercylindern 101, cirkulärt längs spalterna/kanalerna 108 ("kanaler” i det följande) mellan innercylindern 101 och yttercylindern 102 för att sedan strömma ut fràn ventilen 100 genom utloppen 108 i ytter- radialt ut genom cylindern 102. När kylmedlet strömmar genom öppningarna 104 i innerröret 101, genom kanalerna 108 och ut genom hàlen 106 i ytterröret 102, inträffar ett tryckfall. Ka- nalernas 108 dimensioner bestäms sä att tryckfallet fràn kondenseringstryck till föràngningstryck äger rum längs nämnda kanaler 108. Som tidigare påpekat varierar tryck- fallet beroende pä kylmedelstyp, vilket är ett av skälen till att ventilmontaget är reglerbart. När trycket mins- kar som en följd av tryckfallet, börjar vätskan att stöt- koka och resulterar i att en tvàfasblandning av gasfor- migt och flytande kylmedel strömmar ut fràn öppningarna 106 i ytterröret 102.

Längden pà flödesvägen fràn öppningarna 104 i inner- röret 101, genom kanalerna 108 och ut genom hålen 106 i ytterröret 102, varieras genom att innerröret 101 vrids så att det omkretsavstàndet mellan öppningarna 104 och hälen 106 varierar. När flödesvägen varieras, varieras också tryckfallet och följaktligen även flödet genom ven- tilen 100. En fysisk klack 107 förhindrar att kylmedlet följer en alternativ flödesväg längs kanalernas 108 om- krets. I Pig. 10 är klacken 107 integrerad med innerröret 101, där klacken 107 motsvarar en del av innerröret 101 med en ytterdiameter som motsvarar ytterrörets 102 inner- diameter. Följaktligen, nämnda fysiska klack 107 medger att kylmedlet endast strömmar längs en flödesväg/riktning genom kanalerna 108. 531 780 13 Kylmedlet som strömmar genom kanalerna 108 får en specifik flödesriktning. Detta kan medföra uppkomsten av ett relativt vridmoment mellan de två rören 101 och 102.

Dessutom, kylmedlet kommer att strömma in i kanalerna 108 under relativt högt tryck och strömma ut ur kanalerna 108 under ett relativt sett lägre tryck. Detta kan resultera i en snedbelastning och därigenom asymmetrisk reglerka- raktäristik. Om sådana asymmetrier anses vara ett pro- blem, kan de avhjälpas med mer utstuderade konstruktio- ner, i enlighet med följande beskrivning. I den design som visas i Fig. 8 tar inte de snedbelastande krafterna och för att förbättra ventilens 100 regler- förmåga så kan kullager (visas ej) placeras mellan inner- röret 101 och ytterröret 102. Kullagren placeras i en skàra nära vardera änden av minst ett av rören.

Notera att antalet öppningar 104, kanaler 108 och utlopp 106 inte alltid behöver vara samma till antalet.

Vidare, när ventilen 100 används i en förångare i ett plattvärmeväxlarsystem behöver inte antalet utlopp 106 överensstämma med antalet förångningskanaler för att en ut varandra, adekvat distribution ska uppnås. Ett utlopp 106 per två eller tre förångningskanaler är i regel tillräckligt. Öppningarna 104 och utloppen 106 är vanligtvis runda, att förenkla tillverkningen, men de kan lika gärna vara utformade som springor, för rektanglar, etc.

Fig. l0a illustrerar en ventil 100 i enlighet med ett andra utförande. I detta utförande är de öppningar 104 som leder från innandömet 112 av innercylindern dia- metralt placerade på motsatta sidor av en rotationsaxel R. På detta sätt balanseras innercylindern 101 och det uppstår inga böjningskrafter på dess längdaxel. Vidare, som framgår av Fig. lOa behöver inte kanalerna 108 ha samma höjd längs kanalens längd. Genom att låta kanalens höjd öka när dess längd minskar genom innercylinderns 100 rotation, kan flödesförändringen bli tämligen proportio- nell i förhållande till totalflödet för en given ändring i kanalens längd. Detta innebär att en ventil 100 med lo- 531 ?8O 14 garitmisk karakteristik har erhàllits. Det finns givetvis otaliga möjliga varianter av detta andra utförande.

Gemensamt för dessa är att regleromràdet, möjligheten att reglera tryckfallet, pà kanalen, blir större än om en specifik höjd eller specifik tvärprofil för densamma an- vänds.

En variant av det andra utförandet visas i Fig. 10b.

Här har den innercylinderns yttre omkretsen en oval tvär- profil, t.ex. definierad av tvà sammankopplade halvcirk- lar, vilka formar en kanal av varierande höjd längs kana- lens längd. Innercylindern ligger an mot yttercylindern vid tvà diametralt motsatta positioner där innercylin- derns radier är som störst. Öppningarna 104 i detta ut- förande är placerade vid tva diametralt motsatta positio- ner där innercylinderns radier är som minst. Detta resul- terar i ett balanserat ventilmontage.

Ett tredje utförande av uppfinningen illustreras i Fig. 11. I förhållande till utförandet i Fig. tilen 100 i Fig. är ven- 11 balanserad med avseende pà de böj- ningskrafter som verkar pà innerröret 101 till följd av tryckskillnader. Vidare, vid drift följer flödet den väg som indikeras av linjerna och pilarna 114, vilket gör flödet perfekt symmetriskt, vilket framgår av Fig. 11.

Detta balanserar också det eventuella vridmoment som or- sakas av kylmedelflödet. Notera att ytterröret har dia- metralt motsatta utlopp. Eftersom det finns tvà uppsätt- ningar utlopp kan ett tredje rör (visas ej) monteras som en utvändig inkapsling kring ytterröret. Denna inkapsling innefattar endast en uppsättning utlopp, där nämnda ut- lopp är lämpligt placerade i enlighet med den tilltänkta användningen av ventilen 100. Användandet av en utvändig inkapsling är också tillämpligt för det andra utförandet, liksom det första, om så önskas.

Ett fjärde utförande av uppfinningen illustreras i Fig. 12. Detta utförande påminner om det andra utföran- det, men där merparten av varje kanal 108 har en betydan- de tvärprofil, vilket medför att dessa inte orsakar något 531 78Ü signifikant tryckfall. Ytterröret 102 har likafullt ett utspràng 116 som sträcker sig in i varje kanal 108 (lik- som tidigare behöver det bara finnas en kanal), som pà detta sätt skapar en flödesbegränsning. Vidare, innerrö- ret 101 har en varierande diameter, sä att innerrörets 101 rotation inte bara ändrar längden pà kanalen 108, i enlighet med den tidigare beskrivningen, utan också med- för att flödesbegränsningens tvärprofil varierar. Merpar- ten av expansionen kommer pà detta sätt att äga rum vid flödesbegränsaren, som utgör en del av kanalen.

Ett femte utförande visas i Fig. l3a och b. I detta utförande varierar kanalens 108 höjd, eller tvärprofil, mellan innerröret 101 och ytterröret 102, pà motsvarande sätt som i det andra utförandet. I detta femte utförande är emellertid innerröret 101 anordnat sà att det “rullar” längs ytterrörets 102 inre omkrets när innerröret 101 ro- terar. Detta kan vara ett sätt att minska förslitningen och därigenom göra konstruktionen mer beständig. Fig. 13a visar ett stängt läge och Fig. läge. l3b visar ett delvis öppet Varianter pà ett sjätte utförande illustreras i Fig. 14. Detta utförande omfattar alla övriga utföranden ef- tersom det illustrerar en alternativ konstruktion som kan appliceras pà samtliga utföranden, I detta sjätte ut- förande pàminner innerrörets struktur om de innerrör som beskrivs i övriga utföranden, företrädesvis en cylinder med en slät yttre omkrets. Ytterröret 102 skiljer sig li- kafullt genom att vara ihopmonterat av separata delar. ringar 102'. Användningen av separata ringar 102' möjlig- gör användning av alternativa material och tillverknings- metoder. I detta utförande är innerröret 101 som tidigare tillverkat i metall medan ringarna 102' är tillverkade i strängpressad polytetrafluoretylen (PTFE). PTFE har också den fördelen att det fungerar som sitt eget smörjmedel vilket gör att ringarna fungerar som sina egna axellager, vilket eliminerar behovet av yttre axellager. 14 il- och där Fig. lustrerar tre olika utföranden av nämnda ringar, 531 ?BÛ 16 det längst till höger har försetts med referensnummer.

Fig. 14 återger, uppifrån och ned, en axiell tvärprofil- en radiell tvärprofilvy och en perspektivvy, där de olika utförandena illustreras fràn vänster till höger i vardera vy. Det gär att notera att den utvändiga inkaps- lingen 118 framgår av Fig. 14. För tydlighets skull ska det påpekas att det objekt som är markerat med 108 i den Vy, understa delen av Fig. 14 motsvarar en utskärning i den inre delen av det yttre rörelementet l02'. När väl venti- len är ihopmonterad bildar denna utskärning kanalen 108, därav hänvisningen.

När ventilmontaget 100 monteras i fördelningsröret 5 eller en plattvärmeväxlares intag, monteras ytterröret, eller när det är tillämpligt den utvändiga inkapslingen 118, sä att det är stationärt med hänsyn till inta- get/plattorna medan innerröret 101 samtidigt är roter- bart.

Ventilen 100 kan även kombineras med ett värmeväx- larsystem som inkluderar en krets som innefattar en kon- densor, en tryckregleringsmöjlighet, en föràngare som be- stàr av ett fördelningsrör där ventilen är monterad med flödesanslutning mot flera vätskekanaler vilka är paral- lellkopplade, samt en kompressor, där samtliga enheter har ett inlopp och ett utlopp. Kondensorns utlopp är an- slutet till ventilens inlopp, ventilens utlopp är anslu- tet till föràngarens inlopp, föràngarens utlopp är anslu- tet till kompressorns inlopp, och där kompressorns utlopp är anslutet till kondensorns inlopp. Nämnda krets inne- fattar ett kylmedel som förhindras att stötkoka tills det har passerat ventilen genom nàgon av följande metoder: sänkning av kylmedlets temperatur nedströms konden- sorn och uppströms ventilen, och ändring av kylmedelstrycket med en metod som ökar kylmedelstrycket nedströms kondensorn.

Temperaturen sänks företrädesvis genom användning av en förkylare, och trycket ändras företrädesvis med en pump. I enlighet med uppfinningen kan ventilen också fö- 531 ?3G 17 regàs av en traditionell expansionsventil som placeras mellan ventilen och kondensorn i kretsen. Även om venti- len i enlighet med uppfinningen kan användas som en fri- stående enhet, ger det beskrivna arrangemanget möjlighet att justera den sinnrika ventilen till en lämplig in- ställning under igàngsättningen av en värmeväxlaranord- ning/-anläggning, sä att den därigenom kan anpassas till specifika kapacitetsomràden, kylmedel, omgivande tempera~ turer och sà vidare. Den dagliga finjusteringen av kapa- citeten kan sedan hanteras med andra metoder, erande förkylning, t.ex. vari- tryck och ytterligare expansion före den sinnrika ventilen. Genom att använda ventilen i detta sammanhang är det möjligt att öka användbarheten hos be- fintliga värmeväxlarsystem.

Fig. 15 visar en sprängskiss av ett komplett montage av en ventil i enlighet med nàgot av utförandena, när detta monteras i en plattvärmeväxlare 128. Ett hölje 120 har en inloppsöppning 130 genom vilken kylmedlet strömmar (indikerat av pilen). Höljet innefattar vidare mekanismer för drivning och kraftöverföring, stegmotor 132. Yttercylindern 102 ger 134, exemplifierat av en är inpassad med axella- t.ex. kullager, rullager etc. för att göra in- nercylindern 101 roterbar. Höljet 120 är tätningsmonterad mot en stödhylsa 136 pà värmeväxlaren 128, ning, genom svets- gängskärning, etc. Motorns 132 drivaxel 137 är an- sluten till en axel 138 upphängd i innercylindern 101, sà att motorn 120 kan driva innercylinderns 101 rotation.

Pilarna 140 indikerar kylmedieflödets väg in i höljet 120 och ut ur yttercylindern 102. Givetvis mäste lagerytan mellan innercylindern och yttercylindern vara tätad för inkommande flöde, för att förhindra läckage till eller fràn den yttersta kanalen. Notera vidare att denna tät- ning inte behöver vara perfekt sà länge flödets företrä- desväg löper in genom inloppet, genom utloppen. genom kanalerna och ut Fig. 16 visar en tvärprofil av en plattvärmeväxlare 128 som är anpassad för att inpassning av en ventil i en- 531 TBC! 18 lighet med det sinnrika konceptet. Värmeväxlaren 128 in- nefattar en basplatta 142, en tryckplatta 144 och en stödhylsa 136 i vilken ventilen skjuts in och över vilken ventilmontaget monteras. Tryckplattan 144 innefattar en fördjupning 146 som är anpassad för att ge plats àt och halla kvar ventilens ena ände. Användningen av fördjup- ningen är en tillförlitlig och kostnadseffektiv metod att anbringa ventilen i värmeväxlaren. Det är sannolikt att denna användning av en fördjupning är lämplig även för att anbringa andra ventiltyper. I ett alternativt ut- förande kan en fördjupning tillhandahàllas i form av en separat plåt som kan monteras pà insidan eller utsidan av tryckplattan.

Fackmannen inser att det finns åtskilliga material vilka kan användas för att tillverka den sinnrika enheten eller komponenter till densamma, mässing, t.ex. maskinbearbetad strängpressad aluminium, PTFE och så vidare.

Claims (14)

10 15 20 25 30 35 531 ?BÜ 19 PATENTKRAV

1. En tryckreduceringsventil för expansion av ett kylmedel, där nämnda ventil innefattar ett inlopp (104) (106) för utflöde av en resulterande expanderad blandning av vätska och gas, (108) för inflöde av nämnda kylmedel, och ett utlopp och en kanal flödesförenad med inloppet och utloppen, kännetecknad av att längden pà nämnda kanal (108) erhàlla en specifik expansionsgrad och där inloppet är placerat i en innercylinder (101), innercylinder (101) är vridbart lagrad i en kavitet vars innervägg innefattar utloppet (106), (108) formas av en spalt mellan innercylinderns kan varieras för att (104) där denna och där kanalen (101) perifervägg och nämnda innervägg och där den nämnda innercylinderns (101) (198) som utgörs av sträckan mellan inloppet (104) (106). rotation varierar kanalens längd, och utloppet

2. Ventilen i enlighet med krav 1, (104) är anordnade längs cylinderns (101) längdaxel, vilka förenar cylinderns (101) innandöme med kanalen (108). där innercylindern (101) är ihàlig och där öppningar

3. Ventilen i enlighet med krav l eller 2, där innercylindern (101) har en utvändig axiellt utvidgad urtagning (108) i vilken öppningarna (104) mynnar.

4. Ventilen i enlighet med nàgot av föregående krav, där kanalen (108) har en tvärprofil som variera när kanalens (108) längd varierar.

5. Ventilen i enlighet med krav 4, för kanalen (108) där tvärprofilen är avsmalnande mot utloppen. 10 15 20 25 30 35 531 780 20

6. Ventilen i enlighet med något av krav 2-5, där öppningarna (104) i allt väsentligt är anordnade i par, vilka är diametralt placerade pà motsatta sidor av innercylinderns (101) rotationsaxel.

7. Ventilen i enlighet med nagot av l-6, innervägg har ett utspràng (116) kanalen (108), där innercylinderns (101) ett avstånd mellan en klack på nämnda utspràng där nämnda som sträcker sig in i rotation varierar (116) innercylindern (101), vilket på så sätt varierar tvärprofilen för en fri passage i kanalen (108), där följaktligen ett tryckfall varierar. och

8. Ventilen i enlighet med något föregående krav, där ventilen innefattar ett montage bestående av en innercylinder (101) och en yttercylinder (102), där nämnda montage kan installeras i en kavitet i ett värmeväxlarsystem (128).

9. Ventilen i enlighet med något av föregående krav, där ventilen är ett montage av en fast del respektive en del som kan rotera runt en rotationsaxel, där nämnda ventil har en längddimension, L, längs rotationsaxelns riktning, och där minst en av de nämnda delarna är konstruerad av separata och kombinerbara element (118) en längd l, där l < L. med

10. Ventilen i enlighet med något av föregående krav, där ventilen är installerad i ett värmeväxlarsystem som innefattar en krets som inkluderar en kondensor, en förångare som består av ett fördelningsrör som är förenat med flera vätskekanaler vilka är parallellkopplade, en kompressor (4), vilka var och en har ett inlopp och ett utlopp, samt där kondensorns (1) utlopp är anslutet till ventilens inlopp, ventilens utlopp är anslutet till förängarens (3) inlopp, föràngarens (3) utlopp är anslutet till 10 15 20 537 785 21 kompressorns (4) inlopp, och där kompressorns (4) utlopp är anslutet till kondensorns (1) inlopp, så att ventilen är monterad i eller utgör fördelningsröret.

11. En plattvärmeväxlare som innefattar en ventil i enlighet med något av föregående krav.

12. En plattvärmeväxlare som innefattar en platta med en inre fördjupning (146) änden hos en ventil i enlighet med något av föregående krav. (144) för montering av ena

13. Plattvärmeväxlaren i enlighet med krav 12, där plattan (144) är en tryckplatta.

14. Plattvärmevàxlaren i enlighet med krav 12 eller 13, där fördjupningen har en i allt väsentligt cirkelrund bottendel och är dimensionerad för att ge plats ät en del av nämnda ventils ände.