CH636430A5

CH636430A5 - Ventil fuer kaelteanlagen.

Info

Publication number: CH636430A5
Application number: CH1106378A
Authority: CH
Inventors: Zbigniew Ryszard Huelle; Leif Nielsen; Jakob Steen Jakobsen
Original assignee: Danfoss As
Priority date: 1977-11-03
Filing date: 1978-10-26
Publication date: 1983-05-31
Also published as: DK470078A; DD139639A5; DE2749249A1; IT1109605B; FR2408100B1; CA1091941A; JPS5836266B2; DE2749249C3; IT7869510A0; DK150667C; JPS5474527A; AU525339B2; DE2749249B2; GB2008798B; SE7811362L; FR2408100A1; GB2008798A; US4364238A; SE437566B; AU4128778A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil für Kälteanlagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Bei bekannten Ventilen dieser Art dient als Referenzkraft eine einstellbare Feder. Derartige Ventile können dazu verwendet werden, den Verdampferdruck in einer Kälteanlage konstant zu halten. Eine Änderung des gewünschten Verdampferdrucks ist jedoch schwierig; sie erfordert eine Verstellung der Feder am Einbauort. Ausserdem lässt sich der Verdampf erdruck nicht genau auf dem gewünschten Wert halten, weil bei einem grösseren Kältemitteldurchsatz das Ventil stärker öffnen muss und sich dabei eine höhere Referenzkraft einstellt.

Ferner sind thermohydraulische Ventile für Heizungsanlagen o. dgl. bekannt, bei denen ein mit einem Ausdehnungsmittel gefüllter Druckzylinder an dem einen Ende durch einen festen Deckel und an dem anderen Ende durch einen mit dem Ventilschaft verbundenen Kolben abgeschlossen ist. In dem Ausdehnungsmittel ist ein Heiz- und/oder Kühlelement untergebracht, dem von einem Steuergerät in Abhängigkeit von einem Raum-

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thermostaten Energie zugeführt wird. Auf diese Weise wird die tur, die für den Dampfdruck verantwortlich ist, gleichgültig wie

Temperatur und damit das Volumen des Ausdehnungsmittels gross der Dampfraum ist.

beeinflusst. Diese Temperatur wird mittels eines Temperatur- Hierbei empfiehlt es sich, die Heiz- oder Kühlvorrichtung fühlers an das Steuergerät rückgemeldet. Die Rückstellung des und den Rückmelde-Temperaturfühler vollständig in der Flüs-

Ventils erfolgt mittels einer Feder. s sigkeitsphase anzuordnen, weil hierdurch ein besserer Wärme-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil für Übergang gewährleistet ist.

Kälteanlagen der eingangs beschriebenen Art anzugeben, das es Ferner kann man den Druckbehälter zu erheblich mehr als erlaubt, auf einfache Weise und auch durch Fernbedienung die der Hälfte, insbesondere zu etwa 70%, mit der Flüssigkeitspha-

Einstellung des gewünschten Kältemittel-Dampfdrucks zu än- se füllen. Auf diese Weise ist es möglich, das Ventil in beliebiger dem und/oder den eingestellten Wert im gesamten Verstellbe- i o Position anzuordnen, wobei sich Heiz- oder Kühlvorrichtung reich konstant zu halten. und Temperaturfühler, wenn sie etwa in der Mitte angeordnet

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patent- sind, immer innerhalb der Flüssigkeitsphase befinden. Günstig anspruches 1 genannten Merkmale gelöst. Mit Hilfe der Heiz- ist beispielsweise ein Druckbehälter mit einem Rauminhalt von oder Kühlvorrichtung wird im Druckbehälter ein Dampfdruck ca. 20-25 cm3. Er kann insbesondere annähernd Kugelform erzeugt, der eine unmittelbare Funktion der durch die Behei- 15 haben.

zung oder Kühlung erzeugten Temperatur ist. Diese Tempera- Das Medium kann auch ein festes Adsorbens und ein gas-tur kann mit Hilfe der Rückmeldung durch den Temperaturfüh- förmiges Adsorbat aufweisen. Bei einer solchen Adsorptionsfüller auf einem vorgegebenen Wert gehalten werden, so dass sich lung wird das Gas in Abhängigkeit von der Temperatur aus dem eine konstante Druckreferenz ergibt. Diese führt zu einer wohl- Adsorbens ausgetrieben. Auch hierbei ist der Dampfdruck im definierten Referenzkraft, die jedoch von der Steuereinheit her 20 wesentlichen nur von der Temperatur abhängig.

geändert werden kann. Das Ventil nimmt daher eine Gleichge- Als Rückmelde-Temperaturfühler empfiehlt sich ein NTC-

wichtsstellung ein, die einerseits von der Referenzkraft und an- Widerstand oder ein Thermoelement. Hierdurch wird die dererseits von der Druckkraft abhängig ist, die der Kältemittel- Steuereinheit gegengekoppelt, so dass Störeinflüsse vom Kälte-

Dampfdruck auf die erste Druckfläche ausübt. mittel oder von der Umgebungsluft rasch berücksichtigt werden.

Da der Dampfdruck des Mediums im Druckbehälter im we- 25 Mit besonderem Vorteil wird die Basis-Emitter-Strecke des sentlichen nur temperaturabhängig ist, gilt diese Beziehung im Leistungstransistors als Rückmelde-Temperaturfühler verwen-

gesamten Stellbereich des Ventils. Da der Druckbehälter det, weil dann Heizvorrichtung und Temperaturfühler in einem dauernd Wärme an das Kältemittel bzw. die Umgebungsluft Element kombiniert werden. Dies ergibt eine einfachere Mon-

abführt, ist nicht nur ein höherer Referenzdruck durch stärkere tage, eine noch sicherere Temperaturmessung und ausserdem

Beheizung, sondern auch ein geringerer Referenzdruck durch 30 auch eine Sicherung gegen eine zu grosse Leistungszufuhr.

Abkühlenlassen rasch erzielbar. Bei einem Ausführungsbeispiel weist der Druckbehälter ei-

Zweckmässigerweise liegt die Temperatur des Mediums im ne mehrpolige Durchführung auf, wobei der Temperaturfühler

Arbeitsbereich 25° bis 45 °C, vorzugsweise 30° bis 40 °C, höher mit dem ersten Pol und dem zweiten Pol und der Heizwider-

als die des Kältemittels. Insbesondere sollte sie auch etwas über stand mit dem dritten Pol und dem vierten Pol oder der Masse der Umgebungstemperatur liegen. Hiermit ergibt sich eine gros-35 des Druckbehälters verbunden ist. Insbesondere kann die mehr-

se Reaktionsgeschwindigkeit, da der Druckbehälter über eine polige Durchführung Steckstifte aufweisen, die - durch einen metallische Wärmeleitbrücke mit dem Ventilgehäuse verbun- Isolierstoff, wie Glas, isoliert - einen schalenförmigen Deckel den ist. Des weiteren kann der Druckbehälter aussen mit Kühl- des Druckbehälters durchsetzen. Dies ergibt eine einfache Mon-

rippen versehen sein. tage, da alle Bauteile an diesen Steckstiften befestigt werden

Wenn dagegen in der Kälteanlage und im Druckbehälter das40 können und dann der Deckel mit der Wand des Druckbehälters gleiche Kältemittel verwendet werden soll, empfiehlt es sich, die verschweisst werden kann.

zweite Druckfläche kleiner zu wählen als die erste Druckfläche. Wegen ihrer grossen Einfachheit wird eine Konstruktion be-

Man kann auch eine Zusatzfeder verwenden, die in Richtung vorzugt, bei der erste und zweite Druckfläche durch die beiden des Dampfdrucks des Kältemittels wirkt. Seiten einer Platte, wie Membran oder Balgboden, gebildet

Die Heizvorrichtung kann durch eine Spirale aus Wider- 45 sind.

standsdraht gebüdet sein. Dieser Draht hat eine verhältnismäs- Eine weitere Vereinfachung ergibt sich dadurch, dass die sig grosse Oberfläche zur Wärmeabgabe. Statt dessen oder zu- Platte mit dem Ventilsitz zusammenwirkt. Sie dient daher nicht sätzlich kann ein PTC-Widerstandskörper verwendet werden. nur als Trennung zwischen den beiden Druckmedien, als Träge-

Dieser hat den Vorteil, dass bei zu hoher Leistungszufuhr eine der beiden Druckflächen, sondern auch als Verschlussglied automatische Strombegrenzung erfolgt. Des weiteren kann auch50 des Ventils.

ein Leistungstransistor verwendet werden, der das Medium Hierbei kann eine ausserhalb des Ventilsitzes angeordnete durch seine Verlustleistung beheizt. Weitere Möglichkeiten be- Abstützfläche vorgesehen sein, an die sich die Platte bei zu ho-

stehen darin, um den Druckbehälter eine Hochfrequenzspule hem Druck im Druckbehälter anlegt. Diese Sicherung ist insbe-

anzuordnen und das Medium induktiv zu beheizen. Bei einem sondere dort empfehlenswert, wo der Ventilsitz lediglich durch elektrisch leitenden Medium kann man als Heizvorrichtung 55 eine kleine Düse gebildet wird. Auf der anderen Seite, also im auch zwei Elektroden verwenden, die mit einem veränderbaren Druckbehälter, kann eine schalenförmige Ringscheibe vorgese-

Wechselstrom belastet werden. hen sein, gegen die sich die Platte bei zu hohem Dampfdruck des Kältemittels anlegt. Auf diese Weise wird die Platte entla-

Wenn statt der Heizvorrichtung eine Kühlvorrichtung vor- stet, wenn sich kein Druckgleichgewicht einstellen sollte.

gesehen wird, z.B. ein Peltier-Element, dessen kalte Lötstelle 60 Zur Änderung des Kältemittel-Dampfdrucks empfiehlt es im Druckbehälter angeordnet ist, muss dafür gesorgt werden, sieh, an die Steuereinheit einen Einstellwiderstand zum Ändern dass die Temperatur des Mediums im Druckbehälter tiefer liegt des Drucks ^ dem Druckbehälter anzuschliessen.

als die Temperatur des Kältemittels oder der Umgebungsluft. Man kann aber auch eine Regelabhängigkeit von einer wei-

Auch in diesem Zusammenhang empfiehlt sich eine Wärmeleit- teren physikalischen Grösse vorsehen. Insbesondere kann an brücke zum Ventil und/oder Aussenrippen am Druckbehälter, es dje Steuereinheit mindestens ein äusserer Temperaturfühler an-

Bei einem bevorzugten A.usführungsbeispiel weist das Me- geschlossen sein, von dessen Messwert der Druck im Druckbe-

dium eine Flüssigkeits- und eine Dampfphase auf. Die Tempe- hälter abhängt. Wenn dieser äussere Temperaturfühler in dem ratur an der Flüssigkeitsoberfläche ist dann diejenige Tempera- vom Kältemittel gekühlten Medium angeordnet ist, beispiels-

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weise in der vom Verdampfer gekühlten Luft, kann auf diese Weise die Lufttemperatur konstant gehalten werden.

Für den letztgenannten Verwendungszweck eignet sich besonders eine Steuereinheit mit den folgenden Bestandteilen:

a) eine erste Brückenschaltung mit einem äusseren Temperaturfühler-Widerstand und einem Sollwert-Potentiometer sowie einem ersten von deren Diagonalspannung gespeisten Verstärker mit Einstellmöglichkeit für ein P-, PI- oder PID-Verhal-ten,

b) eine zweite Brückenschaltung mit einem Rückmelde-Temperaturfühler-Widerstand und einem Justier-Potentiome-ter sowie einem zweiten, von deren Diagonalspannung gespeisten Verstärker,

c) eine zwei einstellbare Widerstände aufweisenden Sum-mationsschaltung, in der die Ausgangssignale des ersten und zweiten Verstärkers summiert werden, und d) einen dritten, hiervon gespeisten Verstärker mit nachgeschaltetem Stromregler, der mit der Heiz- oder Kühlvorrichtung in Reihe liegt.

Mit den genannten Einstellmöglichkeiten lässt sich eine Anpassung an praktisch alle in diesem Zusammenhang auftretenden Regelprobleme ermöglichen.

Es kann auch als Pilotventü für ein Hauptventil dienen. Hierbei kann es auf dem Deckel des Hauptventils montiert sein, wobei Pilotkanäle im Gehäuse und im Deckel des Hauptventils vorgesehen sind.

Bei diesen Regelungsarten kann der Druck im Druckbehälter auf einen festen Wert einregelbar sein. Auf diese Weise ergibt sich ein konstanter Verdampferdruck.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnimg dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Anordnung eines als Verdampferdruckregler in einer Kälteanlage angeordneten Ventils gemäss der Erfindung,

Fig. la eine andere Art der Steuereinheit,

Fig. 2 die Anordnung eines erfindungsgemässen Ventils als Pilotventil für ein Hauptventil, das durch die Regelung des Verdampferdrucks die Temperatur des gekühlten Mediums konstant hält,

Fig. 3 das Pilotventil der Fig. 2 in vergrösserter Darstellung,

Fig. 4 die Dampfdruck-Temperatur-Kurve des Kältemittels und des Mediums im Druckbehälter,

Fig. 5 die Anordnung eines erfindungsgemässen Ventils als Kapazitätsregler zum Einspritzen von Warmgas und

Fig. 6 das Schaltbild einer Ausführungsform der Steuereinheit.

Fig. 1 zeigt ein Ventil 1, das in der Saugleitung 2 einer Kälteanlage angeordnet werden kann. Die Kälteanlage weist einen Verdichter 3 mit einer Druckleitung 4, einen Verflüssiger 5, einen Sammler 6 und einen Verdampfer 7 auf. Ein Expansionsventil 8 wird von einem Fühler 9 in Abhängigkeit von der Sauggastemperatur gesteuert.

Das Ventil 1 weist ein Gehäuse 10 mit einem ringförmigen Einlasskanal 11 und einem zentrischen Auslasskanal 12 auf, die durch einen Ventilsitz 13 voneinander getrennt sind. Eine auch als Verschlussstück dienende Membrane 14 ist zwischen einem Flansch 15 am Gehäuse 10 und einem Flansch 16 einer Kapsel 17 befestigt, die oben durch einen schalenförmigen Deckel 18 abgeschlossen ist. Die Kapsel 17, der Deckel 18, eine Ringscheibe 19 und ein Balg 20 bilden einen Druckbehälter 21. Dieser ist über ein Füllrohr 22 mit einem zweiphasigen Medium 23 gefüllt, das im unteren Teil in der Flüssigkeitsphase und im oberen Teil in der Dampfphase vorliegt. Der Boden 24 des Balges 20 hat die Querschnittsgrösse des Ventilsitzes 13 und liegt auf der Membran 14 auf. Durch den Deckel 18 gehen drei Stifte 25,26 und 27. Eine Glasisolation dient gleichzeitig als Dichtung. In der Flüssigkeitsphase ist ein Heizwiderstand 29 in der Form eines Wendeis aus Widerstandsdraht und ein NTC-

Temperaturfühler 30 angeordnet. Diese Teile sind mittels Stützdrähten 31 gehalten. Der Heizwiderstand 29 ist mit dem Stift 26 und der Masse 32 des Druckbehälters 21, der Temperaturfühler 30 mit den Stiften 25 und 27 verbunden. Durch vier Leitungen 33,34,35 und 36 sind die genannten Stifte und Masse mit einer Steuereinheit 37 verbunden. Bei der Ausführungsform der Fig. la kann mit Hilfe eines Knopfes 38, der einen Einstellwiderstand betätigt, im Druckbehälter 21 ein bestimmter Dampfdruck pf erzeugt werden, der auf die zweite Druckfläche F2 wirkt. In entgegengesetzter Richtung drückt der Verdampferdruck p0 auf die erste Druckfläche F0 und — mit wesentlich geringerer Wirkung - der Saugdruck ps auf eine Druckfläche Fx. Hierbei stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.

Das Mediinn 23 ist so gewählt, dass es beim Gleichgewichtszustand eine höhere Temperatur hat als das Kältemittel und als die Umgebungstemperatur. Wenn der Verdampferdruck erhöht werden soll, wird durch stärkere Beheizung die Temperatur des Mediums 23 erhöht. Soll dagegen der Verdampferdruck gesenkt werden, kann das Medium 23 durch Wärmeabgabe an das Kältemittel und die Umgebungsluft eine geringere Temperatur annehmen. Der Dampfdruck bleibt dann immer derselbe, gleichgültig wie weit das Ventil öffnen muss, um den gewünschten Verdampferdruck auf rechtzuerhalten.

Bei der Ausführungsform der Fig. 1 liegt in der Strömung 39 des vom Verdampfer 7 gekühlten Mediums ein äusserer Temperaturfühler 40, der über Signalleitungen 41 ein Temperatursignal an die Steuereinheit 37 abgibt. Diese weist hier einen Einstellknopf 42 auf, mit dessen Hilfe der Sollwert der Temperatur des gekühlten Mediums eingestellt werden kann.Eine entsprechende Schaltung für die Steuereinheit ist in Fig. 6 veranschaulicht. Bei dieser Betriebsweise wird der Druck pf im Druckbehälter 21 derart geregelt, dass die Temperatur des gekühlten Mediums den eingestellten Sollwert beibehält. Dies geschieht mit Hilfe von drei kaskadenartig hintereinander geschalteten Regelschleifen. Eine vom Fühler 40 festgestellte Regelabweichung zieht eine Änderung der Beheizung und damit eine Änderung des Dampfdrucks p£ nach sich. Der so vorgewählte Dampfdruck wird konstant gehalten, weil unerwünschte Änderungen infolge Rückmeldung durch den Temperaturfühler 30 sofort ausgeglichen werden. Ändert sich der Verdampferdruck, so wird durch eine Verlagerung der Membran 14 äusserst rasch der ursprüngliche Zustand wieder hergestellt.

In Fig. 2 ist ein Hauptventil 43 veranschaulicht, das wiederum in der Saugleitung 2 liegt und von einem Pilotventil 44 gesteuert wird, das erfindungsgemäss ausgestaltet genauer in Fig. 3 veranschaulicht ist. Für entsprechende Teile werden die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet.

Unterschiedlich ist zunächst, dass die Kapsel 17 aussen mit Kühlrippen 45 versehen ist und dass der Druckbehälter 46 durch den Deckel 18, die Kapsel 17 und die Membran 14 begrenzt ist, die demnach sowohl die erste Druckfläche F0 als auch die zweite Druckfläche F2 trägt. Ein düsenartiger Ventilsitz 47 trennt einen ringförmigen Einlassraum 48 von einem zentrischen Auslasskanal 49. Mit Abstand ausserhalb des Ventilsitzes sind Abstützflächen 50 vorgesehen, die aus Ringrippenabschnitten bestehen und die Membran 14 entlasten, wenn der Verdampferdruck zu stark absinkt. Auf der gegenüberliegenden Seite ist eine schalenförmige Ringscheibe 51 vorgesehen, die die Membran entlastet, wenn der Verdampferdruck zu gross werden sollte. Ausserdem ist die Membran noch durch eine schwache Feder 52 in Richtung des Verdampferdrucks belastet. Mit einem Gewinde 53 am Gehäuse 54 kann das Pilotventil 44 direkt in den Deckel 56a des Hauptventils 43 geschraubt werden, wobei der Auslasskanal 49 durch eine Ringdichtung 55 abgedichtet ist. Im Deckel 56a und im Gehäuse 56 des Hauptventils befinden sich Pilotkanäle 57, mit deren Hilfe der Einlassabschnitt 58 des Hauptventils 53 mit dem Ringraum 48 des Pilotventils in Verbindung kommt. Das Hauptventil hat einen übli4

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chen Aufbau. Das Verschlussstück 59 ist mit einem Kolben 60 verbunden, der durch eine Feder 61 belastet ist. Mit Hilfe zweier Drosseln 62 und 63 wird ein von der Öffnungsstellung des Pilotventils 44 abhängiger Druckabfall erzeugt, der das Hauptventil proportional öffnet.

Die Regelung dieses Ventils erfolgt in ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform der Fig. 1.

In Fig. 4 ist ein Diagramm gezeigt, in welchem der Dampfdruck p über der Temperatur t veranschaulicht ist. Die Kurve A entspricht dem Kältemittel in der Kälteanlage, zeigt also den Verdampferdruck pD über der Verdampfertemperatur. Die Kurve B zeigt die Kennlinie für das Medium in dem Druckbehälter, also den Dampfdruck p£ über der Temperatur. Normalerweise liegt die Verdampfertemperatur tQ erheblich unter der Umgebungstemperatur. Dabei ist der Druck p0 = Pi- Wenn die beiden Druckflächen F0 und F2 gleich gross sind, muss auch pf = Pi sein. Dies gilt für die Temperatur tt. Diese Temperatur liegt demnach über derjenigen des Kältemittels. Infolgedessen kann durch Verminderung der Heizleistung und entsprechende Abkühlung der Druck p£ abgesenkt und damit auch der Verdampferdruck p0 vermindert werden. Durch Erhöhung der Heizleistung kann man die Drücke erhöhen.

Mit Hilfe der Feder 52 wird erreicht, dass der Arbeitsbereich des Ventils mit demselben zweiphasigen Medium in Richtung auf eine höhere Temperatur verschoben wird, so dass dieses bei einer niedrigeren Temperatur des Kältemittels verwendet werden kann.

In Fig. 5 ist ein Kapazitätsregler gezeigt, der mit Warmgaseinspritzung arbeitet. Wiederum sind für vergleichbare Teile dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet. Dieses Warmgas wird der Druckleitung 4 entnommen, über eine Uberiüh-rungsleitung 64 mit einem Hauptventil 65 geleitet und in eine Flüssigkeits-Gas-Mischvorrichtung 66 eingespritzt, die zwischen dem Expansionsventil 8 und einem Flüssigkeitsverteiler 67 angeordnet ist. Das Verschlussstück 68, das mit einem Sitz 69 zusammenwirkt, ist an einem Kolben 70 angebracht, der unter dem Einfluss einer Feder 71 und dem Druckabfall an einer Drosselöffnung 72 steht. Dieser Druckabfall wird von einem Pilotventil 73 gesteuert, dessen Verschlussstück 74 mit einem Sitz 75 zusammenwirkt. Die Abflussseite dieses Ventils steht über einen Pilotkanal 76 mit der Saugleitung 2 in Verbindung. Pilotkanäle 77 im Gehäuse 73 des Pilotventils führen zu einem Druckraum 79, der durch die Membran 14 abgedeckt ist. Die Membran wirkt unter Zwischenschaltung eines Druckschuhs 80 und eines Ventilschaftes 81 auf das Verschlussstück 74. Im Druckbehälter 82, der von der Kapsel 17, dem Deckel 18 und der Membran 14 begrenzt wird, befindet sich innerhalb der Flüssigkeitsphase des Mediums 23 ein Leistungstransistor 83, dessen Emitter mit dem Stift 25, dessen Basis mit dem Stift 26 und dessen Kollektor mit dem Stift 27 verbunden sind. Infolgedessen führen drei Leitungen zur Steuereinheit 37. Die Basis-Emitter-Strecke des Leistungstransistors 83 dient hierbei als Temperaturfühler.

Der Druck pf im Druckbehälter 82 wird in Abhängigkeit von der Regelabweichung zwischen der Temperatur des äusseren Fühlers 40 und dem eingestellten Temperatursollwert gesteuert. Bei einer Änderung der Wärmebelastung ändert sich der Saugdruck ps, der auch unter der Membran 14 wirkt. Sinkt der Saugdruck, wird die Membran nach unten gedrückt, wodurch das Verschlussstück 74 sich stärker vom Sitz 75 abhebt. Infolgedessen strömt eine grössere Kältemittelmenge über die Drossel 72 und das Hauptventil öffnet stärker. Das nunmehr der entspannten Kältemittelflüssigkeit im Mischer 66 zugeführte Warmgas bewirkt eine stärkere Überhitzung, die vom Fühler 9 des thermostatischen Expansionsventils 8 abgefühlt wird und zu einer vergrösserten Flüssigkeitseinspritzung vom Ventil 8 her führt. Durch die Zufuhr des Warmgases kann daher die Temperatur der gekühlten Luft annähernd konstant gehalten werden. Ausserdem wird verhindert, dass der Saugdruck ps des Kom-5 pressors 3 auf unzulässig niedrige Werte absinkt.

Ein Schaltungsbeispiel für die Steuereinheit der Fig. 1 ist in Fig. 6 veranschaulicht. Eine erste Brücke B1 ist unter Verwendung von Vorschaltwiderständen R1 und R2 zwischen die Klemmen V + und V— für die positive und negative Spannung gelegt. Die Brücke weist in ihrem einen Zweig einen festen Widerstand R3, ein Potentiometer R4, das mittels des Knopfes 42 verstellbar ist, und einen temperaturabhängigen Widerstand R5, der im Fühler 40 angeordnet ist, auf. Der andere Zweig besteht aus zwei festen Widerständen R6 und R7, welche den

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geerdeten Bezugspunkt der Brücke B1 festlegen. Die beiden Diagonalspannungen werden über je einen Widerstand R8 und R9 an die beiden Eingänge eines ersten Verstärkers AI gelegt. Der invertierende Eingang ist über einen Widerstand RIO, einem Einstellwiderstand RH und einen festen Widerstand R12

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mit dem geerdeten Bezugspunkt verbunden; diese Widerstände bilden daher einen von der Eingangsspannung gespeisten Spannungsteiler. Am Abgriff zwischen den Widerständen RIO und Rll ist eine Elektrode eines Kondensators Cl angeschlossen, 2s dessen andere Elektrode am Abgriff eines Potentiometers R13 liegt. Dieses bildet zusammen mit einem festen Widerstand R14 einen von der Ausgangsspannung gespeisten Spannungsteiler.

Eine zweite Brücke B2 liegt unter Verwendung von Vorwiderständen R15 und R16 zwischen den Spannungsquellen V+ 30 und V—. Sie weist in dem einen Zweig einen temperaturabhängigen Widerstand R16 auf, der dem Fühlerwiderstand 30 entspricht, ferner ein Potentiometer R17, mit dem eine Justierung möglich ist, und einen festen Widerstand R18. Der andere Zweig besteht aus zwei Widerständen R19 und R20, zwischen 35 denen sich ein geerdeter Bezugspunkt ergibt. Die Diagonalpunkte sind über die Widerstände R21 und R22 mit den Eingängen eines zweiten Verstärkers A2 verbunden, der mit einem Gegenkopplungswiderstand R23 versehen ist.

In einer Summationsschaltung S, die zwei einstellbare Wi-40 derstände R24 und R25 aufweist, über die die Ausgangssignale der beiden Verstärker AI und A2 einem dritten Verstärker A3 zugeführt werden, dessen anderer Eingang über einen Widerstand R26 an dem geerdeten Bezugspunkt liegt. Der Ausgang dieses Verstärkers ist über einen Widerstand R27 mit einem aus 45 zwei Transistoren Tri und Tr2 in Darlington-Schaltung bestehenden Transistorverstärker verbunden. In Reihe mit der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Tr2 liegt ein Heizwiderstand R28, der dem Widerstand 29 entspricht. Das Emitterpotential wird über einen Widerstand R29 an den invertierenden 50 Eingang des Verstärkers A3 rückgeführt.

Diese Schaltung ermöglicht eine proportionale Leistungsverstärkung der am nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers A3 addierten Spannungen aus den beiden Operationsver-55 stärkern AI und A2. Mit Hilfe der veränderbaren Widerstände R24 und R25 ist es möglich, die Einflüsse aus den beiden Brük-ken B1 und B2 mit unterschiedlichem Gewicht zu berücksichtigen. Mit Hilfe der Widerstände Rll und R13 lässt sich der Proportionalitätsfaktor und die Integrationskonstante beim 60 Verstärker AI einstellen. Insgesamt lässt sich auf diese Weise eine Regelung erreichen, bei der der Integrationskondensator Cl keine sehr grossen Werte annehmen muss. Wenn der Widerstand R24 auf unendlich eingestellt wird, ergibt sich eine Regelabhängigkeit allein in Abhängigkeit von der Brücke B2. Wird 65 nunmehr der Drehknopf 38 der Steuereinheit 37 dem Justierpotentiometer R17 zugeordnet, kann man mit diesem Drehknopf die gewünschte Temperatur und damit den Dampfdruck ps auf einen gewünschten Wert einstellen.

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Es bedarf nur geringfügiger Modifikationen, wenn als Temperaturfühler 30 ein Thermoelement eingesetzt wird oder wenn der Heizwiderstand 29 durch einen Leistungstransistor ersetzt wird. Auch wenn statt einer Heizvorrichtung eine Kühlvorrichtung verwendet wird, erfordert dies nur geringfügige Änderungen an der gesamten Schaltung.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Ventil für Kälteanlagen, mit einer mindestens eine Temperaturfühler enthaltenden Steuereinrichtung, mit einem im Ventilinnern befindlichen, verlagerbaren Verschlussglied, das auf der einen Seite auf einer ersten Druckfläche vom Dampfdruck eines Kältemittels zu beaufschlagen bestimmt ist und auf dessen andern Seite Mittel zur Erzeugung einer Gegenkraft vorhanden sind, wobei im Betrieb Kraft und Gegenkraft einen Gleichgewichtszustand einzuhalten bestimmt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung der Gegenkraft einen geschlossenen Druckbehälter (21,46,82) mit einem eine zweite verlagerbare Druckfläche (F2) bildenden Wandteil (24) und einem in diesem befindlichen Medium (23) enthalten, dieses Medium (23) eine Dampfphase mit einem temperaturabhängigen Druck aufweist, eine elektrische Heizoder Kühlvorrichtung (29,83) im Innern des Druckbehälters mit dem Medium in Verbindung steht, welche von der Steuereinrichtung (37) beeinflussbar ist, ein Temperaturfühler (30, 83) im Innern des Druckbehälters angeordnet ist zur Messung der Temperatur des Mediums und zur Rückmeldung an die Steuereinrichtung, und der Druckbehälter (21,46,82) Kühlrippen aufweist oder über eine metallische Wärmeleitbrücke mit dem Ventilgehäuse (10,54,78) verbunden ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Druckfläche (F2) kleiner ist als die erste Druckfläche (F0) (Fig. 1).

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PATENTANSPRÜCHE

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Zusatzfeder (52) die in Richtung des Dampfdruckes des Kältemittels wirkt (Fig. 3).

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung durch einen Wendel (29) aus Widerstandsdraht gebildet ist.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung durch einen PTC-Widerstandskörper gebildet ist.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung durch einen Leistungstransistor (83) gebildet ist.

7. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung durch einen Peltierelement gebildet ist.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (23) eine Flüssigkeits- und eine Dampfphase aufweist.

9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Heiz- oder Kühlvorrichtung (29,83) und der Rückmelde-Temperaturfühler (30,83) vollständig in der Flüssigkeitsphase angeordnet sind.

10. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (21,46,82) zu erheblich mehr als der Hälfte, insbesondere zu 70%, mit der Flüssigkeitsphase gefüllt ist.

11. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückmelde-Temperaturfühler (30) ein NTC-Widerstand ist.

12. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückmelde-Temperaturfühler (30) ein Thermoelement ist.

13. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückmelde-Temperaturfühler (30) durch die Basis-Emit-ter-Strecke des Leistungstransistors (83) gebildet ist.

14. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (46) aussen mit Kühlrippen (45) versehen ist.

15. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (21,46) eine mehrpolige Durchführung aufweist, wobei der Temperaturfühler (30) mit dem ersten Pol und dem zweiten Pol und der Heizwiderstand (29) mit dem dritten Pol und dem vierten Pol oder der Masse (32) des Druckbehälters verbunden ist.

16. Ventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrpolige Durchführung Steckstifte (25,26,27) aufweist, die - durch einen Isolierstoff (28) wie Glas, isoliert - einen schalenförmigen Deckel (18) des Druckbehälters (21,46,82) durchsetzen.

17. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (F0) und die zweite (F2) Druckfläche durch die beiden Seiten einer Membran (14) oder eines Balgbodens gebildet sind (Fig. 3).

18. Ventil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (14) mit einem Ventilsitz (47) zusammenwirkt (Fig. 3).

19. Ventil nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine ausserhalb des Ventilsitzes (47) angeordnete Abstützfläche (50), an die sich die Membran (14) im Druckbehälter (46) anlegen kann.

20. Ventil nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine schalenförmige Ringscheibe (51) im Druckbehälter (46), gegen die sich die Membran (14) bei Dampfdruck des Kältemittels anlegen kann.

21. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass an die Steuereinrichtung ein Einstellwiderstand (38) zum Ändern des Druckes in dem Druckbehälter (21,46, 82) angeschlossen ist.

22. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass an die Steuereinrichtung (37) mindestens ein äusserer Temperaturfühler (40) angeschlossen ist, von dessen Messwert der Druck im Druckbehälter abhängt.

23. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (37) aufweist a) eine erste Brückenschaltung (Bl) mit einem äusseren Temperaturfühler-Widerstand (R5) und einem Sollwert-Pot-entiometer (R4) sowie einem ersten von deren Diagonalspannung gespeisten Verstärker (AI) mit Einstellmöglichkeit für ein P-, PI- oder PID-Verhalten,

b) eine zweite Brückenschaltung (B2) mit einem Rückmelde-Temperaturfühler-Widerstand (R16) und einem Justier-Po-tentiometer (R17) sowie einem zweiten, von deren Diagonalspannung gespeisten Verstärker (A2),

c) eine zwei einstellbare Widerstände (R24, R25) aufweisende Summationsschaltung (S), in der die Ausgangssignale des ersten und zweiten Verstärkers (Al, A2) summiert werden, und d) einen dritten, hiervon gespeisten Verstärker (A3) mit nachgeschaltetem Stromregler (Tri, Tr2), der mit der Heizoder Kühlvorrichtung (R28) in Reihe liegt.

24. Verwendung des Ventils nach einem der Patentansprüche 1 bis 23 als Pilotventil für ein Hauptventil.