CZ2007830A3

CZ2007830A3 - Thermostatic expansion valve for circuits with cooling, optionally heat pump with thermally controlled safety function

Info

Publication number: CZ2007830A3
Application number: CZ20070830A
Authority: CZ
Inventors: Aquilar@Joan; Mauer@Rainer
Original assignee: Otto Egelhof Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2007-11-26
Publication date: 2008-06-11
Also published as: DE102006057131B3; US20080127664A1; ITGE20070115A1; CN101245961A; JP2008139013A

Abstract

Termostatický expanzní ventil je vytvorený pro regulaci vysokého tlaku jak transkriticky, tak i podkriticky provozovatelného okruhu (11) s chladicím poprípade tepelným cerpadlem, s ventilovým pouzdrem (26), na jehož vstupu pusobí v prívodním otvoru (27) vysoký tlak a na jehož výstupu pusobí v odvádecím otvoru (31) nízký tlak, s ventilovým prvkem (33), který ventilové sedlo (32) pruchozího otvoru (29), který je usporádán mezi prívodním otvorem (27) a odvádecím otvorem (31), pro pruchod chladicího prostredku uzavírá a pohybuje ve smeru otevíránía je prirazen k prvnímu stavecímu clenu (36), pricemž první stavecí clen (36) zahrnuje první úcinnou plochou (37) omezenou komoru (38), která obsahuje regulacní nápln (41). Termostatický expanzní ventil obsahuje na vysokém tlaku nezávislý tepelne nastavitelný stavecí clen (46), jehož stavecí pohyb je pohybove spražen s první úcinnou plochou (37) prvního stavecího clenu (36), když pusobí na teplote závislý stavecí pohyb tepelne nastavitelného stavecího clenu (46) proti stavecímu pohybu první úcinné plochy (37) prvního stavecího clenu (36), pricemž hodnota teploty nasazení tepelne nastavitelného stavecího clenu (46) pro stavecí pohyb je nastavena na stejnou hodnotu jako MOT (maximum operationtemperature) regulacní náplne (41) prvního stavecího clenu (36), která má hustotu naplnení, která leží po její kritickou hustotou.The thermostatic expansion valve is designed to control the high pressure of both the transcritically and subcritically operating circuit (11) with the cooling or heat pump, with the valve housing (26) at its inlet causing high pressure at the inlet (27) and at its output low pressure in the discharge opening (31), with the valve element (33) that the valve seat (32) of the through hole (29) which is arranged between the inlet opening (27) and the drain hole (31) closes and moves in the opening direction and is associated with the first adjusting member (36), wherein the first adjusting member (36) includes a first effective surface (37) of a limited chamber (38) that includes a control cartridge (41). The thermostatic expansion valve comprises a high pressure independent thermally adjustable actuating member (46) whose movement motion is coupled to the first effective surface (37) of the first adjusting member (36) when the temperature-dependent actuation of the thermally adjustable actuator (46) is applied. against the motion of the first effective surface (37) of the first adjusting member (36), wherein the setpoint temperature of the thermally adjustable adjusting member (46) for the adjusting movement is set to the same value as the MOT (maximum operationtemperature) of the adjusting cartridge (41) of the first adjusting member ( 36), which has a fill density that is beyond its critical density.

Description

Termostatický expanzní ventil pro okruhy s chladicím, popřípadě tepelným čerpadlem s tepelně řízenou bezpečnostní funkcí (57) Anotace:Thermostatic expansion valve for circuits with cooling or heat pump with thermally controlled safety function (57)

Termostatický expanzní ventil je vytvořený pro regulaci vysokého tlaku jak transkriticky, tak i podkriticky provozovatelného okruhu (11) s chladicím popřípadě tepelným čerpadlem, s ventilovým pouzdrem (26), na jehož vstupu působí v přívodním otvoru (27) vysoký tlak a na jehož výstupu působí v odváděcím otvoru (31) nízký tlak, s ventilovým prvkem (33), který ventilové sedlo (32) průchozího otvoru (29), který je uspořádán mezi přívodním otvorem (27) a odváděcím otvorem (31), pro průchod chladicího prostředku uzavírá a pohybuje ve směru otevírání a je přiřazen k prvnímu stavěcímu členu (36), přičemž první stavěči člen (36) zahrnuje první účinnou plochou (37) omezenou komoru (38), která obsahuje regulační náplň (41). Termostatický expanzní ventil obsahuje na vysokém tlaku nezávislý tepelně nastavitelný stavěči člen (46), jehož stavěči pohyb je pohybově spřažen s první účinnou plochou (37) prvního stavěcího členu (36), když působí na teplotě závislý stavěči pohyb tepelně nastavitelného stavěcího členu (46) proti stavěcímu pohybu první účinné plochy (37) prvního stavěcího členu (36), přičemž hodnota teploty nasazení tepelně nastavitelného stavěcího členu (46) pro stavěči pohyb je nastavena na stejnou hodnotu jako MOT (maximum operation temperature) regulační náplně (41) prvního stavěcího členu (36), která má hustotu naplnění, která leží po její kritickou hustotou.The thermostatic expansion valve is designed to control the high pressure of both the transcritically and subcritically operable circuit (11) with a cooling or heat pump, with a valve housing (26) at the inlet of which is pressurized in the inlet port (27) and exits a low pressure in the exhaust port (31), with a valve element (33) that closes the valve seat (32) of the through port (29) between the inlet port (27) and the drain port (31) to close the coolant passage; The first adjusting member (36) comprises a first effective surface (37) of a confined chamber (38) comprising a control cartridge (41). The thermostatic expansion valve comprises a high pressure independent thermally adjustable adjuster (46) whose adjusting movement is coupled to the first effective surface (37) of the first adjusting member (36) when the temperature-dependent adjusting movement of the thermally adjustable adjuster (46) against the adjusting movement of the first effective surface (37) of the first adjusting member (36), wherein the deployment temperature of the thermally adjustable adjusting member (46) for the adjusting motion is set to the same value as the MOT (maximum operation temperature) of the adjusting cartridge (41) of the first adjusting member (36), which has a fill density that lies after its critical density.

·· ··♦··· ·· ♦ ·

·· ·· • · · • · · · • · · • · · ·♦·· ···· ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

Termostatický expanzní ventil pro okruhy s chladicím, popřípadě tepelným čerpadlem s tepelně řízenou bezpečnostní funkcíThermostatic expansion valve for circuits with cooling or heat pump with thermally controlled safety function

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká termostatického expanzního ventilu pro regulaci vysokého tlaku jak transkriticky, tak i podkriticky provozovatelného okruhu s chladicím, čerpadlem, s ventilovým pouzdrem, v přívodním otvoru vysoký v odváděcím otvoru nízký ventilové sedlo průchozího přívodním otvorem a odváděcím otvorem, pro průchod chladicího prostředku uzavírá a pohybuje ve směru otevírání a je přiřazen k prvnímu stavěcímu členu, přičemž první stavěči člen zahrnuje první účinnou plochou omezenou náplň.The invention relates to a thermostatic expansion valve for regulating a high pressure of both a transcritically and subcritically operable circuit with a cooling pump, a valve housing, a inlet port high in an outlet port and a low valve seat through the inlet port and outlet port, to close the coolant passage; it moves in the opening direction and is associated with the first adjusting member, wherein the first adjusting member comprises a first effective flat confined cartridge.

tlak a tlak, s otvoru, na na popřípadě jehož jehož ventilovým který je vstupu výstupu prvkem, uspořádán tepelným působí působí který mezi komoru, která obsahuje regulačnípressure and pressure, with an aperture on which, optionally, whose valve which is the inlet of the outlet element, arranged by the thermal action acting between the chamber containing the regulating

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

U transkritických okruhů s chladicím, popřípadě tepelným čerpadlem probíhá odevzdávání tepla na straně vysokého tlaku většinou nad kritickým tlakem použitého chladicího prostředku. V důsledku z toho přitom vyplývajícího klouzavého teplotního gradientu v plynovém chladiči je tlak na výstupu plynového chladiče stupněm volnosti v provozu okruhu. Speciálně u okruhů, ve kterých se jako chladicí prostředek používá oxid uhličitý CO2, má velký význam, aby se vysoký tlak v závislosti na teplotě okolí, popřípadě na teplotě na výstupu plynového chladiče, reguloval v oblasti, která je optimální z hlediska účinnosti. U klimatizačních zařízení, která jsou provozována s oxidem • · ··♦ ·In transcritical circuits with a cooling or heat pump, the transfer of heat on the high pressure side is mostly above the critical pressure of the coolant used. As a result of the resulting sliding temperature gradient in the gas cooler, the pressure at the gas cooler outlet is a degree of freedom in circuit operation. Especially in circuits in which CO2 is used as the coolant, it is of great importance that the high pressure, depending on the ambient temperature and / or the outlet temperature of the gas cooler, be controlled in an optimum efficiency area. For air conditioners that are operated with oxide • · ·· ♦ ·

- 2 uhličitým CO2, se pro regulaci chladicího okruhu nejčastěji používají jen pevně nastavené škrticí prvky nebo externě řízené expanzní orgány. Pevné škrticí prvky neumožňují za provozu žádné přizpůsobeni vysokého tlaku okrajovým podmínkám procesu. Externě řízené expanzní orgány musí být za tím účelem řízeny elektronickými regulačními prvky, jejichž schopnost reakce není dostatečná zejména pro použití v automobilech. Z toho vyplývá, že nemohou nabídnout dostatečnou provozní jistotu. Další nevýhody vyplývají z vysoké náchylnosti k poruchám a vysokých nákladů na vývoj a pořizovacích nákladů.- 2 carbon dioxide, only fixed throttles or externally controlled expansion bodies are most commonly used to control the cooling circuit. The rigid throttling elements do not allow any adaptation of the high pressure to the process boundary conditions during operation. To this end, the externally controlled expansion organs must be controlled by electronic control elements whose response capability is not sufficient in particular for use in cars. It follows that they cannot offer sufficient operational certainty. Other disadvantages result from the high susceptibility to failure and high development and acquisition costs.

Dokument DE 102 49 950 B4 popisuje expanzní ventil pro vysokotlaká chladicí zařízení s ventilovým sedlem a ventilovým prvkem, který spolupůsobí s ventilovým sedlem, a se soustavou pružin, která působí na ventilový prvek, a s přestavovacím zařízením pro soustavu pružin, přičemž soustava pružin obsahuje nejméně jednu první pružinu a druhou pružinu, které působí na ventilový prvek. První pružina určuje pracovní oblast a druhá pružina má přestavovacím zařízením proměnnou pružící sílu.DE 102 49 950 B4 discloses an expansion valve for a high-pressure refrigeration device with a valve seat and a valve element which interacts with the valve seat and with a spring assembly acting on the valve element and a spring assembly adjusting device, the spring assembly comprising at least one a first spring and a second spring acting on the valve member. The first spring defines the working area and the second spring has a variable spring force through the adjusting device.

Z dokumentu US 6,012,300 se stal známým expanzní ventil, který obsahuje komoru, ve které je uzavřen chladicí prostředek. Komora je vymezena membránou, která bezprostředně působí na ventilový prvek. Membrána je však vystavena také chladicímu prostředku na straně vysokého tlaku. Zejména jsou identické účinné plochy, na které působí v komoře uzavřený chladicí prostředek, a další účinná plocha, na kterou působí od plynového chladiče přicházející chladicí prostředek na straně vysokého tlaku. Popsaným expanzním ventilem není možné žádné zabezpečení proti vysokým tlakům nad maximálně přípustnou hodnotou, například 120 bar. Kromě toho není možné spolehlivé najíždění při vstupních teplotách na expanzním ventilu nad kritickou teplotou chladicího • Φ ··«· prostředku. S tímto expanzním ventilem tudíž nelze realizovat provozně spolehlivou aplikaci.US 6,012,300 has become known as an expansion valve comprising a chamber in which the coolant is enclosed. The chamber is defined by a diaphragm that acts directly on the valve element. However, the membrane is also exposed to the high pressure coolant. In particular, the effective surfaces on which the closed coolant acts in the chamber and the other effective surface on which the high-pressure coolant coming from the gas cooler act are identical. With the described expansion valve, no protection against high pressures above the maximum permissible value, for example 120 bar, is possible. In addition, reliable start-up at inlet temperatures above the critical coolant temperature is not possible. Therefore, an operationally reliable application cannot be realized with this expansion valve.

Z dokumentu DE 10 2005 034 709.6 je znám termický expanzní ventil, který je opatřen první a druhou účinnou plochou, které jsou pohybově spřaženy s ventilovým prvkem. První účinná plocha je součástí protažitelného oddělovacího zařízení, které obsahuje komoru s regulační náplní v termohlavě. Zásluhou toho může být snímána teplota chladicího prostředku na straně vysokého tlaku. Pomocí tohoto protažitelného oddělovacího zařízení termohlavy je na teplotě závislý tlak regulační náplně v komoře přenášen na na teplotě nezávislý pružný prvek, který je spojen s druhou účinnou plochou, na kterou působí také vysoký tlak. Zásluhou tohoto provedení se má dosáhnout vysoký tlak omezující funkce v nadkritické regulační oblasti.DE 10 2005 034 709.6 discloses a thermal expansion valve having first and second effective surfaces which are coupled to the valve element in movement. The first effective surface is part of an extensible separating device which comprises a chamber with a control charge in the thermohead. As a result, the coolant temperature on the high pressure side can be sensed. By means of this extensible thermohead separating device, the temperature-dependent pressure of the control charge in the chamber is transmitted to a temperature-independent elastic element which is connected to the second effective surface, which is also subject to high pressure. Due to this embodiment, a high pressure limiting function is to be achieved in the supercritical control region.

Úkolem vynálezu je tudíž další zdokonalení expanzního ventilu, který bude schopen zregulovat vysoký tlak jak nadkritického, tak i podkriticky provozovatelného okruhu s chladicím, popřípadě tepelným čerpadlem do optimální oblasti a automaticky zabránit překročeni maximálně přípustné hodnoty.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to further develop an expansion valve capable of regulating the high pressure of both a supercritical and subcritically operable circuit with a cooling or heat pump to the optimum range and automatically preventing exceeding the maximum permissible value.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedený úkol je vyřešen znaky termostatického expanzního ventilu podle nároku 1. Podstata termostatického expanzního ventilu pro regulaci vysokého tlaku jak transkriticky, tak i podkriticky provozovatelného okruhu s chladicím, popřípadě tepelným čerpadlem, s ventilovým pouzdrem, na jehož vstupu působí v přívodním otvoru vysoký tlak a na jehož výstupu působí v odváděcím otvoru nízký tlak, s ventilovým prvkem, který ventilové sedlo průchozího otvoru, který je uspořádán meziThis object is solved by the features of a thermostatic expansion valve according to claim 1. The essence of a thermostatic expansion valve for regulating a high pressure both transcritically and subcritically operable circuit with a cooling or heat pump, with a valve housing having a high pressure at the inlet the outlet of which acts at a low pressure in the discharge opening, with a valve element which has a valve seat through the bore which is arranged between

• 4 4 « • 4 4 « «4 4 «4 4 • ·· • ·· 4 4 4 4 4 4 44 ·♦·· • 4 · 4 4 4 44 · ♦ ·· • 4 · 4 4 4 4 4 • ·!·· 4 4 • ·! ·· • M 4 · ♦ 4 4 4 · • M 4 · ♦ 4 4 4 · 4 • 4·· 4 • 4 ·· 4 4 4*4 4 4 4 * 4 4 4 · · 4 · · 4 4 ’ 4 4 · · 4 · · 4 4 ’

přívodním otvorem a odváděcím otvorem, pro průchod chladicího prostředku uzavírá a pohybuje ve směru otevírání a je přiřazen k prvnímu stavěcímu členu, přičemž první stavěči člen zahrnuje první účinnou plochou omezenou komoru, která obsahuje regulační náplň, spočívá podle vynálezu v tom, že termostatický expanzní ventil obsahuje na vysokém tlaku nezávislý tepelně nastavitelný stavěči člen, jehož stavěči pohyb je pohybově spřažen s první účinnou plochou prvního stavěcího členu, když působí na teplotě závislý stavěči pohyb tepelně nastavitelného stavěcího členu proti stavěcímu pohybu první účinné plochy prvního stavěcího členu, přičemž hodnota teploty nasazení tepelně nastavitelného stavěcího členu pro stavěči pohyb je nastavena na stejnou hodnotu jako MOT (maximum operation temperature) regulační náplně prvního stavěcího členu, která má hustotu naplnění, která leží po její kritickou hustotou.an inlet opening and an outlet opening for the passage of the coolant closes and moves in the opening direction and is associated with the first adjusting member, wherein the first adjusting member comprises a first effective flat confined chamber containing a regulating charge, according to the invention is a thermostatic expansion valve comprising a high pressure independent thermally adjustable adjuster whose adjusting movement is coupled to the first effective surface of the first adjusting member when the temperature-dependent adjusting movement of the thermally adjustable adjusting member counteracts the adjusting movement of the first effective surface of the first adjusting member, of the adjustable actuator for the adjusting movement is set to the same value as the MOT (maximum operation temperature) of the first actuator charge of the first actuator, which has a fill density that lies after its ritic density.

Pomocí tepelně nastavitelného stavěcího členu, jehož stavěči pohyb je pohybově spřažen s první účinnou plochou prvního stavěcího členu jen tehdy, když působí na teplotě závislý stavěči pohyb tepelně nastavitelného stavěcího členu proti stavěcímu pohybu první účinné plochy prvního stavěcího členu, je umožněno, že se dosáhne funkce omezeni tlaku, popřípadě bezpečnostní funkce proti příliš vysokým provozním tlaků, které nevyžadují žádnou externí regulaci.By means of a thermally adjustable adjuster whose adjusting movement is coupled to the first effective surface of the first adjusting member only when the temperature-dependent adjusting movement of the thermally adjustable adjusting member counteracts the adjusting movement of the first effective surface of the first adjusting member, it is possible to achieve the function pressure limitation or safety function against too high operating pressures that do not require any external control.

Hodnota teploty nasazení tepelně nastavitelného stavěcího členu pro stavěči pohyb je přitom volena tak, že odpovídá hodnotě teploty MOT (maximum operation temperature) regulační náplně. Hodnota teploty nasazení je teplota, při které tepelně nastavitelný stavěči Člen vykoná stavěči nebo zdvihový pohyb. Pracovní křivka tepelně nastavitelného stavěcího členu má stejný gradient jako pracovní křivky regulační náplně v přehřátém parním «· ·· > · · • ·»· » * » * • · · ····The setting temperature of the thermally adjustable adjuster for the adjusting movement is selected so that it corresponds to the value of the MOT (maximum operation temperature) of the control charge. The set point temperature is the temperature at which the thermally adjustable adjuster actuates the adjuster or stroke movement. The operating curve of the thermally adjustable actuator has the same gradient as the operating curve of the control charge in the superheated steam.

stavu, avšak v opačném směru. Tím se dosáhne bezpečnostní funkce. Kromě toho je na všech úrovních teploty umožněno omezení absolutní hodnoty tlaku, tedy dosažení MOP-funkce (maximum operation pressure). Zatímco první stavěči člen je svou první účinnou plochou tlakově vystaven chladicímu prostředku na straně vysokého tlaku, který přichází z vnitřního tepelného výměníku, a přijímá jeho teplotu, je pracovní chování tepelně nastavitelného stavěcího členu na tlaku chladicího prostředku nezávislé.condition, but in the opposite direction. This achieves the safety function. In addition, absolute pressure can be limited at all temperature levels, thus achieving the MOP function (maximum operation pressure). While the first actuator member is pressure-exposed to the high pressure coolant coming from the internal heat exchanger and receives its temperature by its first effective surface, the working behavior of the thermally adjustable actuator is independent of the coolant pressure.

V jednom dalším výhodném provedení vynálezu je použito opatření spočívající v tom, že mezi prvním stavěcím členem a druhým, tepelně nastavitelným stavěcím členem je uspořádána rozebíratelná mechanická vazba a tepelně nastavitelný stavěči člen je v záběru s první účinnou plochou prvního stavěcího členu nebo s ventilovým prvkem, spojeným s prvním stavěcím členem. Tato mechanická vazba, která se projeví od předem stanovitelné hodnoty teploty, umožňuje, že za normálního provozu při obvyklé oblasti teploty nasazení pracuje první stavěči člen nezávisle na tepelně nastavitelném stavěcím členu a první stavěči člen je s ventilovým prvkem pohybově spřažen jen tehdy, když následuje další nárůst teploty, který vyžaduje nasazení bezpečnostní funkce.In a further preferred embodiment of the invention, a removable mechanical coupling is provided between the first adjusting member and the second thermally adjustable adjusting member and the thermally adjustable adjusting member is engaged with the first effective surface of the first adjusting member or the valve member, associated with the first adjusting member. This mechanical coupling, which results from a predetermined temperature value, allows the first actuator to operate independently of the thermally adjustable actuator in normal operation at a typical operating temperature range, and the first actuator is only coupled to the valve member when the next a temperature rise that requires the use of a safety function.

Regulační náplň prvního stavěcího členu je s výhodou uspořádána v komoře, která je provedena jako membrána nebo skládaný měch a je tepelně vodivá, aby mohla přejímat teplotu chladicího prostředku na straně vysokého tlaku. Na účinnou plochu prvního stavěcího členu působí na teplotě závislý tlak regulační náplně v komoře stavěcího členu, jakož i vysoký tlak. Z toho vyplývajícího diferenčního tlaku pak vyplývá přestavovací síla, která uvádí do pohybu ventilový prvek a v závislosti na škrticích vlastnostech příslušného ventilového sedla uvolní předem zadaný průtočný průřez.The regulating charge of the first adjusting member is preferably arranged in a chamber which is designed as a diaphragm or pleated bellows and is thermally conductive in order to receive the coolant temperature on the high pressure side. The effective surface of the first actuator is subject to a temperature-dependent pressure of the control charge in the actuator chamber as well as a high pressure. The resulting differential pressure results in an adjusting force which actuates the valve element and releases a predetermined flow cross section, depending on the throttling properties of the respective valve seat.

l · « ......l · «......

« ·♦♦ · · · · *«·· · ····· ( · · · · ··· ·· · · ·· *·· ··· ·· ·· · · ((((((((· ((· · (· · · ·

- 6 ·· ··· ·- 6 ·· ··· ·

S výhodou může být ještě použit přídavný, zejména předepnutý pružný prvek, který působeni proti vysokému tlaku posiluje. Toto má za násleoek, že otevírací pohyb ventilového prvku nastane tehdy, když na teplotě nezávislý, na účinnou plochu vysokým tlakem zařízení s chladicím prostředkem vyvozovaný přebytek síly postačuje k tomu, aby se překonalo předepnutí zejména předepnutého pružného prvku a silové působení komory, čímž se uvolní průchod mezi ventilovým sedlem a ventilovým prvkem, popřípadě zvětší se průřez průchozího otvoru.Advantageously, an additional, in particular prestressed, elastic element can be used, which strengthens the action against high pressure. This has the consequence that the opening movement of the valve element occurs when the excess force exerted on the effective surface by the refrigerant device by the high pressure is sufficient to overcome the prestressing of the particularly prestressed spring element and the force action of the chamber, thereby releasing the passage between the valve seat and the valve element, or the cross-section of the through hole is enlarged.

Regulační náplň komory prvního stavěcího členu má s výhodou hustotu naplnění, která leží pod její kritickou hustotou. S výhodou je dále použito opatření spočívající v tom, že se pro regulační náplň volí taková směs látek, jejíž kritická teplota leží na kritickou teplotou regulovaného chladicího prostředku. Zásluhou toho je regulační náplň ve většině oblastí teplot nasazení ve dvoufázovém stavu s vysokým podílem páry. Teprve tehdy, když regulační náplní přijatá energie postačuje k tomu, aby úplně odpařila v závislosti na panující hustotě plnění přítomnou kapalnou fázi, přejde regulační náplň do přehřátého parního stavu. Za těchto okolností se regulační tlak při dalším nárůstu teploty vyvíjí dále jen s nižším gradientem než v předchozím dvoufázové stavu regulační náplně, který není roven nule. Hodnota teploty, od které tento fyzikální jev nastává, se označuje jako MOT (Maximum Operating Temperature). K tomu příslušející hodnota tlaku regulační náplně se označuje jako MOP (Maximum Operation Pressure). Dále je s výhodou použito opatření spočívající v tom, že na teplotě závislá síla tepelně nastavitelného stavěcího členu odpovídá stoupání regulační náplně prvního stavěcího členu v přehřátém stavu. Při dalším nárůstu teploty v přehřátém parním stavu stoupá tlak s jen znatelně nižším gradientem než v předchozím dvoufázovém stavu. Zásluhou • · · ♦ • · • · • · ·· · ··· ·· *· • · · • · · · • · • · • ·· · ··Preferably, the control charge of the chamber of the first actuator has a fill density that is below its critical density. Advantageously, furthermore, a mixture of substances is selected for the control charge whose critical temperature lies at the critical temperature of the controlled refrigerant. As a result, the control charge is in a two-phase state with a high steam content in most application temperatures. Only when the energy received by the control charge is sufficient to completely evaporate the liquid phase present, depending on the prevailing filling density, does the control charge enter a superheated steam state. Under these circumstances, the control pressure develops further with a temperature rise only with a lower gradient than in the previous two-phase state of the control charge, which is not equal to zero. The temperature from which this physical phenomenon occurs is referred to as MOT (Maximum Operating Temperature). The corresponding pressure value of the control charge is referred to as MOP (Maximum Operation Pressure). Furthermore, it is advantageously provided that the temperature-dependent force of the thermally adjustable actuator corresponds to the rise of the control charge of the first actuator in the overheated state. As the temperature rises further in the superheated steam state, the pressure rises only with a noticeably lower gradient than in the previous two-phase state. As a result, you will be able to ...

- 7 «· ···· • ·· • ·· • ·· ·* · k tomuto tepelně přizpůsobení tepelně nastavitelného stavěcího členu gradientu je docílena bezpečnostní funkce, kdy nastavitelný a na vysokém tlaku nezávislý stavěči člen působí se stejným gradientem v opačném směru, takže lze nastavit maximální provozní tlak, který žádoucím způsobem odpovídá vodorovnému průběhu tlaku na MOP-úrovni.For this temperature adaptation of the thermally adjustable gradient adjuster, a safety function is achieved in which the adjustable and high pressure independent adjuster acts in the opposite direction with the same gradient , so that a maximum operating pressure can be set which desirably corresponds to a horizontal pressure curve at the MOP-level.

Výše zmíněná hodnota teploty, popřípadě hodnota teploty nasazení je s výhodou určena konstrukčním provedením tepelně nastavitelného stavěcího Členu. V prvním výhodném provedení tepelně nastavitelného stavěcího členu je použito řešení spočívající v tom, že tento je proveden ve tvaru na sobě navzájem navrstvených bimetalových prvků, zejména bimetalových disků. Tyto navzájem navrstvené bimetalové disky jsou provedeny například ve tvaru skládaného měchu. V závislosti na jejich výchozím nastavení vyvozují tyto bimetalové prvky stavěči pohyb teprve od určité teploty.The aforementioned temperature value or the deployment temperature value is preferably determined by the design of the thermally adjustable actuator. In a first preferred embodiment of the thermally adjustable actuator, a solution is provided in that it is in the form of stacked bimetallic elements, in particular bimetallic disks. These mutually superimposed bimetallic disks are designed, for example, in the form of a pleated bellows. Depending on their initial setting, these bimetallic elements only generate the adjusting movement from a certain temperature.

Druhé alternativní provedení tepelně nastavitelného stavěcího členu spočívá v tom, že membrána, skládaný měch nebo pružný prvek, zejména spirálová pružina nebo spirálový měch, jsou vyrobeny ze slitiny s tvarovou pamětí. Tím je opět umožněno nastavování v závislosti na teplotě.A second alternative embodiment of the thermally adjustable actuator is that the diaphragm, pleated bellows or resilient element, in particular a coil spring or coil bellows, are made of a shape memory alloy. This again allows temperature-dependent adjustment.

Další alternativní provedení stavěcího členu spočívá v tom, že tento tepelně nastavitelný stavěči člen je proveden ve tvaru naplněného, měchu podobného pružícího prvku, zejména ve tvaru médiem naplněného, skládanému měchu podobného pružícího prvku. Médium se přitom nad tlakem svých par, popřípadě pod teplotou svého nasycení nachází v pracovní oblasti v kapalném skupenství.Another alternative embodiment of the adjusting member is that the thermally adjustable adjusting member is in the form of a filled, bellows-like spring element, in particular a medium-filled, pleated bellows-like spring element. The medium is above the vapor pressure, or below its saturation temperature, in the liquid state in the working region.

• · · ·· ·· • · · · ♦ · • · · » · * • · · · · ···· · · · · · · ♦♦· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

Vhodným plnicím médiem jsou například oleje nebo obecně uhlovodíky s vysokým bodem varu. Tyto převodníky teploty na dráhu jsou s výhodou tvořeny hermeticky těsně uzavřenými membránami, vlnovci, skládanými měchy nebo také soustavami válec-píst, které zásluhou tepelného rozpínání jejich kapalinové náplně vyvozují vysoké stavěči síly. Tyto prvky mohou být provedeny tak, že jejich charakteristika zdvih-teplota začíná teprve od určité teploty.Suitable fillers are, for example, high boiling oils or, generally, hydrocarbons. These temperature to path transducers are preferably formed by hermetically sealed membranes, bellows, folded bellows or even cylinder-piston assemblies which exert high set-up forces due to the thermal expansion of their liquid charge. These elements can be designed so that their stroke-temperature characteristic starts only from a certain temperature.

S výhodou je použito opatření spočívající v tom, že tepelně nastavitelný stavěči člen je předepnut na tlaku nezávislým zařízením. Takto je umožněno, že hodnota teploty, při které nastává tepelné bezpečnostní funkce ventilu, je nastavitelná. Předepnutí tepelně nastavitelného stavěcího členu je tedy na tlaku nezávislým zařízením nastavitelné na hodnotu teploty nasazení, při které nastává bezpečnostní funkce. Je výhodné, jestliže na tlaku nezávislé zařízení je justovatelné, zejména manuálně zvenčí justovatelné. Alternativně se může použít také elektronické, popřípadě motorické nastavování.Preferably, a thermally adjustable adjusting member is biased by a pressure-independent device. In this way, it is possible that the temperature at which the thermal safety function of the valve occurs is adjustable. Thus, the biasing of the thermally adjustable actuator is adjustable by a pressure-independent device to the setting temperature at which the safety function occurs. It is preferred that the pressure-independent device is adjustable, particularly manually adjustable from the outside. Alternatively, electronic or motor adjustment can also be used.

Dále je výhodné, jestliže komora prvního stavěcího členu, zejména vnitřní kontura této komory, je vedena skrze pouzdro nebo můstky. Tím je umožněno, že se zabrání deformacím působeným účinky regulační náplně.It is further preferred that the chamber of the first adjusting member, in particular the inner contour of the chamber, is guided through the housing or bridges. This allows deformations caused by the effects of the control charge to be avoided.

V klidové poloze ventilového prvku je výhodné, jestliže je mezi ventilovým prvkem a ventilovým sedlem uvolněn předem zadaný minimální průchozí otvor. To znamená, že jestliže na teplotě a tlaku závislý přebytek síly na spodní straně tepelně nastavitelného stavěcího členu nepostačuje k překonání jeho předepnutí, uvolní se s výhodou pouze předem definovaný škrticí průřez a termostatický expanzní ventil pracuje jako pevný škrticí * · ······ ·· ·· · » · φ · · · · • · · · · · • · ♦ · · ··· ·<· ·· · « · · · • · · • · « · • · · • · ·In the rest position of the valve element, it is preferable that a predetermined minimum through hole is released between the valve element and the valve seat. This means that if the temperature and pressure-dependent excess of force on the underside of the thermally adjustable actuator is not sufficient to overcome its pre-stressing, preferably only a predefined throttle cross section is released and the thermostatic expansion valve acts as a fixed throttle. · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

- 9 prvek, čímž se v okruhu samotném nastaví vysoký tlak. Zmíněný minimální příchozí otvor je při montáži zvenčí justovatelný.- 9 element, thereby setting the high pressure in the circuit itself. Said minimum inlet opening is adjustable during mounting from the outside.

Do rámce předloženého vynálezu takto spadá transkritický nebo podkritický okruh s chladicím, popřípadě tepelným čerpadlem a vnitřním cepelným výměníkem, který obsahuje termostatický expanzní ventil s automaticky nastavitelnou nadproudovou funkcí, popřípadě bezpečnostní funkcí, aniž by se například muselo pokládat přídavné potrubí na vstupu výparníku. Současně může být zachována možnost termostatické regulace COP-optimálního vysokého tlaku.Thus, a transcritical or subcritical circuit with a cooling or heat pump and an internal heat exchanger comprising a thermostatic expansion valve with an automatically adjustable overcurrent function or a safety function is required within the scope of the present invention without, for example, having to lay an additional pipe at the evaporator inlet. At the same time, the possibility of thermostatic control of the COP-optimum high pressure can be maintained.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Vynález a jeho další výhodná provedení a zdokonalení jsou v následujícím blíže popsány a vysvětleny na základě příkladů, které jsou znázorněny na připojených výkresech. Znaky patrné z popisu a výkresů mohou být podle vynálezu použity jednotlivě samy o sobě nebo více v libovolné kombinaci. Výkresy znázorňují na:The invention and its further preferred embodiments and improvements are described and explained in more detail below with reference to the examples, which are shown in the accompanying drawings. The features apparent from the description and drawings can be used individually or more in any combination according to the invention. The drawings show:

- obr. 1 schematické vyobrazení okruhu chladicího prostředku,FIG. 1 is a schematic illustration of a coolant circuit,

- obr. 2 stavový diagram, který popisuje funkci okruhu chladicího prostředku s v úvodu zmíněným termostatickým expanzním ventilem,- FIG. 2 is a state diagram describing the operation of the coolant circuit with the thermostatic expansion valve mentioned above,

- obr. 3 první provedení termostatického expanzního ventilu,FIG. 3 shows a first embodiment of a thermostatic expansion valve,

- obr. 4a, 4b schematické vyobrazení charakteristiky regulační náplně a účinku tepelně ovládaného stavěcího členu na charakteristiku otevírání ventilu,4a, 4b show a schematic illustration of the characteristic of the control charge and the effect of the thermally actuated actuator on the characteristic of opening the valve,

- 10 ·· ·· « * · • · ·· • · · · • · · • · · · · ·- 10 - - - - - - - - - - - - - - - -

- obr. 5 stavový diagram zdvihových charakteristik ventilu při různých provozních tlacích,- Fig. 5 is a state diagram of the valve lift characteristics at various operating pressures,

- obr. 6 druhé provedení termostatického expanzního ventilu aFIG. 6 shows a second embodiment of a thermostatic expansion valve, and

- obr. 7 třetí provedení termostatického expanzního ventilu.FIG. 7 shows a third embodiment of a thermostatic expansion valve.

Příklady provedeni vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Obr. 1 znázorňuje chladicí a/nebo topný čerpadlový okruh 11 klimatizačního zařízení. V kompresoru 12 chladicího prostředku je stlačován plynný chladicí prostředek, zejména oxid uhličitý CO2. Zkomprimovaný chladicí prostředek je přiváděn do plynového chladiče 13, kde probíhá výměna tepla mezi zkomprimováným chladicím prostředkem a okolím, aby se chladicí prostředek ochladil. Chladiči prostředek, který opouští plynový chladič 13, přichází do vnitřního tepelného výměníku 14, který je spojen s expanzním ventilem 15. Tento expanzní ventil 15 slouží jednak k omezení tlaku chladicího prostředku, jednak k regulaci tlaku chladicího prostředku na výstupu vnitřního tepelného výměníku 14. Z expanzního ventilu 15 přichází chladicí prostředek do výparníkuGiant. 1 shows a cooling and / or heating pump circuit 11 of an air conditioning system. The refrigerant compressor 12 compresses the gaseous refrigerant, in particular carbon dioxide CO2. The compressed coolant is supplied to a gas cooler 13 where heat exchange takes place between the compressed coolant and the environment to cool the coolant. The refrigerant leaving the gas cooler 13 enters the internal heat exchanger 14, which is connected to the expansion valve 15. This expansion valve 15 serves both to limit the pressure of the refrigerant and to regulate the pressure of the refrigerant at the outlet of the internal heat exchanger 14. From of the expansion valve 15, the coolant enters the evaporator

16. V tomto výparníku 16 odebírá chladicí prostředek teplo z okolí. Za výparníkem 16 je zařazen akumulátor 17, aby se oddělila plynná a kapalná fáze chladicího prostředku a současně se shromáždil kapalný oxid uhličitý CO₂. Akumulátor 17 je opět propojen s vnitřním tepelným výměníkem 14.16. In this evaporator 16, the coolant removes heat from the environment. An accumulator 17 is placed downstream of the evaporator 16 to separate the gaseous and liquid phases of the coolant while collecting liquid carbon dioxide CO ₂ . The accumulator 17 is again connected to the internal heat exchanger 14.

Na základě stavového diagramu na obr. 2, kde je vynesen tlak p v závislosti na specifické entalpii H, bude nyní vysvětlena funkce klimatizačního zařízeni. Chladicí prostředek, například oxid uhličitý CO2, v plynné fázi je komprimován v kompresoru 12 chladicího prostředku - úsek A-B. Poté je horký, pod vysokýmBased on the state diagram of FIG. 2, where the pressure p is plotted against the specific enthalpy H, the operation of the air conditioning device will now be explained. The refrigerant, such as carbon dioxide CO2, in the gas phase is compressed in the refrigerant compressor 12 - section A-B. Then it is hot, below high

- 11 « · ··· · tlakem se nacházející transkritický chladicí prostředek ochlazen v plynovém chladiči 13 a vnitřním tepelném výměníku 14 - úsek BC, popřípadě C-D. Tlak je redukován v expanzním ventilu 15 - úsek D-E, aby se r.yní dvoufázový chladicí prostředek, to jest plynná a kapalná fáze, odpařil ve výparniku 16 - úsek E-F - a tím se odebralo teplo z okolí. Hodnota COP je dána poměrem změny entalpie Ai v kroku E-F a změny entalpie AL v kroku A-B, tedy COP = Ai/AL.The transcritical coolant located at the pressure is cooled in the gas cooler 13 and the internal heat exchanger 14 - section BC or C-D, respectively. The pressure is reduced in the expansion valve 15 - section D-E, so that the two-phase coolant, i.e. the gaseous and liquid phases, evaporates in the evaporator 16 - section E-F - and thus removes heat from the environment. The COP value is given by the ratio of the enthalpy change Ai in step E-F and the enthalpy change AL in step A-B, ie COP = Ai / AL.

Kritická teplota oxidu uhličitého C0₂ leží přibližně u 31 °C, což je níže než je kritická teplota, často vyšší než 100 °C, fluorovaných uhlovodíků, které se dosud v klimatizačních zařízeních používají. Toto vede k tomu, že teplota oxidu uhličitého C0₂ na výstupu vnitřního tepelného výměníku 14 může být vyšší než je kritická teplota oxidu uhličitého CO₂. V tomto stavu oxid uhličitý CO₂ samotný na výstupu vnitřního tepelného výměníku 14 nekondenzuje. Tlak na výstupu vnitřního tepelného výměníku 14 se tudíž musí regulovat. Když je tedy venkovní teplota, například v létě, vysoká, je třeba na výstupu vnitřního tepelného výměníku 14 nastavit vysoký tlak, aby se dosáhlo dostatečného chladicího výkonu. Výstupní teplota na vnitřním tepelném výměníku 14 závisí mimo jiné na teplotě na straně chladicího prostředku na výstupu plynového chladiče 13, která zase závisí na teplotě okolí. To znamená, že teplota oxidu uhličitého C0₂ na výstupu vnitřního tepelného výměníku 14 může být použita také pro regulaci jinak na výstupní teplotě plynového chladiče 13 na straně chladicího prostředku závislého podle COP optimalizovaného vysokého tlaku.The critical temperature of carbon dioxide CO ₂ lies at approximately 31 ° C, which is below the critical temperature, often above 100 ° C, of the fluorocarbons still used in air-conditioning systems. This leads to the fact that the temperature of carbon dioxide CO ₂ at the outlet of the internal heat exchanger 14 may be higher than the critical temperature of carbon dioxide CO ₂ . In this state, carbon dioxide CO ₂ alone at the outlet of the inner heat exchanger 14 condense. Thus, the outlet pressure of the internal heat exchanger 14 must be controlled. Thus, when the outdoor temperature, for example in summer, is high, a high pressure must be set at the outlet of the internal heat exchanger 14 in order to obtain sufficient cooling capacity. The outlet temperature of the internal heat exchanger 14 depends inter alia on the temperature on the side of the coolant at the outlet of the gas cooler 13, which in turn depends on the ambient temperature. That is, the temperature of the carbon dioxide CO ₂ at the outlet of the internal heat exchanger 14 can also be used to regulate otherwise at the outlet temperature of the coolant-dependent gas cooler 13 depending on the COP optimized high pressure.

V diagramu podle obr. 2 je charakteristikami 21' a 21'^λznázorněna COP-optimalizovaná regulační oblast. Mezi nimi se nacházející obousměrná šipka 22 označuje oblast zdvihu ventilu ·· ·· • · · • · · · • · ♦ · • · · • · · · · ·In the diagram of FIG. 2, the COP-optimized control area is shown by characteristics 21 'and 21' ^λ . Between them, the two-way arrow 22 indicates the valve stroke region.

- 12 ·· ··· · v rozsahu od 0 do přibližně 75 % zdvihu ventilu. Mezi charakteristikami 21'' a 21''' je znázorněna přetlaková regulační oblast. Dalším zvětšením zdvihu ventilu přes přibližně 75 % může být převýšení tlaku odstraněno. Charakteristika 21' představuje nastavitelnou hranici vysokého tlaku pro regulovaný okruh 11 chladicího prostředku. Tento může být proveden variabilně.- 12 ·· ··· · ranging from 0 to approximately 75% of the valve stroke. Between the characteristics 21 '' and 21 '' ', an overpressure control area is shown. By increasing the valve stroke by more than about 75%, the excess pressure can be eliminated. The characteristic 21 'represents an adjustable high pressure limit for the refrigerant control circuit 11. This can be varied.

Na obr. 3 je znázorněno první provedení termostatického expanzního ventilu 15 podle vynálezu, který umožňuje provoz zařízení s chladicím prostředkem podle stavového diagramu z obr.FIG. 3 shows a first embodiment of a thermostatic expansion valve 15 according to the invention, which allows the operation of the coolant system according to the state diagram of FIG.

2. Expanzní ventil 15 obsahuje ventilové pouzdro 26, které je opatřeno vysokotlakým přívodním otvorem 27, který vede do vysokotlakého prostoru 28. Vysokotlaký prostor 28 je průchozím otvorem 29 spojen s nízkotlakým odváděcím otvorem 31. Průchozí otvor 29 je opatřen ventilovým sedlem 32, ve kterém se v uzavírací poloze nachází ventilový prvek 33 a odděluje přívodní otvor 27 od odváděcího otvoru 31.2. Expansion valve 15 includes a valve housing 26 which is provided with a high pressure inlet port 27 that extends into the high pressure chamber 28. The high pressure port 28 is connected through a through port 29 to a low pressure outlet port 31. The through port 29 is provided with a valve seat 32 in which In the closing position, the valve element 33 is located and separates the inlet opening 27 from the outlet opening 31.

Ve vysokotlakém prostoru 28 je uspořádán první stavěči člen 36, který je opatřen první účinnou plochou 37, u které je uspořádán ventilový prvek 33. Na tuto první účinnou plochu 37 působí ve směru uzavírání ventilového prvku 33 komora 38, která je provedena na způsob membrány nebo skládaného měchu.A first adjusting member 36 is provided in the high-pressure chamber 28 and is provided with a first effective surface 37 in which a valve element 33 is arranged. A chamber 38, which is designed in the manner of a diaphragm, acts in the closing direction of the valve element 33. folded bellows.

Dále je použit pružící prvek 39, který například obklopuje komoru 38 a je s výhodou předepnut a působí na účinnou plochu 37 ve stejném směru jako komora .38. Dimenzováním velikosti ventilového prvku 33, popřípadě délky jeho dříku nebo ve vysokotlakém prostoru 28 uspořádaného dosedacího prvku je umožněno předpětí pružícího prvku 39 a/nebo komory 38.Furthermore, a spring element 39 is used which, for example, surrounds the chamber 38 and is preferably biased and acts on the effective surface 37 in the same direction as the chamber 38. By dimensioning the size of the valve element 33, or the length of its stem or the abutment element arranged in the high-pressure space 28, the spring element 39 and / or the chamber 38 can be preloaded.

Komora 38 je s výhodou provedena z dobře tepelně vodivého *· ·φ • · · • · · · • ·· • ·· • β · ·· · ·· ·· ·· • · ·· • · · · · • · ·· ··· ·«· ·· materiálu. V komoře 38 se nachází regulační náplň 41, jejíž tlak v komoře 38 je závislý na teplotě. Jakmile je na vysokotlaké straně vysoký tlak, působí tento proti účinné ploše 37 a otevře průchozí otvor 29, pokud má působící vysoký tlak přebytek sily vůči předepnutému pružícímu prvku 39 a tlaku regulační náplně £1 v komoře 38. Otvírací a uzavírací pohyb v COP-optimalizované regulační oblasti je nezávislý na tepelně nastavitelném stavěcím členu 46, který je rovněž uspořádán ve vysokotlakém prostoru 28.The chamber 38 is preferably made of a well thermally conductive conductor. ·· ··· · «· ·· material. In chamber 38 there is a control cartridge 41 whose pressure in chamber 38 is temperature-dependent. Once high pressure is present on the high pressure side, it acts against the effective surface 37 and opens the through hole 29 if the high pressure applied has an excess of force relative to the biased spring element 39 and the pressure of the control cartridge 41 in the chamber 38. The control region is independent of the thermally adjustable adjuster member 46, which is also arranged in the high-pressure space 28.

V přikladu provedení podle obr. 3 působí tepelně nastavitelný stavěči člen 46 na první účinné ploše 37 proti komoře 38 a případně přítomnému pružícímu členu 39. Alternativně může tepelně nastavitelný stavěči člen 46 být v záběru také s ventilovým prvkem 21· Tepelně nastavitelný stavěči člen 46 je proveden z bimetalových disků, které jsou na způsob měchu uspořádány ve stohu nad sebou navzájem. Bimetalové disky mohou být předepnuty blíže neznázorněným, na tlaku nezávislým zařízením, takže provádějí stavěči pohyb, popřípadě zdvih teprve tehdy, když je zapotřebí bezpečnostní funkce. Tento případ nastane tehdy, když teplota chladicího prostředku přesáhne MOT. Předepnutí bimetalových disků nebo jejich materiálové složení je tudíž přizpůsobeno takové hodnotě teploty nasazení.In the embodiment of FIG. 3, the thermally adjustable adjuster 46 acts on the first effective surface 37 against the chamber 38 and the optionally resilient member 39. Alternatively, the thermally adjustable adjuster 46 may also be engaged with the valve element 21. made of bimetallic disks which are arranged in stacks one above the other in the manner of a bellows. The bimetallic discs may be biased by a device (not shown) which is not shown in a pressure-independent manner, so that they carry out the adjusting movement or the stroke only when a safety function is required. This is the case when the coolant temperature exceeds MOT. Thus, the bimetallic disc bias or material composition thereof is adapted to such a deposition temperature value.

Při dostatečném přebytku síly se vysokým tlakem proti tlačné síle komory 38 a případně přítomného pružícího prvku 39 podle předem definované charakteristiky uvolní optimální průřez otvoru a tím se nastaví optimální vysoký tlak - COP-optimalizovaná oblast - v závislosti na výstupní teplotě chladicího prostředku na straně vysokého tlaku ve vnitřním tepelném výměníku.With a sufficient excess of force with high pressure against the compressive force of the chamber 38 and the possible spring element 39, according to a predefined characteristic, the optimum opening cross-section releases and thus the optimum high pressure - COP optimized area - is set depending on the refrigerant outlet temperature on the high pressure side. in the internal heat exchanger.

Zásluhou expanzního ventilu 15 podle vynálezu je umožněna samostatně nastavitelná přetlaková a bezpečnostní funkce, takžeBy means of the expansion valve 15 according to the invention, a separately adjustable overpressure and safety function is enabled, so that

- 14 ·· ·· * ♦ · • · ·· • · ♦ · • · • ·· · ·· okruh chladicího prostředku může pracovat s COP-optimálním tlakem. Z obr. 4a vyplývá schematické znázorněni charakteristiky 19 pro regulační náplň v komoře 38 prvního stavěcího členu 36, ve které je vynesen tlak v závislosti na teplotě až ke kritickému bodu. Protože dosud ve dvou fázích přítomná regulační náplň nad MOT-hodnotou 20 pro okruh 11 přechází do jednofázového, přehřátého plynného stavu, stoupá tlak regulační náplně dále s jen znatelně nižším gradientem. Bezpečnostní funkce lze ale dosáhnout jer. vodorovným průběhem tlak od MOT-hodnoty 20. Tento další nevýhodný nárůst je ve výhodném provedení předloženého vynálezu kompenzován použitím tepelně nastavitelného stavěcího členu 46, jehož charakteristika 4_6' je znázorněna na obr. 4a. Zásluhou toho se dosahuje charakteristiky 22 otvírání otvoru, která je znázorněna na obr. 4b. Tato charakteristika 22 otvírání otvoru s vodorovnými průběhem tlaku na MOP-úrovni vede k maximálnímu vývoji proudění hmoty, když se vysoký tlak okruhu 11 nachází nad ní, takže dochází k samočinně se brzdícímu vývoji vysokého tlaku, protože je kompenzována ve směru uzavírání ventilového prvku 33 působící, na teplotě závislá tlačná síla komory 38. Tepelně nastavitelný stavěči člen 46 může na průřez otvoru průchozího otvoru 29 působit také předčasně, takže se zabrání nárůstu vysokého tlaku nad MOP-hodnotu.- 14 The refrigerant circuit can operate at the COP-optimum pressure. FIG. 4a shows a schematic representation of the characteristic 19 for the control charge in the chamber 38 of the first adjusting member 36 in which the pressure is plotted as a function of temperature up to the critical point. Since the control charge present in two phases above the MOT value of 20 for circuit 11 is switched to a single-phase, superheated gaseous state, the pressure of the control charge increases further with a noticeably lower gradient. However, the safety function can only be achieved. This further disadvantageous increase is, in a preferred embodiment of the present invention, compensated by the use of a thermally adjustable adjuster 46 whose characteristic 46 'is shown in Fig. 4a. As a result, the opening opening characteristic 22 shown in FIG. 4b is achieved. This characteristic of opening the orifice with a horizontal pressure curve at the MOP-level leads to maximum mass flow development when the high pressure of circuit 11 is above it, so that the high pressure self-braking develops because it is compensated in the closing direction of the valve element 33 The temperature-dependent thrust force of the chamber 38. The thermally adjustable adjusting member 46 can also act prematurely on the cross-section of the through hole 29, so that a high pressure rise above the MOP value is prevented.

Dále je třeba zmínit, že ačkoliv výhodnou regulační teplotou v okruhu je s ohledem na COP-optimalizaci výstupní teplota plynového chladiče na straně chladicího prostředku, může být k účelům regulace vysokého tlaku v COP-optimální oblasti použita také výstupní teplota na vnitřním tepelném výměníku 14 na straně vysokého tlaku. Za tím účelem se buď cestou simulace nebo cestou pokusů pro okruh, ve kterém se použije v tomto vynálezu popsaný termostatický expanzní ventil 15, stanoví ke každému COPoptimálnímu stavu na výstupu plynového chladiče odpovídajícíIt should further be noted that although the preferred control temperature in the circuit is the coolant side outlet temperature of the gas cooler with respect to COP-optimization, the outlet temperature on the internal heat exchanger 14 can also be used to control the COP high pressure. high pressure side. To this end, either by simulation or by experimentation for a circuit in which the thermostatic expansion valve 15 described in this invention is used, the corresponding corresponding optimum state at the outlet of the gas cooler is determined for each COPoptimal condition.

- 15 výstupní stavy na vnitřním tepelném výměníku 14. K výstupní teplotě na straně vysokého tlaku na vnitřním tepelném výměníku 14 se takto zjistí COP-optimalizovaný průběh tlaku, na který se nasměruje oprimální zdvihová charakteristika 22 ventilu podle stavového diagramu na obr. 5, kde je vyneseno proudění hmoty v závislosti na teplotě. Tato COP-optimální zdvihová charakteristika 22 ventilu se omezuje na pro aplikaci určovanou část celé oblasti zdvihu ventilu, například mezi 0 a 75 %. Toto je v obr. 2 znázorněno charakteristikami 21' a 21. Oboustranná šipka 22 znázorňuje COP-optimalizovanou regulační oblast. Na její horní hranici navazuje funkce nadměrného proudění. Jestliže charakteristika 23 proudění hmoty škrticího prvku probíhá nad zmíněnou hranicí, to znamená až do dosažení 100 % celkové zdvihu ventilu, dostatečně strmě, od vysokotlaké k nízkotlaké straně odtéká mnoho hmoty a tím se může zabránit dalšímu stoupání vysokého tlaku v zařízení, takže se u předloženého vynálezu dosáhne vytčené bezpečnostní funkce proti vysokým tlakům v systému.The output temperature on the high pressure side of the internal heat exchanger 14 thus results in a COP-optimized pressure curve, to which an oppression valve characteristic 22 is directed according to the state diagram in FIG. plots of mass flow as a function of temperature. This COP-optimized valve lift characteristic 22 is limited to the application-determined portion of the entire valve lift region, for example between 0 and 75%. This is illustrated in Fig. 2 by characteristics 21 'and 21. Double-sided arrow 22 shows the COP-optimized control area. Its upper limit is followed by an overflow function. If the flow characteristic 23 of the throttle element runs above said limit, i.e. until 100% of the total stroke of the valve is reached, enough mass flows from the high pressure to the low pressure side so that further high pressure rises in the device can be prevented. The invention achieves a defined safety function against high system pressures.

Uspořádáním takového termostatického expanzního ventilu 15 na vstupu výparníku se předejde pokládání složitých soustav potrubí, které jsou zapotřebí například při použití termostatického expanzního ventilu podle patentu US 6,012,300, protože tam popsaný ventil musí snímat výstupní teplotu na straně chladicího prostředku na plynovém chladiči - buď lokálním uspořádáním na výstupu plynového chladiče nebo položením kapilárního potrubí mezi ventilem a výstupem plynového chladiče.The arrangement of such a thermostatic expansion valve 15 at the evaporator inlet avoids the laying of complex piping systems, such as are required when using a thermostatic expansion valve according to US 6,012,300, since the valve described therein must sense the outlet temperature on the refrigerant side of the gas cooler. the gas cooler outlet or by placing a capillary pipe between the valve and the gas cooler outlet.

Na obr. 6 je znázorněno alternativní provedení k obr. 3. Odlišně od tohoto je tepelně nastavitelný stavěči člen 46 proveden jako pružící prvek ze slitiny s tvarovou pamětí. Tento tepelně nastavitelný stavěči člen 46 může být nastaven tak, žeIn Fig. 6 an alternative embodiment to Fig. 3 is shown. In contrast to this, the thermally adjustable adjuster member 46 is designed as a spring element of a shape memory alloy. The thermally adjustable adjuster member 46 may be adjusted such that

- 16 zdvihový pohyb nastane až od předem stanovené hodnoty nárůstu teploty. Přitom může být přídavně také určena síla působící na průřez pružizího prvku. Doplňkově by také bylo možné elektrické ovládání tohoto tepelně nastavitelného stavěcího členu 46 ze slitiny s tvarovou pamětí. Další v souvislosti s obr. 3 popsané funkce a varianty platí rovněž pro toto provedení.- 16 stroke movement occurs from a predetermined temperature rise value. In addition, the force acting on the cross-section of the spring element can also be determined. In addition, it would also be possible to electrically control this thermally adjustable adjuster member 46 from a shape memory alloy. Other functions and variants described with reference to FIG. 3 also apply to this embodiment.

Na obr. 7 je znázorněno další, k obr. 3 alternativní provedení tepelně nastavitelného stavěcího členu 46. V tomto provedení je použit hydraulicky naplněný, skládanému měchu podobný pružící prvek, který umožňuje funkci nadměrného proudění, popřípadě bezpečnostní funkci. Náplně tepelně nastavitelného stavěcího členu 46 zahrnují například různé oleje a uhlovodíky.FIG. 7 shows another alternative to FIG. 3 of the thermally adjustable adjuster member 46. In this embodiment, a hydraulically filled, folded bellows-like spring element is provided which allows an overflow or safety function. Fills for the thermally adjustable adjuster member 46 include, for example, various oils and hydrocarbons.

Všechny výše uvedené znaky jsou pro vynález podstatné samy o sobě a mohou být libovolně navzájem kombinovány.All of the above features are essential to the invention per se and can be combined with one another at will.

«4 ·· • 4 4«4 ·· • 3 4

4 4 44 4 4

4 ·4 ·

4 · 4444 »♦4 · 4444 »

-py-py

- 17 PATENTOVÉ NÁROKY- 17 PATENT CLAIMS

Claims

Thermostatic expansion valve for regulating a high pressure of both a transcritically and a subcritically operable circuit (11) with a cooling or heat pump, with a valve housing (26) at the inlet of which a high pressure is applied at the inlet (27) and exits a low-pressure outlet port (31) with a valve element (33) which closes the valve seat (32) of the through port (29) which is arranged between the inlet port (27) and the outlet port (31) for closing the coolant passage; The first adjusting member (36) comprises a first effective surface (37) of a restricted chamber (38) comprising a control cartridge (41), characterized in that it comprises a high pressure independent thermally adjustable adjuster (46), whose adjuster movement is coupled to the first effective surface (37) of the first adjuster (36), when the temperature-dependent adjusting movement of the thermally adjustable adjuster (46) acts against the adjusting movement of the first effective surface (37) of the first adjuster (36), wherein the deployment temperature of the thermally adjustable adjuster (46) is set to the same value as the MOT (maximum operation temperature) of the control cartridge (41) of the first actuator (36) having a fill density that lies after its critical density.

Valve according to claim 1, characterized in that a releasable mechanical coupling is arranged between the first adjusting member (36) and the thermally adjustable adjusting member (46) and the thermally adjustable adjusting member (46) is in engagement with the first adjusting member (46). An effective surface (37) of the first actuator (36) or a valve element (33) connected to the first actuator (36).

3/5

Giant. 5

T> y Jnof * .4iQ.

** ** · · ···· ?!

·· · ·

AND

Valve according to claim 1, characterized in that the chamber (38) is designed as a diaphragm or pleated bellows and is thermally conductive in order to accept the temperature of the coolant on the high pressure side.

Valve according to claim 1, characterized in that the critical temperature of the control charge (41) of the first adjusting member (36) lies at the critical temperature of the coolant.

Valve according to claim 1, characterized in that the temperature-dependent force of the thermally adjustable adjuster (46) corresponds to the rise of the control charge (41) of the first adjuster (36) in an overheated state.

Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the thermally adjustable adjusting member (46) is designed in the form of superimposed bimetallic elements, in particular bimetallic disks.

Valve according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the thermally adjustable adjusting member (46) is in the form of a spring element which consists of a shape memory alloy.

Valve according to one or more of Claims 1 to 6, characterized in that the thermally adjustable adjusting member (46) is in the form of a filled, pleated bellows-like spring element, in particular a liquid-filled pleated bellows-like spring element.

· «··» ·

Valve according to claim 7 or 8, characterized in that the thermally adjustable adjuster (46) is biased by a pressure-independent device.

Valve according to claim 9, characterized in that the biasing of the thermally adjustable actuator (46) is adjustable by a pressure-independent device to the value of the deployment temperature at which the safety function occurs.

Valve according to claim 9 or 10, characterized in that the pressure-independent device is adjustable, in particular adjustable from the outside.

Valve according to claim 1, characterized in that the chamber (38), in particular the inner contour of the chamber (38), is guided through the housing or bridges.

Valve according to one of the preceding claims, characterized in that, in the rest position of the valve element (33), a predetermined minimum through hole (29) is loosened between the valve element (33) and the valve seat (32), which is externally mounted during assembly. adjustable.

Transcritical or subcritical circuit (11) with a cooling or heat pump and an internal heat exchanger (14), characterized in that it comprises an expansion valve (15) according to any one of the preceding claims.

4/5 | mot ............................... V (k) i

P I [bar] i