DE1426967B - Ventil zur Einstellung der Temperatur einer Kühlanlage - Google Patents

Description

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;injdes Eingangsdrucks für die Verstellung benötigt wird, pressors bzw. sonstigen Versorgungsquellen in Ver-

lemwirken sich beispielsweise in der Hochdruck-Kälte- bindung steht. Eine andere Leitung 34 verbindet

jngmittelleitung auftretende Druckschwankungen wegen einen weiteren Ventildurchlaß 36 mit der Abgabe-

aenihres geringen Differenzübertrags nur unwesentlich seite des Verdampfers 18. Ein die Betriebsweise der

ch-auf den Druck des eigentlichen Regelfluidums im In- 5 Entspannungsvorrichtung 20 beeinflussender Tempe-

inenenraum der Ventilkammer aus. raturfühler 38 ist nahe der Leitung 34 angeordnet

ien Außerdem sind bei dem erfindungsgemäßen Ventil und über eine Leitung 40 mit der Entspannungsvor-

ipt-in vorteilhafter Weise die Zufuhr- und Austrittslei- richtung 20 verbunden.

be-tungen für das Kältemittel fluchtend zueinander aus- Das Regelventil 14 des Ventils 10 besteht aus

tel-gerichtet, womit ein optimal geringer Reibungsverlust io einem Gehäuse 42 mit einer Längsbohrung 44,

en-des strömenden Kältemittels auftreten kann. welche mit einem Zylinder 46 fluchtet. Ein Kanal 48

ipt- Eine weitgehend universelle Verwendbarkeit des verbindet diesen Zylinder mit weiteren Bohrungen 50

xi-erfindungsgemäßen Ventils, insbesondere für auf un- und 52. In die am einen Ende des Gehäuses 42 be-

ch-terschiedliche Temperaturen zu regelnde Kühlanla- findliche Bohrung ist eine Rohrmuffe 54 fluidum-

injgen ist dann gewährleistet, wenn das Regelventilglied 15 dicht eingesetzt, die ihrerseits den Einlaß 26 aufweist,

beidurch eine Sollwert-EinsteHeinrichtung mit einem be- in welchen das eine Ende der Leitung 28 einmündet.

enwegbaren Kolben einstellbar ist. Dabei kann vorteil- Der in die Bohrung 44 hineinreichende Abschnitt 56

an-hafterweise die Sollwert-Einstellvorrichtung ein Ver- der Rohrmuffe 54 weist an seinem inneren Ende

Re-stellglied zur axialen Verstellung des Kolbens relativ einen in einem Ventilsitz 60 vorgesehenen Durchlaß

zum Regelventilglied aufweisen. 20 58 auf. Das innere Ende des Ventilsitzes 60 wirkt mit

A.- Um einen bestimmten Druckausgleich zur Begren- einem Regelventilglied 62 zusammen, welches glei-

ntilzung des maximal möglichen Druckes zwischen der tend im Zylinder 46 angebracht ist. Ein Vorbela-

,geVentilkammer des Hauptventils und dem ausgangs- stungsglied 64, welches als Feder ausgebildet ist, um-

an-seitigen Durchlaß für das Kältemittel sicherzustellen, schließt mit seinem einen Ende den Ventilsitz 60,

iie-ist erfindungsgemäß eine entsprechende Einrichtung 25 liegt mit seinem entgegengesetzten Ende an einer am

dseam Ventilglied vorgesehen. Regelventilglied 62 ausgebildeten Schulter 66 an und

)in· Auf konstruktiv einfache Weise kann schließlich hält dadurch das Regelventilglied 62 normalerweise

de-das Hauptventilglied durch eine Feder in die Offen- vom Ventilsitz 60 abgehoben, so daß der Durchlaß

en-stellung vorbelastet sein. 58 geöffnet ist.

Das erfindungsgemäße Ventil ist konstruktiv au- 30 In entsprechenden Nuten, die um den Abschnitt 56

beßerst einfach aufgebaut und funktionell zuverlässig der Rohrmuffe 54 und das Regelventilglied 62 ver-

ihim Einsatz. Insbesondere wegen seiner, das grund- laufen, sind zur Verhinderung von Leckverlusten

besätzliche Regelverhalten nicht verändernden weiten O-förmige Dichtungen 68 und 70 angebracht.

ise<Einstellbereiche auf unterschiedliche Sollwerte ist ein In den Bohrungen 50 und 52 gleitet ein Kolben 72,

ziwirtschaftlicher Einsatz sichergestellt. 35 der in der Bohrung 50 durch eine O-förmige Dich-

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen tung 74 abgedichtet ist. In der Bohrung 75 des KoI-

iteVentils ist nachstehend an Hand einer Zeichnung nä- bens 72 ist eine Druckfeder 76 vorgesehen, deren

ntiher erläutert. eines Ende gegen die Stirnfläche der Bohrung 75 und

zi In dieser Darstellung ist ein Querschnitt durch ein deren anderes Ende gegen einen einstellbaren Teller

irtVentil mit den Merkmalen der Erfindung zur Rege- 40 78 anliegt. Der Teller 78 setzt sich in einem Gewinde-

relung einer Kühlanlage gezeigt, wobei die Darstellung schaft 80 fort, der sich in einer mit Innengewinde ver-

Jmzugleich ein Schema der Kühlanlage enthält, mit dem sehenen Durchführung in einer Ventilkappe 82 dreht.

Iteidas Ventil verbunden ist. Die Stellung des Tellers 78 und des über die Druckfe-

.üh Gemäß der Zeichnung dient ein Ventil 10 zur Re- der 76 mit ihm in Verbindung stehenden Kolbens 72

lsygelung einer Kühlanlage 12, welche einen Verdamp- 45 kann durch ein als Drehknopf ausgebildetes Verstell-

fer 18, eine Entspannungsvorrichtung 20 und einen glied 84 eingestellt werden, bei dessen Drehung sich

lefiTemperaturfühler 22 aufweist. Dieses Ventil besteht der Kolben 72 und der Teller 78 in axialer Richtung

da aus einem Regelventil 14 und einem Hauptventil 16, bewegen.

nälidie entweder in einem gemeinsamen Gehäuse oder in Durch einen weiteren Kanal 86 ist der Kanal 48

rtezwei einzelnen, aneinandergesetzten und direkt mit- 50 mit einer Meßleitung 88 verbunden, deren anderes

hineinander verbundenen Gehäuseteilen untergebracht Ende mit dem Temperaturfühler 22 in Verbindung

misein können. steht.

seit Der Temperaturfühler ist in Verdampfernähe vor- Das Gehäuse 42 ist mit einem Hauptgehäuse 90

3bagesehen und spricht auf die Kühlraumtemperatur an. verbunden, in dessen zylindrischer Ventilkammer 92

unjDer Verdampfer 18 kann beispielsweise zur Kühlung 55 ein fluidumdicht eingesetztes Ventilglied 94 gleitet,

voivon Gefrier-Schaufächern, Eisschränken oder für an- Ein Durchlaß 96 verbindet die Ventilkammer 92 mit

istejdere Kühlvorrichtungen einschließlich Klimaanlagen der Bohrung 44 des Gehäuses 42. Wenn daher das

;gerverwendet werden. Das Kühlsystem weist eine Hoch- Regelventilglied 62 die Öffnung 58 nicht verschließt,

iieddruck-Kältemittelleitung 24 auf, die einerseits mit der steht die Hochdruck-Kältemittelleitung 24 in unmit-

anAbgabe- bzw. Hochdruckseite eines Kompressors 60 telbarer Verbindung mit der Ventilkammer 92 ober-

oder einer sonstigen Quelle für Hochdruckfluidum halb des Ventilglieds 94. Diese Verbindung ist durch

rfinund andererseits mit der einen Seite der Entspan- die Bemessung des Durchlasses 58 begrenzt und wird

ι dinungsvorrichtung 20 sowie über eine Leitung 28 mit durch die Bewegung des Regelventilglieds 62 gere-

tuneinem Einlaß 26 am Regelventil 14 verbunden ist. gelt.

edeDie Kühlanlage enthält weiterhin eine Ansaug- bzw. 65 Das Ventilglied 94 wird in der Ventilkammer 92

ntiJNiederdruckleitung 30, deren eines Ende an den durch eine Feder 98, welche zwischen die Boden-

lunJDurchlaß 32 im Hauptventil 16 angeschlossen ist und wand des Hauptgehäuses 90 und eine am Ende einer

;tra| deren anderes Ende mit der Ansaugseite des Kom- Gegenbohrung 102 im Ventilglied 94 ausgebildeten

Stirnfläche 100 eingesetzt ist, offengehalten. Im Ventilglied 94 ist ebenfalls ein relativ enger, druckbegrenzender Durchlaß 104 ausgebildet, durch den eine Einrichtung 106 mit festgelegter Querschnittsfläche hindurchgeführt ist. Die Größe des Raums im Durchlaß 104 ist exakt bemessen und bewirkt einen Ausgleichseffekt, der den maximal möglichen Druck begrenzt, welcher im Ventilglied 94 auftreten kann. Zwar kann zu diesem Zweck auch eine einfache Ausgleichsöffnung mit verstellbarem Querschnitt verwendet werden, da aber der Querschnitt relativ klein sein muß, vermeidet ein in die öffnung einführbarer Draht ein Verstopfen der Öffnung.

Im Hauptgehäuse 90 ist an der Verbindung zwischen dem Kammerabschnitt 110 und einem einen geringeren Durchmesser besitzenden Kammerabschnitt 112 ein weiterer Ventilsitz 108 ausgebildet, der mit dem gemäß der Zeichnung unteren Umfangsabschnitt des Ventilglieds 94 zusammenwirkt, um die Verbindung zwischen den Durchlässen 32 und 36 zu steuern. Bei geöffnetem Hauptventil verbinden die Durchlässe 32 und 36 den Verdampfer 18 mit der Niederdruckleitung 30.

Der Temperaturfühler 22 enthält eine Flüssigkeit oder ein Gas, das sich bei Absinken der Temperatur zusammenzieht, wodurch sich der Druck in der Bohrung 48 verringert und die Stirnfläche des Regelventilglieds 62 bzw. Kolbens 72 aufeinander zu bewegt werden. Dadurch bewegt sich das Ventilglied 62 vom Ventilsitz 60 weg und öffnet die Verbindung zwischen der Hochdruck-Kältemittelleitung 24 und der Ventilkammer 92 oberhalb des Ventilglieds 94 über die Leitung 28, die Durchlässe 26 und 58, die Bohrung 44 und dem Durchlaß 96. Der in der Hochdruck-Kältemittelleitung 24 herrschende relativ hohe Druck drückt nun das Ventilglied 94 gemäß der Zeichnung in der Ventilkammer 92 abwärts, wodurch der Ventilsitz 108 ganz oder teilweise verschlossen wird und womit eine Regelung des Rückflusses de' Kühlmediums vom Verdampfer 18 zur NiederdrucV-leitung 30 des Kompressors erfolgt. Wenn die voni Temperaturfühler 22 angezeigte Temperatur unter halb des Regelpunktes für das Ventil liegt, muß der Ventilsitz 108 geschlossen werden, um den Verdampfer 18 zu verlangsamen oder gegebenenfalls sogar abzuschalten, so daß sich die Temperatur in der Kühlanlage erhöhen kann. Sobald die Temperatur der Kühlanlage ansteigt, dehnt sich das Fluidum im Temperaturfühler 22 aus, wodurch der Druck im Kanal 48 ansteigt. Wenn dieser Druck schließlich einen solchen Wert erreicht, daß er das Regelventilglied 62 gegen den Ventilsitz 60 zu bewegen vermag, schließt sich der Durchlaß 58, wodurch die Verbindung zwischen der Hochdruck-Kältemittelleitung 24 und der Ventilkammer 92 unterbrochen wird und die Feder 98 das Ventilglied 94 in eine vom Ventilsitz 108 abgehobene Stellung zurückbringt und dadurch den Rückflußweg vom Verdampfer 18 zur Niederdruckleitung 30 wieder öffnet.

Die dem durch den im Temperaturfühler 22 erzeugten Steuerdruck ausgesetzte Stirnfläche des Kolbens 72 ist viel größer als die Stirnfläche des Regelventilglieds 62, so daß die Betriebsweise und der Ansprechzeitpunkt des Ventils 10 durch entsprechende Auswahl der Druckfeder 76 präzise eingestellt werden können. Dieser Ansprechzeitpunkt kann auch durch das Verstellglied 84 verändert werden.

Ein weiterer Temperaturfühler 38 regelt die Betriebsweise der Entspannungsvorrichtung 20 in der Hochdruck-Kältemittelleitung 24.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil zur Ein-de.' Patentansprüche: stellung der Temperatur einer Kühlanlage mit einemwii den Kältemitteldurchfluß durch die Kühlvorrichtung^

1. Ventil zur Einstellung der Temperatur einer steuernden Hauptventil, dessen Einlaß über einenihr

Kühlanlage mit einem den Kältemitteldurchfluß 5 Verdampfer und ein Expansionsventil an eine Hoch-aul

durch die Kühlvorrichtung steuernden Hauptven- druck-Kältemittelleitung und dessen Auslaß an einenei

til, dessen Einlaß über einen Verdampfer und ein Niederdruckleitung angeschlossen ist, einem zwischen /

Expansionsventil an eine Hochdruck-Kältemittel- den Einlaß und den Auslaß eingeschalteten Haupt-in

leitung und dessen Auslaß an eine Niederdruck- ventilsitz, einer Ventilkammer mit einem darin be-tun

leitung angeschlossen ist, einem zwischen den io wegbaren Ventilglied zur Steuerung der Kältemittel-ger

Einlaß und den Auslaß eingeschalteten Haupt- Durchsatzmenge, einer das Ventilglied vorbelasten-des

Ventilsitz, einer Ventilkammer mit einem darin den Einrichtung, einer die Ventilkammer des Haupt- 1

bewegbaren Ventilglied zur Steuerung der Kälte- ventils mit einer Kältemittelleitung verbindenden Lei-erfi

mittel-Durchsatzmenge, einer das Ventilglied vor- tung, in der ein Regelventil zur Steuerung des Durch-ten

belastenden Einrichtung, einer die Ventilkammer 15 lasses von Druckmedium aus der Kältemittelleitungger:

des Hauptventils mit einer Kältemittelleitung ver- zur Ventilkammer angeordnet ist, und einem übeidui

bindenden Leitung, in der ein Regelventil zur eine Meßleitung mit dem Regelventil verbundenen.wej

Steuerung des Durchlasses von Druckmedium aus auf die Kühlraumtemperatur in Verdampfernähe an-haf

der Kältemittelleitung zur Ventilkammer an- sprechenden Temperaturfühler zur Steuerung des Re-stel

geordnet ist, und einem über eine Meßleitung mit 20 gelventils. zun

dem Regelventil verbundenen, auf die Kühlraum- Bei einem bekannten Regelsystem dieser Art (USA.- I

temperatur in Verdampfernähe ansprechenden Patentschrift 2 993 348) sind das Hauptventilzun

Temperaturfühler zur Steuerung des Regelventils, und das Regelventil als diskrete Bauelemente ausge-Vei

dadurch gekennzeichnet, daß das Re- bildet und über eine Leitung funktionell untereinan-seit

gelventil (14) ein verschiebbar in einem über Ka- 25 der verbunden. Bereits diese räumliche Trennung die-ist

näle (86, 48) mit der Meßleitung (88) verbünde- ser beiden Bauelemente beeinträchtigt eine präziseam

nen Zylinder (46) geführtes Regelventilglied (62) Funktion des gesamten Regelkreises, da ihre Verbin· /

aufweist, das in eine Bohrung (44) hineinreicht, dungsleitung bei einer sprunghaften Zustandsände-das

welche einerseits über einen Durchlaß (96) mit rung der Regelgröße nachteiligerweise als dämpfenstel

der Ventilkammer (92) des Hauptventils (16) und 30 des Verzögerungsglied wirkt. I

andererseits über einen durch das Regelventil- Außerdem sind sämtliche Ventile bei diesem be-ßer:

glied (62) verschließbaren Durchlaß (58) mit der kannten Regelsystem derart vorbelastet, daß sie in ihim

Hochdruck-Kältemittelleitung (24) in Verbindung rer Ruhelage geschlossen gehalten werden, was besatz

steht, daß das Regelventilglied (62) von einem einer Störung oder einem Ausfall des RegelkreisedEin

Vorbelastungsglied (64) in Offenstellung vorbela- 35 zwangläufig auch zu einem Ausfall der gesamten zrwiri

stet ist und daß das Ventilglied (94) des Haupt- regelnden Kühlanlage führen würde. E

ventils (16) entgegen seiner Vorbelastung durch Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, unte.Ver

das Vorbelastungselement (98) von dem Druck- Vermeidung der Nachteile des Bekannten ein Ventiher

medium in seine Schließstellung am Ventilsitz zur Einstellung der Temperatur einer Kühlanlage zi I

(108) verlagerbar ist. 40 schaffen, welches den Kältemitteldurchfluß auf wirtVer

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn- schaftlich günstige Weise derart auf einen Sollwert relunj zeichnet, daß das Regelventilglied (62) durch eine gelt, daß auch bei größeren Schwankungen der Umzug! Sollwert-Einstelleinrichtung mit einem bewegba- gebungstemperatur die Sollwerttemperatur gehalteidas ren Kolben (72) einstellbar ist. werden kann und welches außerdem noch eine Küh C

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekenn- 45 lung bei Ausfall der Steuerbarkeit des im Regelsygelii zeichnet, daß die Sollwert-Einstelleinrichtung ein stem vorgesehenen Ventils gewährleistet. fer Verstellglied (84) zur axialen Verstellung des Diese Aufgabe wird bei Ventilen der eingangs defiTen Kolbens (72) relativ zum Regelventilglied (62) nierten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß da aus aufweist. Regelventil ein verschiebbar in einem über Kanäldie

4. Ventil nach einem der vorangehenden An- 50 mit der Meßleitung verbundenen Zylinder geführtezwe Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupt- Regelventilglied aufweist, das in eine Bohrung hineina ventilkammer des beweglichen Ventilglieds (94) einreicht, welche einerseits über einen Durchlaß misein eine das Druckgefälle über diese Ventilkammer der Ventilkammer des Hauptventils und andererseit E begrenzende Einrichtung (106) aufweist. über einen durch das Regelventilglied verschließbagese

5. Ventil nach einem der vorangehenden An- 55 ren Durchlaß mit der Hochdruck-KältemittelleitunjDer Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Haupt- in Verbindung steht, daß das Regelventilglied voivon ventilglied (94) durch eine Feder (98) in die Of- einem Vorbelastungsglied in Offenstellung vorbelastetere fenstellung vorbelastet ist. ist und daß das Ventilglied des Hauptventils entgegeiven

6. Ventil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, seiner Vorbelastung durch das Vorbelastungselemenjdruc dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare KoI- 60 von dem Druckmedium in seine Schließstellung anAbg ben (72) eine größere dem Regelfluidum ausge- Ventilsitz verlagerbar ist. odei setzte Oberfläche besitzt als das bewegbare Re- Dabei besteht ein besonderer Vorteil der erfinund gelventilglied (62). dungsgemäßen Einrichtung darin, daß durch den dinun.

7. Ventil nach einem der vorangehenden An- rekten Anschluß der Hochdruck-Kältemittelleituneine Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Regel- 65 an der fluidumbeaufschlagten Seite des VentilgliedeDie ventilglied (62) und der Ventilsitz (60) konische stets ein relativ hoher Druck vor dem RegelventilNiec Flächen aufweisen. glied zur Verstellung des Ventilglieds zur VerfügunDur

steht. Da jedoch nur ein wesentlich geringerer Betraldere