DE1751260C - Thermostatisch gesteuertes Expansions ventil fur Kälteanlagen - Google Patents

Description

_L Die Erfindung bezieht sich auf ein thermostatisch a) Ein thermostatisch betätigtes Hilfsventil steuert

gesteuertes Expansionsventil für Kälteanlagen. den Durchfluß durch eine Drossel, deren Dmek-

Bei einem solchen Expansionsventil muß das Ver- abfall einen ein Hauptventil betätigenden KoI-schlußstllck in der Lage sein, jede beliebige Zwischen- ben gegen die Kraft einer Gegendruckfeder verstellung zwischen der voll geöffneten, und der voll ge- S stellt.

schlossenen Stellung einzunehmen. Diese Aufgabe er- b) Das Hilfsventil ist mit dem Hauptventil in einer

füllen die üblichen Expansionsventile zur vollen Zu- Baueinheit zusammengefaßt und die Gegen-

friedenheit, bei denen das Verschlußstilck unmittel- druckfeder stützt sich am Schaft des Hilfsventils

bar vom thermostatischen Arbeitselement gegen die _&\j _unc| wirkt »_egen die Kraft des thermostati-

Kraft einer Sollwertfeder verstellt wird. Das thermo- io _scnen Ajbcilselcmcnts.

statische Arbeitselement kann auch unmittelbar mit . ' ., .. „ _t.. . . ,, , „ ..,„ _„ui_iefu i„

dem Dampfraum des Kältemitlelsysiems in Verbin- ^c)·?«» Versch ußstuck des Hauptvent.ls schließ.in

dung stehen. Ein solches Ventil reicht jedoch bei Strömungsnchtung und «st über einen Schaft m.

größeren Kälteanlagen nicht aus, weil die Durchlaß- ^den? "» c"™" Zylinder angeordneten Kolben

menge eines solchen thermostatisch gesteuerten Ven- »5 verbunden, der einen erheblich größeren Quer-

tils beschränkt ist schnitt besitzt als das VerschlußstUck und auf

Es ist daher eine Ventilanordnung bekdnntgewor- f^r *™ Verschlußstück abgewandten Seite mit den, bei der das übliche thermostatisch gesteuerte der Gegendruckfciler belastet ist.
Expansionsventil lediglich ein Hilfsventil ist, das über Mit dieser Kombination werden die Probleme eine Rohrleitung mit einem Hauptventil verbunden 2° überwunden, die darin liegen, daß das Kältemittel ist. Das Hilfsventil steuert den Durchfluß durch eine zwar im flüssigen Aggregatzustand vorliegt, aber beDrossel, deren Druckabfall einen das Hauptventil be- stimmungsgemälJ rasch in den dampfförmigen Zutätigenden Kolben gegen die Kraft einer sich am Ge- stand übertreten soll. Wenn aber die Verdampfung häuse abstützenden Gegendruckfeder verstellt. Bei bereits vor Erreichen des Expansionsventil stattfindieser bekannten Anordnung traten jedoch häufig as det, vermag die Ventilanordnung nicht mehr ein-Schlägc oder Schwingungen auf. Auch folgte das Va- wandfrei zu arbeiten. Durch den großen Kolbenquerschlußstück des Hauptventils nicht immer in der ge- schnitt, bezogen auf den Querschnitt des Hauptvenwünschten Weise den Stcuerbewegungen des Hilfs- til-Verschlußstücks, kann man einen ausreichenden vcnlils, vielmehr neigte es dazu, in die volle Auf- bzw. Hub mit einem kleinen Druckabfall an der Drossel Zu-Stellung zu gehen. 30 erreichen. Dieser Druckabfall kann infolgedessen so

Des weiteren ist ein Kapazitälsregler für Kälte- klein gehallen werden, daß er nicht zur Dampfbil-

anlagcn bekannt, der wiederum aus einem Hilfsventil dung führt. Des weiteren ist das Hilfsventil mit dem

und einem damit über eine Leitung verbundenen Hauptventil zu einer Baueinheit verbunden, so daß

Hauptventil besteht. Das Verschlußstück des Haupt- nicht in einer Zwischcnleitung eine Erwärmung und

venlils schließt in Strömungsrichtung und ist über 35 daher Verdampfung des zum Hilfsventil slrömenden

einen Schaft mit einem Kolben verbunden, der einen Kältemittels erfolgen kann. Im Extremfall kann sich

erheblich größeren Querschnitt besitzt als das Ver- der Ventilsitz des Hilfsventils sogar im Raum ober-

schlußstück und auf der dem Verschlußstück abge- halb des Kolbens befinden. Wenn aber auf diese

wandten Seite mit der gehäusefest abgestützten Weise dafür gesorgt ist, daß bis zum Hilfsventil flüs-

Gegendruckfeder belastet ist. Wiederum steht der Ko¹- 4° siges Kältemittel vorhanden ist, dann kann man auch

ben unter dem Einfluß eines Differenzdrucks, der an eine Ventilkonstruklion verwenden, die sich bei einer

einer Drossel auftritt, deren Durchfluß vom Hilfs- Wasserleitung bewährt hat. Dadurch, daß das Ver-

ventil gesteuert ist. Dieser Saugdruckregler ist nur schlußstück des Hauplventils in Strömlingsrichtung

dazu bestimmt, dampfförmiges Kältemittel durch- schließt, wird auf die Kräfte Rücksicht genommen,

treten zu lassen. Das Hauptventil kann im wesent- 45 die das unter erheblichem Druckabfall hindurchströ-

lichen nur eine vollständig offene oder vollständig ge- mende Kältemittel auf das Verschlußstück ausübt,

schlossene Stellung einnehmen. Vorzugsweise durchsetzt der Schaft einen den

Für eine Wasserleitung ist eine Ventilanordnung Zylinder abschließenden Boden, und die Räume zu

bekannt, bei der ein thermostatisch gesteuertes Hilfs- dessen beiden Seiten sind über einen Drosselkanal

ventil und ein davon gesteuertes Hauptventil zu einer 5° verbunden. Mit dieser Maßnahme erzielt man eine

Baueinheit vereinigt sind. Das Hilfsventil steuert hydraulische Dämpfung, weil bei der Schließbewe-

wiederum den Durchfluß durch eine Drossel. Der gung der Kolben die zwischen ihm und dem Boden

Druckabfall an der Drossel steuert einen das Ver- befindliche Flüssigkeit durch den Drosselkanal ver-

schlußstück des Hauptventils bildenden Zylinder, der drängen muü.

entgegen der Strömungsrichtung schließt. Seine 55 Des weiteren sollte die den Druckabfall am KoI-

Gegendruckfeder ist nicht am Gehäuse, sondern am ben erzeugende Drossel einen größeren Drossclwider-

Schaft des Hilfsventils abgestützt. Letzteres ergibt stand haben als denjenigen des Drosselkanals. Auf

eine Rückführung, die eine gute Proportionalität zwi- diese Weise ist sichergestellt, daß trotz der erstrebten

sehen der Stellung des Hilfsventils und der Stellung Dämpfungswirkimg der Druckabfall für das zum

des Hauptvcntils ermöglicht. 60 Hilfsventil strömende Kältemittel im Drossclkanal

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vernachlässigbar klein ist.

thermostatisch gesteuertes Expansionsventil anzu- Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt geben, das auch für große Kälteanlagen geeignet ist, das Verschlußstück einen nadelartigen Strömungssicher arbeitet und eine günstige Arbeitskennlinie be- körper und daran anschließend eine dichtende Umsitzt. 65 fangskante, die gleichzeitig als Anschlag für die KoI-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch benbewegung dient. Der Strömungskörper kann so

die Kombinution folgender an sich bekannter Merk- ausgelegt sein, daß in Abhängigkeit vom Hub ein

"'■'■■ ' vorbestimmter Strömungsquerschnitt freigegeben ist.

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Des weheren kann dor Schaft mit dem VentHstliuk einstückig ausgebildet sein und den gleichen Durchmesser wie dessen Größtdurchmesse;· haben.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargostelllon AusfUhrungsbeisplcls nüher crlliutcrt, Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch ein Expansionsventil gemllß der Erfindung.

In einem Gehilusc 1 mit einem Zulaufstutzen 2 und einem Austrittsstul/en 3 befindet sich ein Ventilsitz 4 für ein Hauplventil. Dieses besitzt ein VerschlußslUck 5 mit einem nadelartigen Strömungskörper 6 und einer dichtenden Uml'angskante 7, die einen Endanschlag bildet. Das VersehiußstUck S ist über einen Schaft 8, der den gleichen Durchmesser wie den Grüßtdurchmesser des VerschlußstUcks S hat, mit einem Kolben 9 verbunden. Der kolben hat einen Querschnitt, der um ein Vielfaches größer ist als derjenige des Verschlußstücks 5, insbesondere im Bereich der Dichtkante 7. Der Ventilsitz wird in einem Einsatz 10 gehalten, der am oberen Ende einen Zylinder 11 bildet, in welchem der Kolben«) axial verschiebbar ist. Der'Schaft 8 isl durch enien Boden 12 geführt, welcher den Raum 13 oberhalb des Ventilsitzes 4 von, dem Raum 14 unterhalb des Zylinders 9 trennt. Ein Drosselkanal 15 im Einsat/. 10 verbindet die Räume 13 und 14, eine Drossel 16 im Kolben 9 verbindet den Raum 14 mit dem Raum 17 oberhalb des Kolbens 9. Außerdem ist der Kolben durch eine Gegendruckfeder 18 belastet, die sich an einem Teller 19 abstützt.

Zwischen einem Aufsatz 20 und einem Einsatz 21 ist ein Ventilsitz 22 für ein Hilfsventil befestigt, der mit einem Verschlußstück 23 zusammenwirkt. Der Ventilschaft 24 dieses Hill'sventils wird durch eine Sollwertfecler 25, die auf einen Teller 26 wirkt, nach oben gedrückt, während die Membran 27 eines thermostatischen Arbeitselements 28 über eine Platte 29 in entgegengesetzter Richtung auf den Schaft 24 Einfluß nimmt. Das Arbeitselement steht über ein Kapillarrohr 30 mit einem Fühler 31 in Verbindung, der am Verdampfer angebracht ist. Er enthält eine Flüssigkeits-Dampf-Füllung. Am unteren Ende wirkt der Schaft 24 auf den Teller 19. Von einem Raum 32 oberhalb des Hilfsventilsitzes 20 führt ein Kanal 33 zum Austrittsstulzen 3.

Im Betrieb steht flüssiges Kältemittel am Eintrittsstutzen 2 an. Bei geschlossenem Hilfsventil und Hauptventil kann es über den Raum 13, den Drosselkanal 15, den Raum 14, den Drossclkanal bis in den Raum 17 gelangen, öffnet sich nun das Hilfsventil infolge der thermostaiischen Steuerung, so strömt Kältemittel über das Hilfsventil ab, wobei es expandieren kann. Infolgedessen entsteht ein Druckabfall an der Drossel 16. Dieser Druckabfall sorgt dafür, daß der Kolben 9 sich nach oben bewegt. Infolgedessen öffnet das Hauptventil und ein dem d:>s Hilfsventil durchströmenden Teil des Kältemittels annähernd proportionaler Teil strömt auch über das Hauptventil ab. Da infolge der Aufwärtsbewegung des Kolbens 9 die Gegendruckfeder 18 einen Einfluß auf das Verschlußstück 23 des Hilfsventil nimmt, ergibt sich eine Rückführung, die eine eng gekoppelte Bewegung zwischen dem Verschlußstück des Hilfsventil und dem Verschlußstück des Hauptventils sicherstellt. Schließt das Hilfsventil wieder, so wirkt keine Druckdifferenz mehr auf den Kolben, dieser bewegt sich wieder nach unten, wobei das durch das Hauptventil strömende Kältemittel eine erhebliche Kraft in Schließrichtung auf da« VerschlüßstUck ausllbt, Bei dieser Schließbewegung wird flüssiges KHItcmittel aus dem Raum 14 verdrUngt, und zwar durch die Drossel 16 in den Raum 17 und durch den Drosselkanal 15 in den Raum 13. Hierdurch wird die Schließbewegung gedampft.

Wie bereits erwähnt, kann das therinostalische ίο Arbeitselement 28 auch unmittelbar an einen KUUcmitteldampf führenden Teil der Kälteanlage angeschlossen werden. Ferner ist es bei dieser Anordnung günstig, daß auch Leckflüssigkeit, die an der Außenseite des Kolbens hindurchsickert, über das HiIlV ventil abfließen muß, so daß die Leckverluste keine Verfälschung der Betriebsweise ergeben.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   I. Thermostatisch gesteuertes Expansionsventil an für Kälteanlagen, gekennzeichnet du r c h die Kombination folgender an sich bekanntet Merkmale:

   a) Ein thermostatisch betätigtes Hilfsventil (22, 23) steuert den Durchfluß durch eine

   Drossel (16), deren Druckabfall einen ein

   Hauptventil (4, 5) betätigenden Kolben gegen die Kraft einer Gegendruckfeder (18) verstellt.

   b) Das Hilfsventil ist mit dem Hauptventil in einer Baueinheit zusammengefaßt und die Gegendruckfeder stützt sich am Schaft (24) des Hilfsventil ab und wirkt gegen die Kraft des thermostatischen Arbeitselements (28).

   e) Das Verschlußstück (5) des Hauptvcntils schließt in Strömungsrichtung und ist über einen Schaft (8) mit dem in einem Zylinder (11) angeordneten Kolben (9) verbunden, der einen erheblich größeren Querschnitt besitzt als das Verschlußslück und auf der dem Verschlußstück abgewandten Seite mit der Gegendruckfeder (18) belastet ist.
2. 2. Expansionsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (8) einen den Zylinder (U) abschließenden Boden (12) durchsetzt und die Räume (13, 14) zu dessen beiden Seiten über einen Drosselkanal (15) verbunden sind.
3. 3. Expansionsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Druckabfall

   am Kolben (9) erzeugende Drossel (16) einen größeren Drosselwiderstand hat als denjenigen des Drossclkanals (15).
4. 4. Expansionsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der

   Ventilsitz (22) des Hilfsventils sich im Raum (!7) oberhalb des Kolbens (9) befindet.
5. 5. Expansionsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (5) einen nadelartigen Strömungs-

   körper (6) und daran anschließend eine dichtende Umfangskante (7) besitzt, die gleichzeitig als Anschlag für die Kolbenbewegung dient.
6. 6. Expansionsventil nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der

   Schaft (8) mit dem Verschlußstück (5) einstückig ausgebildet ist und den gleichen Durchmesser wie dessen Größtdurchmesser hat.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen