DE2029289A1

DE2029289A1 - Thermostatisches Element fur Kraft fahrzeug Klimaanlagen

Info

Publication number: DE2029289A1
Application number: DE19702029289
Authority: DE
Inventors: Samuel Hyman Deerfield 111 Schwartz (V St A ) P B62d
Original assignee: Eaton YaIe & Towne Ine , Cleve land, Ohio (V St A )
Priority date: 1969-10-24
Filing date: 1970-06-13
Publication date: 1971-05-27
Also published as: JPS4920340B1; FR2065824A5; US3659783A; GB1277347A; DE2029289B2

Description

Unser Zeichen: E 696

Thermostatisehes Element für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein thermostatisches Element für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen.

Die Verdampferschlangen von Kraftfahrzeugklimaanlagen behalten häufig einen Eisbelag, der durch das Gefrieren des Kondensats auf den Verdampferschlangen entsteht und wodurch die Luftströmung durch diese Schlangen hindurch blpckiert wird. Wenn dies"auftritt, steigt die Umgebungstemperatur, wodurch eine größere Kühlung benötigt wird, bis der Verdampfer vollständig gegen eine Luftströmung durch die Verdampferschlangen hindurch blockiert ist, während das Kühlsystem mit voller Kapazität läuft.

Bisher wurde das Gefrieren dadurch verhindert, daß ein Hippen-Temperaturthermostat am Verdampfer angebracht wurde, der den Kompressor abstoppt, bis die Rippentempe— ratur am Verdampfer über die Gefriertemperatur ansteigt. Es wurde ebenfalls versucht, dieses Gefrieren dadurch zu verhindern, daß Heißgas-Bypass-Ventile verwendet wurden, die Gas durch die Kondensorschlangon abgaben und daß Verdampferdruckregelventile verwendet wurden. Derartige

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Systeme

Systerae benötigen zusätzliche Steuerungen, Anschlüsse und Leitungen und erhöhen ganz erheblich die Kosten für das System und die Wartung, die erforderlich ist, um das System wirksam in Betrieb zu halten.

Durch die erfindungsgemäße Steuerung werden diese Nachteile der bisher bekannten Kraftfahrzeugklimaanlagen dadurch behoben, daß ein thermostatisch gesteuertes Ventil direkt im Korapressorkopi auf der Ansaugseite des Kompressors vorgesehen wird, welcher die Gasströmung vom Verdampfer zum Kompressor steuert. Wenn die Gas- · temperatur bis auf einen Wert abfällt, bei welchem die Eisbildung auf dem Verdampfer auftreten kann, wild das Ventil durch ein balgenartiges, mit Peststoff gefülltes, thermostatisches Element wirksam, um die Gasströmung zum Kompressor einzuschränken, wodurch bewirkt wird, daß die Verdampfertemperatur oberhalb des Gefrierpunkts bleibt.

Es ist ein Hauptziel der Erfindung, das Zufrieren der Verdampferspuleii einer Kraftfahrzeugklimaanlage zu verhindern und zwar dadurch, daß die Gasströmung vom Verdampfer zum Kompressor durch die Temperatur des Gases im Verdampfer gesteuert wird, um die Gasströmung vom Verdampfer zu begrenzen und um die Temperatur der Schlangen oberhalb des Gefrierpunkts zu halten.

anderes Ziel der Erfindung ist es, die Steuerungen einer Klimaanlage zu verbessern, dadurch,, daß eine vereinfachte Form eines thermisch ansprechenden Steuerventils an der Saugseite des Kompressors eines Küfalsystems vorgesehen wird, wobei der Verdampfer mit dem Kompressor über dieses Ventil verbunden wird»

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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine einfache Form eines thermisch ansprechenden Clements zu schaffen und zwar in Form eines kappenartigen Gehäuses und eines ausdehnbaren Metallbalgens, der am kappenartigen Gehäuse befestigt ist und der ein schmelzbares, temperaturempfindliches Material enthält, wobei ein Ventil von dem kappenartigen Gehäuse getragen wird und in einer Öffnungsstellung durch das temperaturempfindliche Material in dem Balgen gehalten wird und zwar gegen die Wirkung einer Vorspannungsfeder.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein neues und verbessertes, in der Leitung liegendes, einfaches, auf Temperaturen ansprechendes Element und ein Ventil zu schaffen, wobei diese Teile in eine Kraftfahrzeugklimaanlage eingebaut werden können, um das Zugefrieren des Verdampfers zu verhindern, wobei das Element die Form eines ausdehnbaren Balgens hat, der ein schmelzbares, thermisch ansprechendes Material enthält und wobei das Ventil von dem thermisch ansprechenden Element getragen wird.

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein_Schaltbild einer Kraftfahrzeugkliraaanlage, in dem schematisch ein Steuerelement dargestellt ist, welches gemäß der Erfindung ausgebildet ist und

Fig. 2 eine Schnittansicht des Steuerelements.

In Fig. i ist ein Schaltbild einer Kraftfahrzeugklimaanlage und einer Kühlschleife dargestellt. Die Anlage

weist 109822/1086 —"~

weist einen Kompressor 10 auf, der dazu dient, die Temperatur und denDruck des gasförmigen Kühlmittels zu erhöhen, einen Kondensor 11, in den das Kühlmittel seine Wärme.abgibt, ein Expansionsventil 12, in dem sich das Kühlmittel von einem Hochdruckzustand im Kondensor auf einen Niederdruckpegel im Verdampfer 13 entspannt und eine Saugleitung 15, die vom Verdampfer zur Saugseite des Kompressors führt und die mit der Saugseite des Kompressors über ein temperatur-gesteuortes Strömungssteuerelement 16 verbunden ist. Dieses Element weist einen Auslaß 17 auf, der zu einem Ansaugkopf 18 des Kompressors fc 10 führt. Ein Gebläse 19 drückt Luft durch die nicht dargestellten Verdampferschlangen, um den Innenraum des Fahrzeugs zu kühlen, während ein Steuerthermostat 20, der auf die Umgebungstemperatur anspricht, im Innern des Fahrzeugs vorgesehen ist, der das Expansionsventil 12 steuert und damit die Temperatur innerhalb des Fahrzeugs und zwar in üblicher Weise.

Das temperaturgeregelte Strömungssteuerelement 16 weist ein Gehäuse 21.für ein thermisch ansprechendes Element 23 auf. Dieses Gehäuse weist einen Basisabschnitt mit vergrößertem Durchmesser auf und dieser Basisabschnitt hat einen kegelstumpfförmig ausgebildeten Ventilsitz 24 ' und zwar an der Verbindungsstelle des Basisabschnitts mit dem Gehäuseabschnitt mit geringerem Durchmesser, der zu einer Endwandung 27 führt. Ein Tellerventil 25 arbeitet mit diesem Ventilsitz zusammen, um die Strömung des Kühlmittelgases vom Verdampfer durch einen Einlaß 26 in der Endwandung 27 hindurch und durcn den Auslaß 17 hindurch zu steuern. Dieser Auslaß weist einen Halterungs- . ring 28 auf, der in den Endabschnitt des Gehäuses 21 mit größerem Durchmesser eingeschraubt ist. Der Halterungsring 28 weist einen ausgesparten Abschnitt 29 auf, der

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sich an der Innenseite erstreckt und der einen Sitz für ein Ende einer Feder 30 bildet. Diese Feder erstreckt sich um ein kappenartiges Gehäuse 31 des thermisch ansprechenden Elements. Die Feder sitzt mit ihrem anderen Ende auf der stromab gelegenen Seite des Ventils 25 und spannt das Ventil 25 zum Sitz 24 hin vor. Der Basisabschnitt des Gehäuses 21 ist in den Kompressorkopf 18 eingeschraubt.

Das thermisch ansprechende Element weist das kappenartige Gehäuse 31 auf, welches das Ventil 25 tragt und die Teile können integral ausgebildet sein oder auch getrennt, wobei das Ventil am Gehäuse in geeigneter Weise befestigt ist.

Das kappenartige Element 31 weist einen ausdehnbaren Metallbalgen 33 auf, der an diesem befestigt ist, wobei dieser Balgen mit dem Innern des Gehäuses in Verbindung steht. Das Gehäuse und der Metallbalgen können miteinander verbunden und abgedichtet sein, beispielsweise durch Verschweißung oder Verlötung oder in irgendeiner anderen Art und Weise. Das Ende des Balgens 33, das dem Gehäuse 31 gegenüberliegt, weist einen Abschnitt 35 mit vermindertem Durchmesser auf, wobei dieser Abschnitt eine integrale Endwandung 36 hat, wobei sich dieser Abschnitt in eine zylindrische Aussparung 37 hinein erstreokt, die in der Innenseite der Endwandung 27 ausgebildet ist.

Das kappenartige Gehäuse 31 und der flexible Metal!bälgen 33 können ein wachsartiges, thermisoh ausdehnbares Material enthalten. Dieses Material kann in der Form eines kristallinen Materials vorliegen, wobei beispielsweise , ein Waqhs vorgesehen sein kann, welches ein elastisches Bindemittelmaterial in Lösung enthält, wobei das kristalline Material sich beim Schmolzen ausdehnt und wobei

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dieses Material im Betriebsbereich des Elements schmelzbar ist. Ein Material dieser allgemeinen Art ist in der USA-Patentschrift 2 259 846 beschrieben und es sei bemerkt, daß jedoch auch andere Materialien, die ähnliche Eigenschaften aufweisen, verwendet werden können.

Wenn das schmelzbare Material mit anderen Materialien
kombiniert ist, so ändert dieses seinen Zustand im gewünschten Betriebsbereich des Elements und es wird ein
Antriebsmaterial geschaffen. Dieses Antriebsmaterial kann gemäß dem gewünschten Betriebsbereich des Elements ausgewählt werden.

die Fig. 2 zeigt, ist der Metallbalgen 33 im normalen Temperaturbereich des thermisch ansprechenden Materials ausgedehnt und hält das Ventil 25 gegen die Vorspannung der Feder 30 geöffnet. Wenn die Temperatur des Kühlmittels im Verdampfer eine Temperatur erreicht, die ein Gefrieren des Kondensats auf den Verdampferschlangen bewirkt, so wird die Temperatur des Kühlmittels, welches vom Verdampfer kommend durch das Gehäuse 21 hindurchgeht, herabgesetzt. Das thermisch empfindliche Material, welches im Balgen 33 und im kappenartigen Gehäuse 31 gehalten wird, zieht sich dann zusammen. Dadurch wird die Gasströmung vom Verdampfer zum Kompressor vermindert und es wird bewirkt, daß die Verdampfertemperatur oberhalb
einer Temperatur gehalten wird, bei der das Kondensat
auf den Schlangen oder Rippen des Verdampfers gefriert, wobei bei dieser kritischen Temperatur die Luftströmung durch die Sohlangen vollständig blockiert wird, während die Klimaanlage mit voller Kapazität läuft.

Beim dargestellten Ausführungsbeisj>iel tritt das Gas in das Ventilgehäuse ein und strömt längs der Balgen 33,

am Ventil'25 vorbei zum Kompressor und zwar längs der /*

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Feder

Feder und dem Gehäuse 31. Es sei bemerkt, daß das Ventil und die Strömung umgekehrt werden-können, wobei die Strömung durch das Ventil längs des Gehäuses 31 und der Feder 30 erfolgt und dann zu den ausdehnbaren Balgen 33 hin und aus dem Ventilgehäuse heraus in den Kompressor und zwar durch die öffnung 26. Die Steuerung arbeitet mit einer Strömung in jeder Richtung. ^üei der Strömung in einer umgekehrten Richtung gegenüber der dargestellten, wobei das Ventil umgekehrt ist/ so daß das Ende des Ventilgehäuses, welches bisher der Einlaß war, mit dem Kompressorkopf verbunden ist, werden die Kräfte, die durch den Druckabfall am Ventil erzeugt werden, durch den verhältnismäßig inkompressiblen Wachsbalgen kondensiert.

Es ist zu erkennen, daß ein billiges und einfaches, temperaturgeregeltes Strömungssteuerelement geschaffen wird,welches inden Saugkopf eines Kompressors einer Klimaanlage eingeschraubt werden kann. Dieses Element ermöglicht eine direkte Verbindung zwischen dem Verdampfer und der Saugseite des Kompressors und besteht einfach aus einem Balgenelement und aus einem kappenartigen Gehäuse, Avobei diese Teile ein auf Wärme ansprechendes Material enthalten. Ein Ventil wird von dem kappenartigen Gehäuse gehalten und wird gegen die Vorspannung einer Vorspannungsfeder geöffnet gehalten und zwar bei normalen Verdampfertemperaturen. Dieses Ventil bewegt sich in die Schließstellung, um die Strömung des Gases vom Verdampfer zur Saugseite des Kompressors zu beschränken, wenn, die Temperatur des gasförmigen Kühlmittels auf einen Punkt abfällt, bei dem ein Zugefrieren der Verdampferschlangen oder Verdampferrippen auftreten kann.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

V 1. Therniostatisches Element für eine Kraftfahrzeugklimaanlage iit einem Kompressor, der eine Saugseite und eine Druckseite hat, einem Kondensor, einem Verdampfer und einem Expansionsventil, gekennzeichnet durch ein Ventilgehäuse, welches einen Einlaß aufweist, der mit dem Verdampfer verbunden ist .und einen Auslaß, der mit der Saugseite des Kompressors verbunden ist, ein Ventil in dem Gehäuse, welches die Gasströmung vom Verdampfer zum Kompressor steuert und welches in eine Schließstellung vorgespannt ist, ein thermisch ansprechendes Element innerhalb des Gehäuses, welches auf die Temperatur des eintretenden Kühlmittelgases- anspricht und welches wirksam ist, um die Strömung des Gases zum Kompressor zu beschränken, wenn eine vorbestimmte Temperaturerniedrigung des Kühlmittelgases auftritt.
2. Therinostatisehes Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermisch ansprechende Element ein schmelzbares, thermisch ausdehnbares Material aufweist und eine ausdehnbare Einrichtung; die dieses Material einschließt, wobei diese Einrichtung zwischen dem Gehäuse und dem Ventil angeordnet ist.
3. Thermostatisches Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein Tellerventil ist und daß eine Feder das Ventil in eine Schließstellung vorspannt.
4. Thermostatisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermisch ansprechende Elenent ausdehnbare Balgen aufweist, die axial mit dem Ventil fluchten und ein schmelzbares, thermisch ausdehnbares Material enthalten, wobei diese Balgen zwischen dein Einlaßende des

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Gehäuses und dem Ventil angeordnet sind und wobei diese Balgen das Ventil in einer offenen Stellung halten und eine Bewegung des Ventils in eine Schließstellung aufnehmen und zwar bei einer vorbestimmten Temperaturvenminderung.
5. Thermostatisches Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein Tellerventil ist, daß eine Feder das Tellerventil in die Schließstellung vorspannt, wobei die Feder, das Tellerventil und die Balgen zueinander ausgefluchtet sind.

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L e e r s e i t e