DE2335383A1 - Thermostatisches expansionsventil - Google Patents

Description

Thermostatisches Expansionsventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein thermostatisches Expansionsventil mit einem gehäusefesten Ventilsitz, einem Verschlußstück, einem dieses verstellenden Arbeitselement und einem zwischen Ventilsitz und Arbeitselement angeordneten Eintrittsstutzen.

Die Expansion des Arbeitsmediums in einem Expansionsventil führt zu einer Abkühlung des Ventilgehäuses. Dies führt zu der Gefahr, daß das Arbeitselement eine tiefere Temperatur annimmt als der zugehörige Fühler. Bei Ventilen, deren Fühler mit einer Flüssigkeits-Dampf-Füllung versehen ist, würde dies den Effekt haben, daß die Flüssigkeit im Arbeitselement kondensiert und dann der das Expansionsventil steuernde Druck nicht mehr von der Fühlertemperatur, sondern von der Temperatur im Arbeitselement abhängt. Diese Gefahr ist besonders groß bei sogenannten MoP (maximum operation pressure)-Füllungen, die nur eine sehr kleine Flüssigkeitsmenge enthalten, so daß nach überschreiten einer vorgegebenen Temperatur keine weitere Verdampfung auftritt. Ähnliche Probleme treten bei Zwei-Stoff-Füllungen auf, bei denen die Gefahr besteht, daß die Füllmedien separiert werden, was zu unterschiedlichen Drücken im Fühler und im Arbeitselement führt.

Diesem Problem versucht man dadurch abzuhelfen, daß der Eintrittsstutzen zwischen Ventilsitz und Arbeitselement angeordnet wird. Hierbei soll das relativ warme, eintretende Arbeitsmedium das Arbeitselement abschirmen und vor Unterkühlung schützen. Allerdings reicht diese Maßnahme in manchen Fällen nicht aus.

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Außerdem entsteht eine weitere Schwierigkeit. Der das Verschlußstück mit dem Arbeitselement verbindende Ventilschaft muß den unter hohem Druck stehenden Eintrittskanal durchsetzen. Daher müssen spezielle Dichtungen für diesen Ventilschaft vorgesehen werden, sei es eine Stopfbuchse in der Form eines O-Ringes oder ein Wellrohr. Diese Maßnahmen sind jedoch verteuernd, sie verursachen Reibung und Hysterese. Daher ist es bekannt, statt eines zentrischen Ventilschaftes mehrere exzentrisch angeordnete und gleichmäßig verteilte Druckstifte vorzusehen, welche exzentrisch an einem Halter für das Verschlußstück angreifen. Dieser durch die Sollwertfeder abgestützte Halter ist entweder überhaupt nicht oder an seinem äußeren Umfang im Gehäuse geführt. Infolge der mehreren Druckstifte ergibt sich wiederum eine teure Konstruktion.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein thermostatisches Expansionsventil der eingangs beschriebenen Art anzugeben, das bei einfachem Aufbau die Möglichkeit bietet, die Abschirmung des Arbeitselements vor zu starker Abkühlung zu verbessern bzw. die mit dieser Abschirmung in Verbindung stehenden konstruktiven Komplikationen zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ventilsitz am Ende einer rohrartigen Verlängerung ausgebildet ist.

Die rohrartige Verlängerung führt nicht nur zu einem größeren Abstand zwischen dem Ort der Expansion und dem Arbeitselement, sondern vor allem infolge seiner dünneren Wandstärke zu einem Pfad höheren Widerstandes gegenüber dem Wärmefluß. Selbstverständlich kann auch das Material der rohrartigen Verlängerung noch so gewählt werden, daß der Wärmefluß möglichst gering ist. Auf diese Weise läßt sich eine Unterkühlung des Arbeitselements praktisch vollständig verhindern.

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Bei zum Ventilsitz koaxialen Austrittsstutzen kann die rohrartige Verlängerung sogar bis in den Austrittsstutzen ragen. Auf diese Weise ergibt sich eine entsprechend große Rohrlänge. Im Extremfall kann sich das Verschlußstück in der Nähe des Endes des Austrittsstutzens befinden. Wenn der Austrittsstutzen ein Gewinde hat, sollte die rohrartige Verlängerung dieses Gewinde überwiegend oder vollständig überlappen.

Des weiteren ist es günstig, wenn ein Halter für das Verschlußstück im wesentlichen zylindrisch und auf der rohrartigen Verlängerung geführt ist. Diese Verlängerung übernimmt dabei eine Führungsfunktion mit dem Vorteil, daß der Halter über eine verhältnismäßig große Länge geführt ist und daher kein Kippen oder Verklemmen zu befürchten ist.

Bei einem solchen zylindrischen Halter ist beispielsweise zweckmäßig, wenn sich eine Schraubendruckfeder an einem Flansch an dem dem Verschlußstück abgewandten Ende des zylindrischen Halters und in einer noch vom Halter überlappten Stützfläche an der Innenfläche des AustrittsStutzens abstützt. Da die Schraubenfeder dann nicht über das Verschlußstück hinaus steht, bereitet es keine Schwierigkeiten, dieses in der Nähe des Endes des Austrittsstutzens anzuordnen. Insbesondere kann die Stützfläche an einem in den Austrittsstutzen eingeschraubten Schraubglied ausgebildet sein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß das Arbeitselement exzentrisch zum Ventilsitz angeordnet ist und ein einziger, mittip zum Arbeitselement verlaufender Druckstift auf einem am zylindrischen Halter angebrachten Flansch aufsitzt. Dies ergibt eine sehr einfache Konstruktion, bei der nur ein einziger Druckstift verwendet wird, der aber nicht durch den Eintrittskanal höheren Drucks geführt ist. Die exzentrische Belastung des Halters ist ohne Nachteil, da diese Belastung von der langen axialen Führung ohne weiteres aufgenommen werden kann, Im übrigen braucht die Exzentrizität des Druckstifts nur frering zu sein, da er sich dicht neben der rohrartigen Verlängerung durch das Gehäuse erstrecken kann.

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In diesem Zusammenhang ist es günstig, wenn eine Sollwertfeder nahe dem Arbeitselement angeordnet ist und am zylindrischen Halter lediglich eine schwächere Schließfeder angreift. Über den Halter brauchen daher nur verhältnismäßig kleine Stellkräfte übertragen zu werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung ist ein thermostatisches Expansionsventil im Längsschnitt dargestellt.

Ein Ventilgehäuse 1 weist einen Eintrittsstutzen 2 mit Gewinde und eingebautem Sieb 4 und einen rechtwinklig dazu stehenden Austrittsstutzen 5 mit Gewinde 6 und Innenraum 7 auf. In eine den Eintrittskanal bildende Bohrung 8 ist eine rohrartige Verlängerung 9 eingesetzt, die am unteren Ende einen Ventilsitz 10 trägt. Auf der rohrartigen Verlängerung 9 ist ein zylindrischer Halter 11 geführt, der am unteren Ende mit Streben 12 ein Verschlußstück 13 in Form einer Stahlkugel hält. Am oberen Ende ist ein Flansch 14 angebracht, an dem sich eine Schließfeder 15 abstützt. Ihr unteres Ende liegt an einer Stützfläche 16 an, die an einem an der Wand des Innenraums 7 des Austrittsstutzens 5 verschraubbaren Schraubglied 28 ausgebildet ist. Die gesamte Schließfeder 15 wird vom zylindrischen Halter 11 überlappt.

Auf das Ventilgehäuse 1 ist ein thermostatisches Arbeitselement 17 aufgeschraubt, dessen Innenraum 18 über ein Kapillarrohr 19 mit einem nicht veranschaulichten Fühler in Verbindung steht. Dieser enthält eine Flüssigkeits-Dampf-Füllung. Demzufolge herrscht im Arbeitsraum 18 ein der Fühlertemperatur entsprechender Dampfdruck. Dieser wirkt über eine Membran 20 auf eine Druckplatte 21, die im Gegensinn von einer Sollwertfeder 22 belastet ist. Das Widerlager 23 der Sollwertfeder läßt sich mit Hilfe einer Stellschraube 24, deren Stirnfläche 25 an einer Kegelfläche 26 des Widerlagers 23 anliegt, einstellen. Die Druckplatte 21 wirkt über einen in der Mitte des Arbeitselements 17 angeordneten Druckstift 27 auf den Flansch 14 des

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zylindrischen Halters 11. Dieser einzige Druckstift 27 ist ebenso wie das gesamte Arbeitselement 17 exzentrisch zum Ventilsitz

10 angeordnet.

Da die Expansion zwischen Ventilsitz 10 und Verschlußstück 13 stattfindet, bildet die rohrartige Verlängerung 9 einen Widerstand für den Wärmefluß, so daß das Ventilgehäuse 1 und damit das Arbeitselement 17 in geringerem Maße als bisher unterkühlt werden. Die rohrartige Verlängerung 9 hat eine verhältnismäßig große Erstreckung, da sie sich sehr weit in den Austrittsstutzen 5 hinein erstreckt. Wegen der langen Führung des Halters 11 auf der rohrartigen Verlängerung 9 ist es statthaft, daß ein einziger exzentrischer Druckstift 27 die axiale Verstellung des Halters

11 und des Verschlußstücks 13 besorgt.

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Claims (9)

- 6 PATENTANSPRÜCHE

1. j Thermostatisches Expansionsventil mit einem gehäusefesten ^""ventilsitz, einem Verschlußstück, einem dieses verstellenden Arbeitselement und einem zwischen Ventilsitz und Arbeitselement angeordneten Eintrittsstutzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (10) am Ende einer rohrartigen Verlängerung (9) ausgebildet ist.

2. Ventil nach Anspruch 1_f dadurch gekennzeichnet, daß bei zum Ventilsitz (10) koaxialem Austrittsstutzen (5) die rohrartige Verlängerung (9) bis in den Austrittsstutzen ragt.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Verschlußstück (13) in der Nähe des Endes des Austrittsstutzens (5) befindet.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß die rohrartige Verlängerung (9) das Gewinde (6) des Austrittsstutzens (5) überwiegend oder vollständig überlappt.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halter (11) für das Verschlußstück (13) im wesentlichen zylindrisch und auf der rohrartigen Verlängerung (9) geführt ist.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Schraubendruckfeder (15) an einem Flansch (14) an dem dem Verschlußstück (13) abgewandten Ende des zylindrischen Halters (11) und in einer noch vom Halter überlappten Stützfläche (16) an der Innenfläche des Austrittsstutzens (5) abstützt.

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (16) an einem in den Austrittestutzen (5) eingeschraubten Schraubglied (28) ausgebildet ist.

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8* Ventil nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitselement (17) exzentrisch zum Ventilsitz (10) angeordnet ist und ein einziger, mittig zum Arbeitselement verlaufender Druckstift (27) auf einem am zylindrischen Halter (11) angebrachten Flansch (14) aufsitzt.

9. Ventil nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sollwertfeder (22) nahe dem Arbeitselement (17) angeordnet ist und am zylindrischen Halter (11) lediglich eine schwächere Schließfeder (15) angreift.

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•J.

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