DE2335383C3 - Thermostatisches Expansionsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein thermostatisches Expansionsventil mit einem gehäusefesten, eine Düse aufweisenden Ventilsitz, einem Verschlußstück, einem dieses verstellenden Arbeitselement, einem zwischen Ventilsitz und Arbeitselement angeordneten Eintrittsstutzen und einem in Verlängerung und koaxial zum Ventilsitz angeordneten Austrittsstutzen, wobei insbesondere ein im wesentlichen zylindrischer, einen Flansch tragender Halter für das Verschlußstück auf der zylindrischen Außenseite des Ventilsitzes geführt ist und eine Schraubenfeder sich an dem Flansch und an einer Stützfläche an der Innenseite des Austrittsstutzens abstützt.

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)-Füllungcn, die nur eine sehr kleine Flüssigkeitsmenge enthalten, so daß nach Oberschreiten einer vorgegebenen Temperatur keine weitere Verdampfung auftritt. Ahnliche 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.

Dieses 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.

Aus diesem Grund ist bei einem Expansionsventil der eingangs beschriebenen Art (DT-PS 8 49 708) eine als Ventilsitz dienende Düse als Einsatz in das Ventilgehäuse geschraubt und von einem langen Rohr umgeben, das auf der Düse geführt ist und eine als Verschlußstüc', dienende Nadel trägt. Dieses Rohr soll so eng bemessen sein daß in ihm eine Drosselung derart erfolgt, daß das Kältemittel beim Austritt aus der Düse nur teilweise expandiert und die vollständige Expansion erst beim Austritt aus dem Rohr erfolgt. Da es nicht verhindert v/erden kann, daß ein erheblicher Teil der Expansion unmittelbar am Ventilsitz erfolgt, wirkt sich der dabei entstehende Wärmeentzug in erheblichem Maß über die DüS!> auf das Ventilgehäuse und damit auch auf das Arbeitselement aus. Das Arbeitselement selbst ist zentrisch oberhalb des Ventilsitzes angeordnet. Die Stellbewegung wird über mehrere Stifte auf einen am verschiebbaren Rohr angebrachten Flansch übertragen.

Auch bei einem anderen bekannten Expansionsventil (DT-OS 15 51 297), bei dem die Entspannung über zwei Parallelpfade erfolgen kann, tritt ein wesentlicher Teil der Drosselung und der Expansion im Bereich einer E-ehäusefesten Platte auf, deren Abkühlung sich unmittelbar auf das Ventilgehäuse und damit auf das Arbeitselement auswirken kann.

Bei einer anderen Konstruktion (US-PS 29 71 348) ist dem düsenförmigen Ventilsitz ein kurzes Rohr vorgeschaltet. Der Austrittsstutzen befindet sich jedoch seitlich neben dem Ventilsitz. Dies hat zur Folge, daß das Kältemittel nach dem Verlassen der Düse zunächst nach oben umgelenkt werden muß, die eine Abkühlung hervorrufende Expansion findet daher in der gesamten Kammer statt, von der der Austrittsstutzen abzweigt. Dies führt ebenfalls zu einer erheblichen Wärmeabfuhr aus dem Ventilgehäuse und damit aus dem Arbeitselement. . .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem thermostatischen Expansionsventil der eingangs beschriebenen Art das Arbeitselement noch besser vor zu starker Abkühlung zu schützen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den Ventilsitz und das Gehäuse eine rohrartige Verlängerung mit dünnerer Wandstärke als der Ventilsitz geschaltet ist. die soweit in den Austrittsstutzen ragt, daß sich der Ventilsitz und das Verschlußstück in der Nähe des freien Endes des Austrittsstutzens befinden.

Bei dieser Konstruktion wird die Übertragung der Expansionskälte auf das Gehäuse in zweifacher Richtung behindert oder unterdrückt. Durch die Verwendung der verhältnismäßig langen dünnwandigen Verlängerung ist ein Wärmefluß vom Ventilsitz zum Gehäuse stark behindert. Dadurch, daß das expandierende Kältemittel höchstens den letzten Teil des Austrittsstutzens und im übrigen das Anschlußrohr trifft,

2 3

ist auch hier dafür gesorgt, daß dem Ventilgehäuse nur wenig Wärme entzogen werden kann. Selbstverständlich kann das Material der rohrarti^en Verlängerung auch noch so gewählt werden, daß der Wärmefluß möglichst gering ist. Auf diese Weise läßt sich eine Unterkühlung des Arbeitselements praktisch vollständig verhindern.

Wenn du Austrittsstutzen ein Außengewinde hat, sollte die rohrartige Verlängerung dieses Außengewinde überwiegend oder vollständig überlappen. Damit ergibt sich eine entsprechend große Rohrlänge.

Günstig ist es ferner, wenn die Stützfläche an einem Schraubglied angebracht ist, das in ein vom freien Ende ausgehendes und den Ventilsitz überlappendes Innengewinde des Austrittsstutzens eingeschraubt ist. Auf diese Weise kann trotz der großen Länge Uc Rohres eine Feder für den Verschlußstückhalter untergebracht und sogar noch deren Einstellung bewirkt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß der Halter auch auf der zylindrischen Außenseite der rohrförmigen Verlängerung geführt ist, daß das Arbeitselement exzentrisch zum Ventilsitz angeordnet ist und daß ein einziger, mittig zum Arbeitselement verlaufender Druckstift auf dem Flansch des Halters 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 gering zu sein, da er sich dicht neben der rohrartigen Verlängerung durch das Gehäuse erstrecken kann.

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 3 und eingebautem Sieb 4 und einen rechtwinklig dazu stehenden Austrittsstutzen 5 mit Gewinde 6 und Inncnruum 7 auf. In eine den liiniri'tskunai bildende Bohrung 8 ist eine rohriii'tigc Verlängerung 9 eingesetzt, die um unteren Ende einen Ventilsitz 10 trügt. Auf der rohrnrtigun Verlängerung 9 ist ein zylindrischer Halter Il geführt, der am linieren Ende mit Streben 12 ein Verschlußstück 1.3 in Form einer Stahlkugel hält. Am oberen Ende ist ein Flansch 14 angebracht, an dem sich eine Schließfeder 15 iibstül/i. Ihr unteres Ende liegt an einer Stützfläche 16 an, die an einem an der Wand des Innenraums 7 des Austriitsstutzens 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 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   -,. I. Thermostatisches Expansionsventil mit einem gehäusefesten, eine Düse aufweisenden Ventilsitz, einem Verschlußstück, einem dieses verstellenden Arbeitselement, einem zwischen Ventilsitz und Arbeitselement angeordneten Eintrittsstutzen und einem in Verlängerung und koaxial zum Ventilsitz ungeordneten Austrittsstutzen, wobei insbesondere ein im wesentlichen zylindrischer, einen Flansch tragender Halter für das Verschlußstück auf der zylindrischen Außenseite des Ventilsitzes geführt ist und eine Schraubenfeder sich an dem Flansch und an einer Stützfläche an der Innenseite des Austriusstut- '5 zens abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ventilsitz (10) und das Gehäuse (1) eine rohrartige Verlängerung (9) mit dünnerer Wandstärke als der Ventilsitz geschaltet ist, die soweit in den Austrittsstutzen (5) ragt, daß sich der Ventilsitz und das Verschlußstück (13) in der Nähe des freien Endes des Austrittsstutzens befinden.
2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrartige Verlängerung (9) das Außengewinde (6) des Austrittsstutzens (5) überwiegend oder vollständig überlappt.
3. 3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (16) an einem Schraubglied (28) angebracht ist, das in ein vom freien Ende ausgehendes und den Ventilsitz (10) überlappendes Innengewinde des Austrittsstutzens (5) eingeschraubt ist.
4. 4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (U) auch auf der zylindrischen Außenseite der rohrförmigen Verlängerung (9) geführt ist, daß das Arbeitselement (17) exzentrisch zum Ventilsitz (10) angeordnet ist und daß ein einziger, mittig zum Arbeitselement verlaufender Druckstift (27) auf dem Flansch (14) des Halters(ll)aufsitzt.