DE2343046C3

DE2343046C3 - Thermostatisches Expansionsventil für Kälteanlagen

Info

Publication number: DE2343046C3
Application number: DE2343046A
Authority: DE
Inventors: Joergen Soenderborg Jespersen; Leif Nordborg Nielsen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1973-08-25
Filing date: 1973-08-25
Publication date: 1980-01-03
Also published as: DK438374A; DE2343046B2; JPS5050745A; DE2343046A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein thermostatisches Expansionsventil für Kälteanlagen, insbesondere mit luftgekühltem Kondensator, mit einem von der Überhitzungstemperatur des Verdampfers abhängigen Arbeitselement, das ein mit einem Sitz zusammenwirkendes Verschlußstück betätigt

Thermestatische Expansionsventile sind zwischen Kondensator und dem Verdampfer einer Kälteanlage angeordnet Sie haben die Aufgabe, dem Verdampfer so viel Kältemittel zuzuführen, daß die Überhitzungstemperatur am Ende des Verdampfers etwa konstant bleibt Sie massen auch in der Lage sein, einen vollständigen Abschluß zwischen dem Verdampfer und dem Kondensator herzustellen. Das Arbeitselement kann auch zusätzlich vom Saugdruck beaufschlagt sein, um eine Drückentlastung herbeizufuhren.

Während man davon ausgehen kann, daß der Verdampferdruck konstant ist oder nur geringfügigen Schwankungen unterliegt, kann der Kondensatordruck in Abhängigkeit von der Kondensatortemperatur erhebliche Änderungen erfahren. Bei luftgekühlten Kondensatoren können sich im Sommer Kondensatordrücke einstellen, die 5' bis lOmal größer sind als im Winter. Da ein größerer Druckunterschied bei einer gegebenen Öffnungsstellung des Ventils zu einer höheren Durchflußmenge führt, ergeben sich im Sommer ganz andere Regelabhängigkeiten als im Winter. Wird das Expansionsventil für den Sommerbetrieb ausgelegt, läßt es im Winter auch bei der' maximalen Öffnungsstellung, die einer vorgegebenen maximalen Überhitzungstemperatur entspricht, zu wenig Kältemittel hindurch. Wird es umgekehrt für den Winterbetrieb ausgelegt, wird der erforderliche Drosselquerschnitt schon bei ganz kleinen Überhitzungstemperaturen überschritten.

Es sind bereits Expansionsventile bekannt (GB-PS 1256 117, US-PS 31 94499), bei denen das mit einem

festen Sitz zusammenarbeitende und direkt vom Arbeitselement gesteuerte Verschlußstück druckkompensiert ist, indem beide Seiten des Verschlußstücks ganz oder teilweise vom gleichen Druck beaufschlagt sind. Hiermit wird verhindert, daß das Verschlußstück eine vom Kondensatordruck abhängige, unerwünschte Verstellung gegenüber der von der Überhitzungstemperatur abhängigen Lage einnimmt Auf diese Weise kann zwar ein eindeutiger Zusammenhang zwischen Öffnungsquerschnitt und Überhitzungstemperatur erzielt

werden. Bei gleicher Überhitzungstemperatur führen aber höhere Kondensatordrücke zu größeren Durch-. flußmengen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein thermostatisches Expansionsventil deF eingangs be-

schriebenen Art anzugeben, dessen Regelcharakteristik von Schwankungen des Kondensatordrucks in wesentlich geringerem MaEe als bisher abhängig ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sitz von einem Kolben getragen ist der im

Ventilgehäuse axial verschieblich geführt, auf der einen

dem Sitz abgewandten Seite vom Kondensatordruck und auf der anderen Seite vom Verdampferdruck und der Kraft einer Vergleichsfeder beaufschlagt ist

Auf diese Weise wird ein Ventil geschaffen, das vom

Druckabfall praktisch unabhängig ist Denn jede Änderung dieses Druckabfalls wird im Ventil selbst durch eine entsprechende Änderung der Drosselung derart kompensiert daß die von der Überhitzungstemperatur des Verdampfers abhängte Durchflußmenge

ihren Wert annähernd beibehält Der den Sitz tragende Kolben nimmt nämlich in Abhängigkeit vom Druckabfall eine durch die Federkennlinie bestimmte Gleichgewichtslage ein, in welcher sich die gewünschte Korrektur ergibt.

Eine andere Lötung der gleichen Aufgabe besteht darin, daß das Verschlußstück von einem Kolben getragen ist der relativ zu einer mit dem Arbeitselement gekuppelten Basis verschiebbar, auf der einen dem Verschlußstück abgewandten Seite vom Kondensator-

^w druck und auf der anderen Seite vom Verdampferdruck und der Kraft einer Vergleichsfeder beaufschlagt ist. Bei dieser Konstruktion nimmt der das Verschlußstück tragende Kolben in Abhängigkeit vom Druckabfall eine durch die Federkennlinie bestimmte Gleichgewichtsla-

ge ein, in welcher sich die gewünschte Korrektur ergibt

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür

gesorgt, daß die Basis ein einseitig durch eine Wand

geschlossener Zylinder ist, in dem der Kolben geführt

ist, wobei der Raum zwischen Kolben und Wand über einen das Verschlußstück durchsetzenden Kanal mit der

Eintrittsseite des Ventils verbunden ist und die Vergleichsfeder sich gegen einen Absatz am Zylinder

abstützt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter

Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Expansionsventils,

Fig,2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform und

F i g. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus F ig, 2,

Bei der Konstraktion nach Fig, 1 ist ein Gehäuse 1 eines thermostatischen Expansionsventils mit einem Eintrittsstutzen 2 für den Anschluß an den Kondensator mit anschließendem Eintrittskanal 3 und einem Austrittsstutzen 4 zum Anschluß an den Verdampfer mit vorgeschaltetem Austrittskanal 5 vorgesehen. Ein Verschlußstück 6 wird von einem das Gehäuse durchsetzenden Ventilschaft 7 getragen und steht am obere« Ende mit einer Druckplatte 8 in Verbindung, die einerseits durch eine Sollwertfeder 9 und andererseits durch die Membran 10 eines Arbeitselements 11 belastet ist Der innere Raum 12 des Arbeitselements steht über ein Kapillarrohr 13 mit einem Temperaturfühler in Verbindung und enthält Dampf mit einem von der Fühlertemperatur abhängigen Druck. Der Raum 14 unterhalb der Membran ist über einen Stutzen 15 mit dem Austrittsdruck verbunden.

Hier wie in dem anderen Beispiel wird der Eintritts- oder Kondensatordruck mit Pt und der Austritts- oder Verdampferdruck mit P₀ bezeichnet

Der Sitz 16 ist an einem Kolben 17 ausgebildet, der im Gehäuse 1 verschiebbar ist und am Umfang eine Dichtung 18 trägt Der Kolben 17 ist von oben durch den Kondensatordruck P_k und von unten durch den Verdampferdruck P₀ und eine Vergleichsfeder 19 belastet

Bei einem vorgegebenen Dampfdruck im Arbeitselement 11 ergibt sich eine definierte Gleichgewichtsstellung des Verschlußstücks 6. Dies führt bei einem bestimmten Kondensatordruck zu einer definierten Drosselstellung des Ventils, Wenn nun der Kondensatordruck steigt, so verschiebt sich der Kolben 17 unter Zusammendrückung der Vergleichsfeder 19 in eine neue Stellung nach unten. Bei entsprechender Bemessung der Federkennlinie ist in dieser neuen Stellung die Durchflußmenge trotz des höheren Kondensatordrucks etwa gleich der Durchflußmenge bei dem geringeren Kondensatordruck.
Soweit bei dem nachfolgenden Beispiel dieselben

ίο Teile wie in Fig, 1 benutzt werden, werden auch die gleichen Bezugszeichen verwendet

Bei der Ausführungsform nach den F i g. 2 und 3 wirkt die Druckplatte 8 über mehrere Ventilstangen 37 auf eine als Zylinder ausgebildete Basis 38, die ihrerseits von der Sollwertfeder 9 belastet ist Die Sollwertfeder kann mittels einer Stellschraube 39 einjustiert werden. In der zylindrischen Basis 38 ist, wie Fig.Sgenauer zeigt, ein Kolben 40 vorgesehen, der zwischen sich und dem Boden 41 r|er Basis 38 einen Raum 42 bildet Dieser ist über Kanäle 43 im Kolben 40 ^id 44 in einem kugelförmigen Verschlußstück 45 mit dqm Eintrittskanal 3 verbunden. Das kugelförmige Verschlußstück 45 wirkt mit einem gehäusefesten Ventilsitz 46 zusammen. Der Kolben 40 ist außerdem durch die Vergleichsfeder 19 belastet, die sich an einem Absatz 47 der Basis 38 abstützt

Bei dieser Konstruktion bestimmt die Basis 38 die Grundstellung des Verschlußstücks. Der Kolben 40, der vom Druckabfall und von der Feder 19 in einem

■*° Gleichgewichtszustand gehalten wird, bewirkt die gewünschte Kompensation, so daß die Drosselstellung zwischen Verschlußstück 43 und Sitz 46 sowohl von der Regelgröße als auch vom Druckabfall abhängt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentwsprflche;

!,Thermostatisches Expansionsventil for Kälteanlagen, insbesondere mit luftgekühltem Kondensator, mit einem von der Überhitzungstemperatur des Verdampfers abhängigen Arbeitselement, das ein mit einem Sitz zusammenwirkendes Verschlußstück betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (16) von einem Kolben (17) getragen ist, der im Ventilgehäuse (1) axial verschiebüch geführt, auf der einen dem Sitz abgewandten Seite vom Kondensatordruck (Pi) und auf der anderen Seite vom Verdampferdruck (P₀) und der Kraft einer Vergleichsfeder (19) beaufschlagt ist (F i g. 1).

Z Thermostatisches Expansionsventil für Kälteanlagen, insbesondere mit luftgekühltem Kondensator, mit einem von der Überhitzungstemperatur des Verdampfers abhängigen Arbeitselement, das ein mit einem Sitz zusammenwirkendes Verschlußstück betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (45) von einem Kolben (40) getragen ist, der relativ zu einer mit dem Arbeitselement (11) gekuppelten Basis (38) verschiebbar, auf der einen dem Verschlußstück abgewandten Seite vom Kondensatordruck (Pk) und auf der anderen Seite vom Verdampferdruck (P₀) und der Kraft einer Vergleichsfeder (19) beaufschlagt ist (P i g. 2 und 3).

3. Expansionsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (38) ein einseitig durch eine Wand geschlossener Zylinder ist, in dem der Kolben (4©) geführt ist, wobei der Raum (42) zwischen Kolben und Wand über einen das Verschlußstück (45) durchsetzenden Kanal (44) mit der Eintrittsseite des Ventils verbunden ist und die Vergleichsfeder (19) sich gegen dnen Absatz (47) am Zylinder abstützt (F i g. 2 und 3).