DE2525889A1 - Klimaanlage, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents
Klimaanlage, insbesondere fuer kraftfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
mit einem aus einem Kompressor, einem Kondensator und einem Verdampfer gebildeten geschlossenen Kuhlmittelkreislauf,
bei dem in der Einlaßleitung des Verdampfers ein mit einem fUr einen veränderlichen Durchsatz des Kuhlmittels eingerichteten
Drosselorgan versehenes Ausgleichsventil und in der Verbindungsleitung des Verdampfers mit dem Kompressor ein noch Über eine
Steuerdruckleitung mit dem Ausgleichsventil verbundenes Druckre-
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duzierventil angeordnet sind, nach Patent .
Bei den Klimaanlagen der vorgenannten Art ist das Druckreduzierventil
hauptsächlich zu dem Zweck in die Verbindungsleitung zwischen
dem Verdampfer und dem Kompressor eingebaut, damit bei niedriger Belastung der Maschine die Verdichtung des Kuhlmittels eher
in der reinen Dampfzone vorgenommen wird als in der Zweiphasen-Zone der Dampfdruckkurve fUr das Kuhlmittel, wo das Kuhlmittel
in einer teilweise flussigen und teilweise gasförmigen Phase vorliegt.
Dazu ist dann das Druckreduzierventil weiterhin vorzugsweise so eingerichtet, daß es bei den entsprechenden niedrigen Auslaßdrücken
des Verdampfers eine stärkere Druckreduzierung zu dem Kompressor hin bewirkt als bei höheren Auslaßdrucken des Verdampfers,
wodurch jedenfalls sichergestellt wird, daß der Verdampferdruck unter den Minimalwert abfällt, bei dessen Unterschreitung
ein Einfrieren des Verdampfers auftreten würde. Bei diesen Klimaanlagen ist nun weiterhin die Steuerdruckleitung, Über
welche das Druckreduzierventil mit dem Ausgleichsventil zur Steuerung von dessen Drosselorgan verbunden ist, gewöhnlich an einer bezüglich
des Verdampfers stromaufwärts gelegenen Stelle abgezweigt, was dann bei einer solchen Ausbildung des Druckreduzierventils nachteilig
zur Folge hat, daß der Verdampfer bei niedrigeren AuslaßdrUcken wegen des dann weiter geöffneten Ausgleichsventils mit dem Kuhlmittel
überflutet wird, wodurch es zur Bildung flüssiger Schlacken
kommt, die dann weiter zu dem Kompressor hin gefördert werden. Solche flüssigen Schlacken können aber den Kompressor beschädigen und fuhren
auf jeden Fall zu einer verstärkten Geräuschbildung sowie einem höheren Kraftverbrauch, was wiederum einen höheren Brennstoffverbrauch durch
die Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeuges auslöst. Ist diese Steuerdruckleitung andererseits von einer bezüglich des Druckre-
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ORIGjNAL INSPECTED
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duzierventils stromaufwärts gelegenen Stelle abgezweigt, dann wUrde sich daraus der Nachteil ergeben, daß bei den niedrigeren
AuslaßdrUcken des Verdampfers eine ungenügende Kuhlmittelströmung
zu dem Kompressor hin stattfindet, so daß dieser dann ungenügend gekühlt und ungenügend geschmiert werden wUrde.
Die vorgenannte Problematik wird nun nach dem Vorschlag des Hauptpatents
bei solchen Klimaanlagen dadurch beherrscht, daß die Verbindungsleitung des Verdampfers mit dem Kompressor mit einer das
Druckreduzierventil umgehenden, strömungsgeregelten und Über eine weitere Steuerdruckleitung mit dem Ausgleichsventil verbundenen
Bypassleitung versehen ist, in welcher zweckmässig zwei Drosselstellen fUr das Hindurchströmende Kuhlmittel in einem gegenseitigen
Abstand angeordnet sind, so daß dann in dem dazwischen gelegenen Abschnitt ein genaues Steursignal gewonnen werden kann,
welches Über die dann in diesem Bereich abgezweigte weitere Steuerdruckleitung
an das Ausgleichsventil angeliefert werden kann. Mit dieser Ausbildung ist es möglich, bei niederen bis niedrigsten AuslaßdrUcken
des Verdampfers die Strecke zwischen den Eckpunkten des fUr den Kuhlmittelkreislauf maßgeblichen Enthalpie-Zustandsdiagrammes
zu verlängern, welche den gleichbleibenden Druck am Einlaß und am Auslaß des Verdampfers angeben, was aber gleichzeitig
bedeutet, daß dann das Druckreduzierventil einen solchen Druckabfall zu dem Kompressor hin bewirken kann, daß der Kompressor
wie bei den höheren AuslaßdrUcken des Verdampfers die Verdichtung des Kühlmittels vollständig innerhalb der reinen Dampfzone von
diesem vorzunehmen, also nicht in der die vorerwähnten Nachteile ergebenden Zweiphasen-Zone der Dampfdruckkurve des Kuhlmittels.
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ORIGiMAL !MSPECTED
Nach de« Vorschlag der vorliegenden Zusatxerfindung konn derselbe
Probleakreis alt gleiche« Erfolg dadurch beherrscht werden, daß
bei einer solchen Klimaanlage das Ausgleichsventil doch «it einer
zu seine« veränderlichen Drosselorgan parallel angeordneten und für einen unveränderlichen Durchsatz des Kühlmittels eingerichteten
Drosselstelle versehen ist· Eine solche zusätzliche Drossel» stelle des Ausgleichsventils stellt sicher, daS vtJllig unabhängig
von der Jeweiligen Höhe des Steuerdrucksignals, welches zur Steuerung
des veränderlichen Drosselorgans an das Ausgleichsventil angeliefert wird, auf jeden Fall eine «iniaale ^Ohlaittelaenge de«
Verdaapfer und do«it weiter de« Kompressor angeliefert wird, so
daß dessen standige Kühlung und Schmierung gewahrleistet ist.
Diese Maßnahme stellt außerde* sicher, daß auch hierdurch die
genonnte Strecke zwischen den beiden Eckpunkten la Enthalpie-Zustcndsdlagram«
für das Kühlmittel so weit verlängert wird, daß bei niederen Au*la£drUcken des Verdampfers dos Druckreduzierventil
eine so weitreichende Reduzierung des Drucke« zu dea Koapressor hin vornehmen kann, dad dieser denn die Verdichtung des
Kühlmittels in der reinen Dompfzone vornehmen kanu.
Ein Ausföbruogsbeispiei der Erfindung ist in der Zeichnung sehe»
mctisch dargestellt und wird nachfolgend nSher beschrieb·«· Es
zeigtt
Figur 1 in einem Blockdiograa« eine Klimaonlage
Erfindung,
dos for die Klimaanlage gemäß Figur 1 geeignet ist,
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Nach dem Vorschlag der vorliegenden Zusatzerfindung kann derselbe Problemkreis mit gleichem Erfolg dadurch beherrscht werden, daß
bei einer solchen Klimaanlage das Ausgleichsventil doch mit einer zu seinem veränderlichen Drosselorgan parallel angeordneten und
fUr einen unveränderlichen Durchsatz des Kuhlmittels eingerichteten
Drosselstelle versehen ist. Eine solche zusätzliche Drosselstelle des Ausgleichsventils stellt sicher, daß völlig unabhängig
von der jeweiligen Höhe des Steuerdrucksignals, welches zur Steuerung
des veränderlichen Drosselorgans an das Ausgleichsventil angeliefert wird, auf jeden Fall eine minimale Kuhlmittelmenge dem
Verdampfer und damit weiter dem Kompressor angeliefert wird, so daß dessen ständige Kühlung und Schmierung gewährleistet ist.
Diese Maßnahme stellt außerdem sicher, daß auch hierdurch die genannte Strecke zwischen den beiden Eckpunkten im Enthalpie-Zustandsdiagramm
fUr das Kuhlmittel so weit verlängert wird, daß bei niederen Auslaßdrucken des Verdampfers das Druckreduzierventil
eine so weitreichende Reduzierung des Druckes zu dem Kompressor hin vornehmen kann, daß dieser dann die Verdichtung des
Kuhlmittels in der reinen Dampfzone vornehmen kann.
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch
dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:
Figur 1 in einem Blockdiagramm eine Klimaanlage gemäß Erfindung,
das fUr die Klimaanlage gemäß Figur 1 geeignet ist,
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Figur 3 ein fUr das Druckreduzierventil der Klimaanlage
gemäß Figur 1 typisches Zustandsschaubild,
lastabhängigen Durchflußrate des Ausgleichsventils gemäß Figur 2 in der Klimaanlage gemäß Figur 1,
Figur 5 ein Enthalpie-Zustandsdiagramm, das fUr eine Klimaanlage der in Figur 1 gezeigten Art ohne die an dem
Ausgleichsventils verwirklichte Erfindung Gültigkeit hat und
Figur 6 das entsprechende Enthalpie-Zustandsdiagramm bei der erfindungsgemässen Klimaanlage.
Ausweislich des Blockdiagramms gemäß Figur 1 umfasst eine Klimaanlage
der hier interessierenden Ausbildung einen Kompressor 10, zu dessen Antrieb die Arbeit W beispielsweise durch die Verbrennungskraftmaschine
eines Kraftfahrzeuges aufgebracht wird. An den Kompressor 10 ist in einem geschlossenen Kuhlmittelkreislauf
ein Kondensator 12 angeschlossen, der weiter Über ein thermisches Ausgleichsventil 14 mit einem Verdampfer 16 Verbindung hat, welcher
seinerseits Über ein Druckreduzierventil 18 wieder an den Kompressor
10 angeschlossen ist. In dem Blockdiagramm der Figur 1 sind weiterhin mit den Ziffern 1 bis 5 die Stellen angedeutet, welche fUr die
Gewinnung der Eckpunkte des Enthalpie-Zustandsdiagrammes der Figuren
5 und 6 maßgebend sind, wobei gleichzeitig fUr das Schaubild der Figur 3 gilt, daß darin der durch das Druckreduzierventil 18
zwischen den Stellen 4 und 5 bewirkte Druckabfall Über dem an der
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ORIGINAL INSPECTED
Das Schaubild der Figur 3 weist also in Übereinstimmung mit den entsprechenden Darlegungen im Hauptpatent, auf welches zur Ergänzung
dieser Ausfuhrungen insgesamt verwiesen wird, insbesondere aus, daß bei höheren Auslaßdrücken des Verdampfers 16 durch das
Druckreduzierventil 18 praktisch keine nennenswerte Druckreduzierung vorgenommen wird, daß aber diese Druckreduzierung um so
stärker wird, je niedriger die AuslaßdrUcke des Verdampfers 16 werden. Die Stelle α auf der in Figur 3 gezeigten Kurve entspricht
einem hohen Auslaßdruck des Verdampfers, während die Stelle d einem niedrigen Auslaßdruck entspricht. Für den Auslaßdruck α kann das
etwa 0,35 kg/cm ausgelegt sein, während es fUr den niedrigeren
Auslaßdruck d fUr eine höhere Druckreduzierung von etwa 1,05 kg/cm4
ausgelegt ist. Aus dem Verlauf der Kurve ist dabei erkennbar, daß bei den niedrigeren Auslaßdrucken ein ziemlich rascher Anstieg der
Druckreduzierung stattfindet.
Das thermische Ausgleichsventil 14 umfasst ein Gehäuse 20 mit einem
Einlaßkanal 22 und einem Auslaßkanal 23 für das Kuhlmittel, in deren
Verbindung eine Ventilöffnung 24 ausgebildet ist, mit der eine Ventilkugel 26 fUr eine Veränderung des wirksamen Durchtrittsquerschnittes
zusammenwirkt. Das somit gebildete veränderliche Drosselorgan dieses Ausgleichsventils 14 ist durch ein Drucksignal steuerbar, das Über
eine Leitung 34 zuführbar ist, die mit einem an ihrem Ende angeordneten DruckfUhler 31 an der Stelle 4 mit der Verbindungsleitung zwischen
dem Verdampfer 16 und dem Druckreduzierventil 18 Verbindung hat. Die Steuerdruckleitung 34 mündet in eine obere Druckkammer einer Be-
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ORIGINAL INSPECTEO
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tätigungseinrichtung für den durch eine Feder 28 nach oben vorgespannten
Ventilstössel 32 ein, auf welchen der Steuerdruck unter Vermittlung einer Membrane 30 entgegen der Kraft dieser Ventilfeder
28 Übertragen wird, wodurch in Abhängigkeit von der Grosse dieses
Steuerdruckes die am Ventilstössel 32 angeordnete Ventilkugel 26 mehr oder weniger stark zum Verschliessen der Ventilöffnung 24
gebracht wird. Unabhängig von der jeweiligen Stellung der Ventilkugel 26 besteht zwischen den Kanälen 22 und 23 noch eine ständige
Verbindung Über eine parallel angeordnete Drosselstelle 36, womit
unter Hinweis auf die beiden Enthalpie-Zustandsdiagramme der Figuren 5 und 6 folgender Vorteil erreicht wird.
Das Enthalpie-Zustandsdiagramm der Figur 5 weist aus, daß bei Abwesenheit
der Drosselstelle 36 bei niederen bis niedrigsten AuslaßdrUcken des Verdampfers 16 die Strecke zwischen den Eckpunkten
3 und 4 ziemlich kurz ist, so daß die anschliessende Druckreduzierung durch das Druckreduzierventil 18 entlang der Strecke zwischen
den Eckpunkten 4 und 5 einen Endwert an der Stelle 5 erreichen lässt, der noch innerhalb der Zweiphasen-Zone der Dampfdruckkurve
für das Kühlmittel liegt. Das den Kompressor 10 zugefUhrte Druckmittel
ist folglich zu Beginn der Vedichtung teils flüssig und
teils gasförmig, wodurch der Kompressor eine höhere Arbeit leisten muß und folglich einen höheren Kraftverbrauch hat. Ist dagegen das
Ausgleichsventil 14 mit der erfindungsgemässen Drosselstelle 36 versehen, dann wird dadurch die zwischen den Eckpunkten 3 und 4 des
Enthalpie-Zustandsdiagrammes gelegene Strecke so weit verlängert, daß die durch das Druckreduzierventil 18 vorgenommene Druckreduzierung
an der Stelle 5 einen Wert erreichen lässt, der in die reine Dampfzone der Daiipdruckkurve fUr das Kuhlmittel fällt, so daß der
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ORIGINAL INSPECTED
Kompressor 10 mit entsprechend weniger Kraftbedarf die Verdich tung des Kuhlmittels vornehmen kann. Aus dem Vergleich der
beiden Zustandsdiagramme kann weiterhin geschlossen werden,
daß bei Verwirklichung der zusätzlichen Drosselstelle 36 die von dem Verdampfer absorbierte Wärme je Masseneinheit des
Kuhlmittels grosser ist als ohne Verwirklichung dieser zusätzlichen
Drosselstelle, was dem Tatbestand gleichkommt, daß bei einer vorgegebenen Wärmeabführung weniger Kuhlmittel benötigt
wird und damit in den Kompressor entsprechend weniger Arbeit hineingesteckt werden muß·
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ORIGINAL INSPECTED
Claims (3)
- - ίο -AnsprücheKlimaanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem aus einem Kompressor, einem Kondensator und einem Verdampfer gebildeten geschlossenen Kuhlmittelkreislauf, bei dem in die Einlaßleitung des Verdampfers ein mit einem für einen veränderlichen Durchsatz des Kuhlmittels eingerichteten Drosselorgan versehenes Ausgleichsventil und in der Verbindungsleitung des Verdampfers mit dem Kompressor ein noch Über eine Steuerdruckleitung mit dem Ausgleichsventil verbundenes Druckreduzierventil angeordnet sind, nach Patent . ... ..., dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsventil (14) noch mit einer zu seinem veränderlichen Drosselorgan (24, 26) parallel angeordneten und fUr einen unveränderlichen Durchsatz des Kuhlmittels eingerichteten Drosselstelle (36) versehen ist.
- 2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (36) in einem von der Ventilbohrung (24) des Drosselorgans (24, 26) abgezweigten fcweigkanal des Ausgleichsventils (14) angeordnet ist.
- 3. Klimaanlage nach den Ansprüchen 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die zu dem Ausgleichsventil (14) fuhrende Steuerdruckleitung (34) von einer bezüglich des Druckreduzierventils (18) stromabwärts gelegenen Stelle der Verbindungsleitung zu dem Verdampfer (16) abgezweigt ist.509887/0699ORIGINAL INSPECTEDLeerseite
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