DE2619413A1 - Thermostatisch betaetigte regelanordnung fuer eine 4-leiter-klimaanlage - Google Patents
Thermostatisch betaetigte regelanordnung fuer eine 4-leiter-klimaanlageInfo
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Description
Thermostatisch betätigte Regelanordnung für eine 4-Leiter-Klimaanlage
Die Erfindung bezieht sich auf eine thermostatisch betätigte
Regelanordnung für eine 4-Leiter-Klimaanlage, mit einem Wärmeventil, einem Kälteventil, einer Fühlvorrichtung und einer
gemeinsamen Sollwert-Einstellvorrichtung, wobei als Ausdehnungsund Übertragungsmedium eine Flüssigkeit dient.
Es ist eine Regelanordnung dieser Art bekannt, bei der das Wärmeventil
den Zufluß eines Heizmediums und das Kältemittel den Zufluß eines Kühlmittels zu einer Wärmeaustauscher-Einheit der Klimaanlage
steuert. Die Arbeitselemente beider Ventile sind Teile je eines eigenen thermostatischen Systems, das außer dem Arbeitselement
einen Fühler und einen veränderbaren Sollwert-Einstellraum hat. Die beiden Fühler sind nebeneinander angeordnet und daher derselben
Temperatur ausgesetzt. Die Einstellvorrichtungen für die veränderbaren Räume sind über ein Getriebe miteinander gekuppelt und
werden mittels eines gemeinsamen Sollwert-Einstellknopfes gegensinnig verstellt. Um eindeutige Kegelverhältnisse zu erzielen,
muß bei allen Sollwert-Einstellungen zwischen derjenigen Temperatur, bei der das Wärmeventil schließt, und derjenigen Temperatur,
bei der das Kälteventil Öffnet, ein nachstehend als "Totzone" bezeichneter Abstand vorhanden sein. Dieser läßt sich dadurch
erzielen, daß die beiden veränderlichen Sollwert-Einstellräume je für sich justiert und dann erst miteinander gekuppelt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermostatisch betätigte Regelanordnung für eine 4-Leiter-Klimaanlage der eingangs
beschriebenen Art anzugeben, die mit einer geringeren Anzahl von
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Bauelementen auskommt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Arbeitselemente beider Ventile, ein gemeinsamer Fühler und ein
gemeinsamer, veränderbarer Raum der Einstellvorrichtung miteinander zu einem einzigen thermostatischen System verbunden sind,
dessen Füllung unter Betriebsdruck elastisch nachgibt,und daß das Verschlußstück mindestens eines der beiden Ventile durch
eine vorzugsweise einstellbare Totzonenfeder in Schließrichtung belastet ist.
Bei einer solchen Regelanordnung hält die Totzonenfeder das Verschlußstück des einen Ventils so lange geschlossen, bis nicht
nur das andere Ventil geschlossen hat, sondern darüber hinaus durch elastisches Nachgeben der Füllung des thermostatischen
Systems eine ausreichend große Kraft entstanden ist, welche die Kraft der Totzonenfeder überwindet. Um innerhalb der Füllung
derartige elastische Rückstellkräfte zu erzeugen, ist ein weiterer Temperaturanstieg erforderlich. Innerhalb dieses Temperaturbereichs
sind beide Ventile geschlossen; es ergibt sich also eine Totzone. Die Größe der Totzone läßt sich durch Einstellung
der Totzonenfeder verändern. Durch diese Maßnahme ist es möglich, auf ein zweites thermostatisches System zu verzichten,
also einen Fühler, einen veränderbaren Raum der Einstellvorrichtung und die zugehörigen Kapillarrohre einzusparen.
Vorzugsweise steht die Achse der einstellbaren Totzonenfeder in einem Winkel zur Achse des Arbeitselements und beide sind
über einen Winkelhebel miteinander gekuppelt. Auf diese Weise ist das Arbeitselement zum Zwecke des Austausche und die Feder
zum Zwecke der Einstellung bequem zugänglich.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß beide Ventile Verschlußstücke haben, die sich mit steigender
Druckbelastung gegen einen Ventilsitz anlegen, daß das Arbeitselement des Wärmeventils direkt und das Arbeitselement des
Kälteventils unter Zwischenschaltung einer Bewegungs-Umkehrvorrichtung
auf das zugehörige Verschlußstück wirken und daß
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die Umkehrvorrichtung eine einstellbare Schließfeder aufweist, die als Totzonenfeder bemessen ist.
Es ist zwar bereits bekannt, daß man ein Ventil bei direkter Belastung durch das Arbeitselement als Wärmeventil und dasselbe
Ventil bei Verwendung einer zwischengeschalteten Bewegungs-Umkehrvorrichtung mit einstellbarer Schließfeder als Kälteventil
benutzen kann. Im vorliegenden Fall werden jedoch ein derart aufgebautes Wärmeventil und ein derart aufgebautes Kälteventil
von einem gemeinsamen thermostatischen System gesteuert, wobei
die Schließfeder zusätzlich als Totzonenfeder bemessen ist.
Die einfachste Möglichkeit, eine elastisch nachgiebige Füllung zu erzielen, besteht darin, daß die Ausdehnungsflüssigkeit selbst
elastisch ist. Für den vorliegenden Zweck reichen die Elastizitätseigenschaften zahlreicher bekannter Ausdehnungsflüssigkeiten
aus. Bevorzugt wird beispielsweise Toluol.
Eine andere Möglichkeit, die statt dessen oder in Verbindung mit einer elastischen Ausdehnungsflüssigkeit verwendet werden kann,
besteht darin, daß das thermostatische System einen Ausweichraum mit einer Wand aufweist, die aus einer definierten Ruhelage
elastisch nach außen verformbar ist. Insbesondere kann die Wand durch eine Ausweichfeder belastet sein.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Wärmeventil, Kälteventil und Einstellvorrichtung einer erfindungsgemäßen Regelanordnung, teilweise
im Schnitt und
Fig. 2 eine Regelanordnung in abgewandelter Form und schematischer Darstellung.
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In Fig. 1 ist eine Sollwert-Einstellvorrichtung 1 veranschaulicht,
deren im Volumen veränderbarer Raum 2 über drei Kapillarrohre 3, 4 und 5 mit dem Innenraum eines nicht veranschaulichten
Fühlers 6, dem Arbeitselement 7 eines Wärmeventils 8 bzw. dem Arbeitselement 9 eines Kälteventils 10 verbunden ist. Das hierdurch
gebildete thermostatische System ist mit einer Ausdehnungsflüssigkeit gefüllt, die eine gewisse Elastizität aufweist. Als
Beispiel sei Toluol genannt, das bei einer Temperatur von 20 bis 300C eine Dehnzahl von 0,88 χ 10 cm2/kp hat.
Der veränderbare Raum 2 ist durch einen mit einem Gehäuse 11 verbundenen Napf 12 und einen Wellrohrbalg 13 begrenzt. Dessen
Boden ist mit einem Gewindestutzen 14 versehen, über den ein
hohler Schaft 15 mit Innengewinde greift, der mit Hilfe eines Drehgriffes 16 drehbar ist, um die axiale Länge des Balges 13
und damit die Größe des Raumes 2 zu verändern. Eine Überdruckfeder 17 stützt sich am nicht veranschaulichten Ende am Gehäuse
ab und liegt mit dem anderen Ende an einem Widerlager 18 an, das über eine drehfest gehaltene Brücke 19 kraftschlüssig mit
einem Kragen des hohlen Schafts 15 verbunden ist. Wenn im
thermostatischen System so hohe Drücke auftreten, daß die verhältnismäßig große Vorspannung der Überdruckfeder 17 überwunden
wird, kann sich der Raum 2 entsprechend vergrößern.
Das Wärmeventil 8 besitzt ein Ventilgehäuse 20 mit einem oberen Wulst 21, auf dem ein Aufsatz 22 mittels eines Spannbandes 23
aufgeklemmt ist. Das Arbeitselement 7 besitzt einen Schaft 24, an welchem ein Stift 25 unter dem Einfluß einer nicht veranschaulichten
Feder anliegt. In der veranschaulichten Stellung ist der Stift 25 so weit einwärts gedrückt, daß das Verschlußstück
auf seinem Sitz aufsitzt.
Das Kälteventil 10 weist ein Ventilgehäuse 26 auf, das mit dem Ventilgehäuse 20 identisch ist. Auf dessen Wulst 27 ist ein
Aufsatz 28 mittels eines Spannbandes 29 befestigt, der das Arbeitselement 9 enthält. Dessen Schaft 30 wirkt jedoch nicht
direkt auf den Stift 31 des Ventilgehäuses 26, sondern unter
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Zwischenschaltung einer Bewegungs-Umkehrvorrichtung 32. Diese weist einen Winkelhebel 33 und einen Schaft 34 auf, der am Stift
31 angreift und durch eine Totzonenfeder 35 in Schließrichtung belastet ist. Diese Feder stützt sich einerseits an einem am
Schaft 34 befestigten Widerlager 36 und andererseits an einer Schraube 37 ab, die in einem Gewinde 38 des Aufsatzes 28 versohraubbar ist.
In Fig. 2 werden für die entsprechenden Teile dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet. Zusätzlich sind die beiden
Verschlußstücke 39 und 40 des Wärme- und Kälteventils sowie die
zugehörigen Öffnungsfedern 41 und 42 dargestellt. Des weiteren erkennt man, daß an das thermostatisch· System ein Ausweichravui
43 mit einer Wand 44 angeschlossen ist, die durch eine Ausweichfeder 45 belastet ist. Diese drückt die Wand 44 normalerweise
gegen einen Anschlag an der festen Wand 46 und ist mit ihrem anderen Ende an einer Schraube 47 abgestützt«
Damit ergibt sich folgende Funktionsweise. Wenn der zu klimatisierend· Raum die Sollwert-Temperatur hat, sind beide Ventile
und 10 geschlossen, wie es Fig. 2 zeigt. Sinkt dl· Temperatur,
so verringert sich das Volumen der Ausdehnungsflüssigkeit und das Wärmeventil 8 öffnet. Steigt die Temperatur nun wieder, so
schließt das Wärmeventil 8; das Kälteventil 10 kann aber noch nicht öffnen, da zunächst die Vorspannung der Totzonenfeder
überwunden werden muß, was einen Druckanstieg im thermostatischen System erfordert. Dieser Druckanstieg ergibt sich, wenn die
Fühlertemperatur weiter wächst. Denn die sich ausdehnende Flüssigkeit erfährt eine Volumenvergrößerung, diese verlagert die
bewegliche Wand 44 und spannt die Ausweichfeder 45; hierdurch entsteht im thexmostatischen System ein wachsender Druck* Sobald
die Vorspannung der Totzonenfeder 35 überwunden ist» Öffnet das
Kälteventil 10. Durch Verstellen der Vorspannung der Totzonenfeder 35 mittels der
< Schraube 37 kann die QrOSe der Totzone verändert werden. Diese Verhältnisse bleiben auch erhalten,
wenn mittels der Einstellvorrichtung 1 der Sollwert verstellt wird.
Xn sehr vielen Füllen ist es Jedoch nicht erforderlich, «inen
Äuswelchraum 43 vorzugehen, da die AusdehnungsflUssigkeit «in·
ausreichende eigene Slastizitftt hat und daher bei einer Temperaturerhöhung in einen thermostatisch·«. Syatea vorgegebenen
Volumen· eine Rückstellkraft erzeugt, dia «chlieBlich dia
Vorspannung der Totxonsnfedar 35 Überwindet.
Zn die Berechnung geht nicht nur dar Druck la theraostatischen
Syetea und die Kraft der Totsoaanfedar 35 «in» sondern auch dar
Druck des Wäraesittels oder Kälteaittela auf die Verschlußstücke
39 bsv· 40 und die elastische Kraft dar Federrohrealgen in dan
Arbeitseleeenten 7 und 9. All diese Werte sind aber kai Einstellung der Totzone durch die Totzonenfeder 35 berücksichtigt.
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Leerseite
Claims (6)
1.)Thermostatisch betätigte Regelanordnung für eine 4-Leiter-Klimaanlage,
mit einem Wärmeventil, einem Kälteventil, einer Fühlvorrichtung und einer gemeinsamen Sollwert-Einstellvorrichtung,
wobei als Ausdehnungs- und Übertragungsmedium eine Flüssigkeit dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitselemente (7, 9) beider Ventile (8, 10), ein gemeinsamer
Fühler (6) und ein gemeinsamer, veränderbarer Raum (2) der Einstellvorrichtung (1) miteinander zu einem einzigen thermostatischen
System verbunden sind, dessen Füllung unter Betriebsdruck elastisch nachgiebt, und daß das Verschlußstück
(40) nebst zugehörigem Arbeitselement (9) mindestens eines der beiden Ventile durch eine Totzonenfeder (35) in
Schließrichtung belastet ist.
2. Regelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Totzonenfeder (35) einstellbar ist.
3. Regelanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der einstellbaren Totzonenfeder (35) in einem
Winkel zur Achse des Arbeitselements (9) steht und beide über einen Winkelhebel (33) miteinander gekuppelt sind
(Fig. 1).
4. Regelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß beide Ventile (8, 10) Verschlußstücke
(39, 40) haben, die sich mit steigender Druckbelastung gegen einen Ventilsitz anlegen, daß das Arbeitselement (7) des
Wärmeventils (8) direkt und das Arbeitselement (9) des Kälteventils (10) unter Zwischenschaltung einer Bewegungs-Umkehrvorrichtung
(32) auf das zugehörige Verschlußstück wirken und daß die Umkehrvorrichtung eine einstellbare
Schließfeder (35) aufweist, die als Totzonenfeder bemessen ist.
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5. Regelanordnung nach einea der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet» dad die AusdehnungsflUssigkeit selbst
elastisch ist«
6. Regelanordnung nach eines der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet» daß das thersostatische Systeat einen Aueweichrau· (43) ait einer Wand (44) aufweist, die aus einer
definierten Ruhelage elastisch nach außen verformbar ist.
7· Regelanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
dad die Wand (44) durch eine Ausweichfeder (45) belastet ist.
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