DE3047368A1

DE3047368A1 - Temperatursensitives steuersystem

Info

Publication number: DE3047368A1
Application number: DE19803047368
Authority: DE
Inventors: Roger Douglas Des Plaines Ill. Close; Thomas Howard Ballwin Miss. Strang
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1980-01-14
Filing date: 1980-12-16
Publication date: 1981-09-17
Also published as: JPS56102659A; IT1135006B; ZA807992B; GB2068522A; FR2473649A1; AU6508880A; IT8119096A0

Description

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Temperatursensitives Steuersystem

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Kompressoren, genauer gesagt auf ein temperatursensitives Steuersystem, das bei Kompressoren mit variabler Verdrängung Verwendung finden kann. Die Erfindung ist speziell anwendbar bei Taumelscheibenkompressoren variabler Verdrängung, die bei Klimaanlagen von Automobilen und/oder Kühlsystemen Verwendung finden.

In der US-PS 3 959 9Θ3 ist ein gesteuerter Taumelscheibenkompressor mit variabler Verdrängung beschrieben, der ein Kapazitätssteuersystem mit einem Hauptsteuerventil umfaßt. Das Steuerventil ist mit einem Ventilelement versehen, das den Gasstrom vom Kurbelgehäuse des Kompressors zur Saugleitung steuert. Das Ventilelement wird in Ansprache auf den Druck gesteuert, der in der Rfugleitung mittels einer Membran erfühlt wird, die mit Hilfe einer Feder in die entgegengesetzte Richtung beaufschlagt wird.

ErfindungsgemäB wird ein temperatursensitives Steuersystem vorgesehen, das ein automatisches Expansionsventil und ein Bypassventil für das Kompressorkurbelgehäuse zur Steuerung der Kompressorkapazität bei Teillastbetrieb umfaBt, um auf diese Weise Verluste zu reduzieren.

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Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Kapazitätssteuersystem zu schaffen, das bei Kompressoren mit variabler Verdrängung Anwendung finden kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein temperatursensitives Steuersystem für Klimaanlagen vorzusehen, das ein automatisches Expansionsventil und ein Bypassventil für das Kompressorkurbelgehäuse umfaßt, um die Kapazität des Kompressors bei Teillastbetrieb zu regeln.

Ein anderes Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines temperatursensitiven Steuersystems, das ein Bypassventil für das Kompressorkurbelgehäuse umfaßt, das ein Gehäuse und eine Membran aufweist, die im Gehäuse so angeordnet ist, das sie auf die Temperatur des Kältemittels am Auslaß des Verdampfers anspricht.

Schließlich ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein temperatursensitives Steuersystem zur Verfügung zu stellen, das ein Bypassventil für das Kompressorkurbelgehäuse und einen temperatursensitiven Kolben umfaßt, der am Auslaß des Verdampfers angeordnet ist, um dessen Temperatur zu erfühlen und die Funktionsweise des Ventiles zu steuern.

Diese Ziele werden durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes temperatursensitives Steuersystem für Klimaanlagen erreicht, das einen Kompressor mit variabler Verdrängung, einen

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ORIGINAL INSPECTED

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Kondensator, einen Verdampfer und Leitungseinrichtungen zum Verbinden des Kompressors, Kondensators und Verdampfers zur Ausbildung eines geschlossenen Systems für die Umwälzung eines Kältemittels umfaßt. Das temperatursensitive Steuersystem weist ein automatisches Expansionsventil und eine Steuervorrichtung auf. Das automatische Expansionsventil ist zwischen den Kondensator und den Verdampfer geschaltet, um im Verdampfer einen relativ konstanten Druck aufrechtzuerhalten. Die Steuervorrichtung, die aus einem Bypassventil für das Kompressorkurbelgehäuse besteht, spricht auf die Temperatur des Kältemittels am Auslaß des Verdampfers an, um die Kapazität des Kompressors zu regeln.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeipiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben, die eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten temperatursensitiven Steuersystems ist.

In der Zeichnung ist ein temperatursensitives Steuersystem für einen Kompressor mit variabler Verdrängung in einem Kühlsystem dargestellt, das die Bezugsziffer 10 trägt. Das Kühlsystem 10 umfaßt einen Kompressor 12 mit variabler Verdrängung, vorzugsweise einen Taumelscheibenkompressor, der den Kältemitteldampf komprimiert und über die Leitung 16 einem Kondensator 14 zuführt. Das Kältemittel wird im Kondensator verflüssigt und durch die Leitung 18 einem automatischen Expansionsventil 20 zugeführt. Nachdem das Kälte»

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mittel das Expansionsventil passiert hat, strömt es durch eine Leitung 22 in einen Verdampfer 24, in dem Luft oder ein anderes Strömungsmittel, das über die Oberflächen des Verdampfers strömt, gekühlt wird. Das Kältemittel wird dann durch eine Saugleitung 26 wieder der Einlaßseite des Kompressors 12 zugeführt.

Das automatische Expansionsventil 20 spricht auf Druck an, um einen relativ konstanten Druck im Verdampfer 24 aufrechtzuerhalten. Bei dem Ventil 20 kann es sich um irgendeinen herkömmlichen Typ handeln, wie er beispielsweise in der US-PS 3 6Θ8 516 beschrieben ist. Diese Art von Ventil öffnet sich bei einem Druckabfall, damit mehr Kältemittel einströmen kann, und schließt bei Druckanstieg. Das Ventil ist desweiteren mit Einrichtungen zur Justierung des Steuerpunktes versehen, damit verschiedene Druckeinstellungen für den Verdampfer möglich sind.

Das erfindungsgemäß ausgebildete temperatursensitive Steuersystem umfaßt ein Bypassventil 28 für das Kompressorkurbelgehäuse, das ein Gehäuse 30 und eine auf Druck ansprechende Einrichtung aufweist, wie beispielsweise eine Betätigungsmembran 32, die im Gehäuse 30 angeordnet ist und getrennte Kammern 34 und 36 bildet. Ein konisches Ventilelement 38 ist mit einem Ende eines Ventilschaftes 40 verbunden, der an seinem gegenüberliegenden Ende an der Membran 32 befestigt ist. Eine Schraubenfeder 42 ist in einer Kammer

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gegen einen oberen Abschnitt des Ventilelementes 38 angeordnet und übt eine Kraft aus, wodurch das Ventilelement nach unten gedrückt wird. Das Ventilelement 38 ist oberhalb einer Öffnung 46 angeordnet, die durch innere Flanschflächen 48 gebildet ist. Die Öffnung 46 kann durch Aufwärtsbewegung des Ventilelementes 38 von den Flanschflächen 48 weg zunehmend geöffnet werden.

Um die Temperatur des Kältemittels in der Saugleitung zu erfühlen, ist eine auf Temperatur ansprechende Einrichtung, wie beispielsweise ein temperatursensitiver, mit Kältemittel gefüllter Kolben 50, am Auslaß des Verdampfers 24 montiert, der auf die Kältemitteltemperatur am Verdampferauslafl anspricht. Der Kolben 50 steht über ein Kapilarrohr 52 in Strömungsmittelverbindung mit der Kammer 34 des Gehäuses 30. Die Kammer 36 befindet sich über einBn Kanal 54 in Strömungsmittelverbindung mit dem Kurbelgehäusedruck des Kompressors, während sich die Kammer 44 üter einen Kanal 56 in Strömungsmittelverbindung mit dem Saugleitungseinlaß 26 des Kompressors 12 befindet. Somit wird durch Vertikalbewegung des Schaftes 40 und des Ventilelementes 38 die Menge des vom Kurbelgehäuse des Kompressors zum Saugeinlaß 26 übertretenden Gases gesteuert, wodurch der Kurbelgehäusedruck in Ansprache auf die Kältemitteltemperatur des Verdampfers erhöht oder erniedrigt wird, was zu einer Erhöhung oder Reduzierung des Kolbenhubs und der Kompressorver— drängung fuhrt. Eine detaillierte Beschreibung der Funktions-

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weise des Taumelscheibenmechanismus infolge von Änderungen des Kurbelgehäusedruckes ist in der US-PS 3 861 829 enthalten.

Wenn der Kompressor 12 mit einer relativ niedrigen Kapazität arbeitet, schließt das Ventilelement 38 die Öffnung 46,

mit da der Saugdruck im Kanal 56 zusammen der Expansionskraft der Feder 42 viel größer ist als der Druck an der Unterseite der Membran 34, der durch das gasförmige Kältemittel im Kolben 50 verursacht wird. Aufgrund der geschlossenen Position des Ventilelementes 38 herrscht ein erhöhter Druck im Kurbelgehäuse des Kompressors 12 vor, der einen entsprechenden minimalen Kolbenhub und somit eine minimale Verdrängung des Kompressors bewirkt. Wenn die Kältemittellast ansteigt, steigt die Kältemitteltemperatur am Verdampfer auslaß an, wodurch das Gas im Kolben 50 expandiert und höhere Drücke an der Unterseite der Membran 34 erzeugt. Dadurch wird der Ventilschaft 40 nach oben bewegt, was zu einer zunehmenden Öffnung der Öffnung 46 führt. Dies wiederum bewirkt eine Reduzierung des Kurbelgehäusedruckes, so daß die Kampressorverdrangung ansteigen und der Saugdruck im Kanal 56 absinken kann. Das automatische Expansionsventil öffnet sich in Ansprache auf den Abfall des Saugdruckes, so daß infolge der ansteigenden Last mehr Kältemittel zugeführt werden kann.

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Wenn die Forderungen der Kältemittellast befriedigt worden sind, nimmt die Temperatur des Kältemittels am Verdampferauslaß ab, so daß ein zunehmendes Schließen der Öffnung 46 bewirkt wird, das zu einem Ansteigen des Druckes im Kurbelgehäuse und somit zu einer Reduzierung des Kompressorhubes führt. Zusätzlich dazu schließt das automatische Expansionsventil infolge des ansteigenden Saugdruckes, wodurch der Kälteraittelstrom verringert wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung kann man entnehmen, daß erfindungsgemäß ein neuartiges und verbessertes temperatursensitives Steuersystem geschaffen wird, das ein automatisches Expansionsventil und ein Bypassventil für das Kompressorkurbelgehäuse zur Regulierung der Kompressor— kapazität bei Teillastbetrieb umfaßt, um auf diese Weise Verluste zu reduzieren. Desweiteren weist das temperatursensitive Steuersystem einen temperatursensitiven Kolben auf, der am Auslaß des Verdampfers montiert ist, um dessen Temperatur zu erfühlen.

Im vorstehenden wurde eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dies soll jedoch nicht ausschließen, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen der Erfindung möglich sind und äquivalente Teile für Teile derselben verwendet werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Zusätzlich können viele Variationen durchgeführt werden, um die Lehre der Erfindung

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an eine spezielle Situation oder ein spezielles Material anzupassen. Die Erfindung ist daher nicht auf die beschriebene spezielle Ausführungsform beschränkt, sondern umfaßt alle möglichen Ausführungsformen, die unter die Patentansprüche fallen.

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Claims

BORG-WARNER CORPORATION
200 South Michigan Avenue
Chicago, Illinois 60604
V.St.A.

M-5357 11. Dezember 1980

Patentansprüche

j.) Klimaanlage mit einem Kompressor variabler Verdrängung, einem Kondensator, einem Verdampfer und Leitungseinrichtungen zum Verbinden des Kompressors, Kondensators und Verdampfers zur Ausbildung eines geschlossenen Systems für die Umwälzung eines Kältemittels, gekennzeichnet durch ein temperatursensitives Steuersystem mit einem automatischen Expansionsventil (20), das zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer vorgesehen ist, um im Verdampfer einen relativ konstanten Druck aufrechtzuerhalten, und einer Steuereinrichtung (28), die auf die Temperatur des Kältemittels am Auslaß des Verdampfers anspricht, um die Kapazität des Kompressors zu steuern.
2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (28) ein Bypassventil (28) für das Kompressorkurbelgehäuse umfaßt, das ein Gehäuse (30) und eine auf Druck ansprechende Einrichtung (32) aufweist, die ira Gehäuse angeordnet ist.

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3. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung [28) einen temperatursensitiven Kolben (50) umfaßt, der am Auslaß des Verdampfers montiert ist, um die Temperatur desselben zu erfühlen.
4. Klimaanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Druck ansprechende Einrichtung eine Membran (32) umfaßt.
5. Klimaanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypassventil (2B) desweiteren eine Öffnung (40) umfaßt, die zunehmend geöffnet wird, um den Kurbelgehäusedruck im Kompressor zu reduzieren und somit die Kompressorverdrängung zu erhöhen.

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