DE3441251C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Expansionsventil für leicht verdampfbare Flüssigkeiten, insbesondere Expansionsventil für Kälteanlagen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Ventil dieser Art (DE-OS 30 45 892) ist das Verschlußstück des Ventils mit Hilfe eines Ven­ tilstößels gegen die Kraft einer Rückstellfeder vom Ventilsitz abhebbar. Auf die dem Ventilsitz abgewandte Seite des Verschlußstücks wirkt ein napfförmiger Kolben, der in die zylindrische Bohrung einer die Rückstellfeder abstützenden Stellschraube greift. Die so gebildete Dämp­ fungskammer ist über eine Drosselbohrung im napfförmigen Kolben und/oder über den Ringspalt zwischen Kolben und zylindrischer Bohrung und/oder über eine Drosselnut an der Außenseite des Kolbens oder der Innenseite der zylin­ drischen Bohrung mit dem Eingangsraum des Ventils verbun­ den. Die Dämpfungskammer ist vom Ventilsitz durch diesen Eingangsraum getrennt. In dem auf der gegenüberliegenden Seite des Ventilsitzes befindlichen Ausgangsraum tritt eine Teilverdampfung der Flüssigkeit auf, aufgrund deren dem umgebenden Gehäuse Wärme entzogen wird.

Dieses Flüssigkeitsventil hat den Vorteil, daß die Bewe­ gung des Verschlußstücks gedämpft oder gebremst erfolgt, weil bei einer Vergrößerung oder Verkleinerung des Volu­ mens der Dämpfungskammer Flüssigkeit über die Drossel zwischen Dämpfungskammer und Eingangsraum strömen muß. Insbesondere bei Kälteanlagen kann auf diese Weise er­ reicht werden, daß das Ventil nicht in Resonanz mit vom Kompressor verursachten Druckimpulsen schwingt und Vibra­ tionsgeräusche entstehen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß dieselbe Flüssigkeit, die das Ventil durch­ strömt, auch für die Zwecke der Dämpfung herangezogen wird. Während Ventile für normale Flüssigkeit dieser Art einwandfrei funktionieren, haben sich bei Ventilen für leicht verdampfbare Flüssigkeiten Schwierigkeiten gezeigt. Insbesondere trat zeitweise ein teilweiser oder vollstän­ diger Ausfall der Dämpfungswirkung auf.

Es ist ferner ein Expansionsventil bekannt (US-PS 44 48 038), das von einem Elektromagneten betätigt wird und dessen Verschlußstück eine zum Erregerstrom propor­ tionale Lage einnimmt. Ein Tauchanker bewegt sich in einer durch einen Stopfen verschlossenen Hülse im Innern der Erregerspule. Der Hülseninnenraum ist über einen Kanal mit dem Eingangsraum des Ventils verbunden. Der Ausgangsraum befindet sich zwischen dem Ventilsitz und der Hülse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs beschriebenen Art, insbesondere für leicht verdampfbare Flüssigkeiten, derart weiterzubilden, daß die Dämpfungskammer zur Sicherstellung der Dämpfungs­ wirkung gut gekühlt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Diese Ausgestaltung beruht auf der Überlegung, daß beim Vergrößern des Volumens der Dämpfungskammer in dieser eine Druckabsenkung erfolgt. Wenn die Temperatur der leicht verdampfbaren Flüssigkeit auf der Eingangsseite des Ventils nur geringfügig unterhalb des Siedepunkts liegt, führt diese Druckabsenkung zu einer teilweisen Verdampfung, wodurch die Dämpfungswirkung erheblich herab­ gesetzt wird oder sogar vollständig aufhört. Da die be­ schriebenen Verhältnisse von der Temperatur der eingangs­ seitigen Flüssigkeit abhängen, und diese wiederum häufig von der Umgebungstemperatur beeinflußt ist, erklärt es sich, daß in zahlreichen bekannten Fällen die Dämpfungs­ wirkung nicht immer, sondern nur zeitweise beeinträchtigt war.

Wendet man dagegen die beanspruchte direkte Kühlung der Dämpfungskammer an, so ist sichergestellt, daß die Flüs­ sigkeit in der Dämpfungskammer eine so niedrige Temperatur hat, daß auch bei einer Druckabsenkung infolge Volumenver­ größerung dieser Dämpfungskammer keine Verdampfung er­ folgt. Damit ist die Dämpfungswirkung auf Dauer sicherge­ stellt. Besonders vorteilhaft ist hierbei, daß die Kühlung durch die leicht verdampfbare Flüssigkeit selbst erfolgt, so daß hierfür kein größerer Aufwand erforderlich ist. Da die Kühlung entlang der Dämpfungskammer erfolgt, ergibt sich ein intensiver Wärmeübergang.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 2 ergeben sich gerade Kanäle, die leicht herstellbar sind.

Die Weiterbildung nach Anspruch 3 ermöglicht es, daß die Dämpfungskammer auch über den geschlossenen Boden der Hülse gekühlt wird. Durch Wahl des Hülsenmaterials und der Wandstärke der Hülse bzw. ihres Bodens läßt sich daher der Wärmeübergang verbessern.

Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 4 ergibt sich eine besonders einfache Konstruktion. Die Hülse wird im Be­ reich der radialen Erweiterung unmittelbar gekühlt, was wegen der dünnen Hülsenwandung einen guten Kühleffekt mit sich bringt.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 5 gibt die Spule des Magnetventils im Betrieb Heizleistung ab, wodurch die Dämpfungskammer durch Erwärmung besonders gefährdet ist. Trotzdem tritt keine Einschränkung der Dämpfung auf, weil eine ausreichende Kühlung der Dämpfungskammer gewährleistet ist. Gerade bei Magnetventilen ist eine solche Dämpfung wichtig. Bei häufigen Aus- und Einschal­ tungen können die Schaltgeräusche stark reduziert werden. Ferner werden in Kälteanlagen Pulsationen (Schläge) in der Flüssigkeitsleitung zwischen Kondensator und Expan­ sionsventil vermieden. Außerdem wird die Lebensdauer des Magnetventils erheblich verlängert.

Die konstruktive Ausgestaltung nach Anspruch 6 empfiehlt sich, weil man ein platzsparend aufgebautes, aber trotz­ dem sämtliche Funktionen einwandfrei erfüllendes Ventil erhält.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ventil gemäß der Erfindung entlang der Linie A-A der Fig. 2 und

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Spulengehäuse gemäß der Linie B-B der Fig. 1.

Das veranschaulichte Ventil weist ein Gehäuse 1 mit einem Eingangsstutzen 2 und einem Ausgangsstutzen 3 auf. Das Ventilgehäuse 1 besteht aus einem napfförmigen Boden 4 und einem Spulengehäuse 5, die beide aus magnetisch lei­ tendem Material bestehen und längs der Fuge 6 miteinander verbunden sind. Das Spulengehäuse 5 weist eine einseitig offene Ringnut 7auf, die eine Magnetspule 8 auf ihrem Träger 9 aufnimmt. Die nicht veranschaulichte Zuleitung wird über eine Öffnung 10 zugeführt.

Die dem Ausgangsstutzen 3 gegenüberliegende Seite des Spulengehäuses 5 ist durch eine Trennplatte 11 aus magne­ tisch nicht leitendem Material abgedeckt, die eine zen­ trische Öffnung 12 zur Aufnahme einer Hülse 13 mit ge­ schlossenem Boden 14 und daneben einen Stutzen 15 trägt, der einen Ventilsitz 16 und eine Drosselstelle 17 bildet. Trennwand 11 und napfförmiger Boden 4 bilden zusammen einen Eingangsraum 18, in welchem sich auch ein ringför­ miges Sieb 19 befindet. Die Trennwand 11 ist mit dem Gehäuse 5 und der Hülse 13 dichtend verschweißt.

Im Eingangsraum 18 ist ein Verschlußstück 20 angeordnet, das mit dem Ventilsitz 16 zusammenwirken kann, durch eine Rückstellfeder 21 belastet ist und mit einer mittig am napfförmigen Boden 4 angebrachten Magnetfläche M zusam­ menzuwirken vermag. Das Verschlußstück 20 ist mit einem Tauchanker versehen, der in die Hülse 13 eingreift, wobei ein Ringspalt 23 verbleibt.

Im Betrieb bildet die Hülse 13 eine Dämpfungskammer 24 und der Tauchanker einen Dämpfungskolben 22. Über den Ringspalt 23 steht diese Dämpfungskammer 24 mit dem Ein­ gangsraum 18 in Verbindung. Bei einer Hin- und Herbewe­ gung des Dämpfungskolbens 22 wird das Volumen der Dämp­ fungskammer 24 vergrößert und verkleinert, wobei jeweils Flüssigkeit aus dem Eingangsraum angesaugt oder in diesen zurückgedrückt wird.

Das Spulengehäuse weist einen axialen Durchgang 25 auf, der einen zylindrischen Abschnitt 26 und zwei radiale Erweiterungen besitzt, welche Kühlkanäle 27 und 28 bil­ den. In den zylindrischen Abschnitt 26 ist die Hülse 13 eingesteckt. Der Kühlkanal 28 liegt in der Verlängerung der Drosselstelle 17. Insgesamt ergibt sich daher ein zusammenhängender Kühlraum 29, der die Kanäle 27 und 28 sowie das außerhalb des Bodens 14 liegende Ende des zylindrischen Abschnitts 26 umfaßt.

Bei Erregung der Spule 8 wird das Verschlußstück 20 gegen die Kraft der Feder 21 an die Magnetfläche M angezogen. Dies geschieht unter Vergrößerung des Volumens der Dämp­ fungskammer 24. Der Druck in dieser Kammer sinkt ab, und es wird Flüssigkeit aus dem Eingangsraum 18 über den Ringspalt 23 angesaugt. Entsprechend langsam öffnet das Ventil. Es gelangt dann Flüssigkeit über die Drossel­ stelle 17 in den Kühlraum 29. Da dort ein niedrigerer Druck herrscht, verdampft die Flüssigkeit teilweise und kühlt damit die Dämpfungskammer. Demzufolge hat die Flüs­ sigkeit in der Dämpfungskammer eine ausreichend niedrige Temperatur, so daß sie trotz Druckabsenkung nicht ver­ dampft. Die gleiche Dämpfungswirkung ergibt sich auch beim Abschalten der Spule 8, wenn das Verschlußstück unter der Wirkung der Rückstellfeder 21 in die Schließ­ stellung gebracht wird.

Statt der veranschaulichten radialen Erweiterungen können die Kühlkanäle 27 und 28 im Gehäuse 5 auch durch Axial­ bohrungen an der Außenseite der Dämpfungskammer 24 gebil­ det werden, über die die Flüssigkeit unter teilweiser Verdampfung zum Stutzen 3 geleitet wird.

Claims (6)

1. Expansionsventil für leicht verdampfbare Flüssigkei­ ten, insbesondere für Kälteanlagen, dessen Drossel­ stelle 17 durch ein Verschlußstück absperrbar und mit Hilfe eines elektrisch betätigten, federbelasteten Ventilstößels betätigbar ist, mit einer Vorrichtung zum Dämpfen der Bewegung des Ventilstößels, die eine etwa zylindrische Dämpfungskammer, einen in diese eingreifenden, mit dem Verschlußstück verbundenen Dämpfungskolben und mindestens einen Drosselkanal (23) zwischen der Eingangsseite des Ventils und der Dämpfungskammer aufweist, und mit einem zwischen Drosselstelle und Ventilausgang angeordneten Kühlraum, in dem ein Teil der Flüssigkeit verdampft, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlraum (29) mindestens einen Kühlkanal (27, 28) aufweist, der sich in wärme­ leitender Verbindung entlang der Dämpfungskammer (24) erstreckt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Kühlkanal (27, 28) parallel zur Dämpfungskammerachse verläuft.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungskammer (24) durch eine Hülse (13) gebildet ist, die einen geschlossenen Boden (14) hat, und daß der Kühlraum (29) sich auch noch an der Außenseite des Bodens erstreckt.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungskammer (24) durch eine Hülse (13) gebildet ist, die in einen axialen Durchgang (25) eines Gehäuses (5) gesteckt ist, daß der axiale Durchgang zylindrisch ist und mindestens in der Verlängerung der exzentrisch angeordneten Drosselstelle (17) eine radiale Erweiterung zur Bil­ dung des Kühlkanals (28) besitzt.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil als Magnetventil aus­ gebildet und dessen Tauchanker der Dämpfungskol­ ben (22) ist und daß der mindestens eine Kühlkanal (27, 28) im Spulengehäuse (5) ausgebildet ist.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Verschlußstück (20) gegenüberliegenden Seite des Spulengehäuses (5) ein Ausgangsstutzen (3) vorgesehen ist.