DE3507221A1

DE3507221A1 - Thermisches ausdehnungsventil mit schwingungsdaempfungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3507221A1
Application number: DE19853507221
Authority: DE
Inventors: Charles D. Lake Forest Ill. Orth; Robert J. Addison Ill. Torrence
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1984-03-05
Filing date: 1985-03-01
Publication date: 1985-09-05
Also published as: IT8519485A0; IT1183337B; BR8501030A; AU3793485A; FR2560662A1; US4542852A

Description

35C-7221

W. 29545/85 20/as

The Singer Company, Stamford, Connecticut (V, St.A.)

Thermisches Ausdehnungsventil mit Schwingungsdämpfungsvorrichtung .

Die Erfindung bezieht sich auf thermostatische Ausdehnungsventile und insbesondere auf eine Schwingungsdämpfungseinrichtung, um zu verhindern, daß innere Ventilteile in ResonanzSchwingung während des Arbeitens geraten.

Thermostatische Ausdehungsventile werden in Klimaeinrichtungen und Kühlsystemen eingesetzt, um die Kühlmittelströmung zum Verdampfer unter verschiedenen Wärmelastbedingungen zu steuern. Ein typischer Aufbau eines Ventils dieser Art ist in der US "E>S 3 537 645 gezeigt. Bei einem solchen Aufbau wird für gewöhnlich eine Kugel und ein Kissen verwendet, ein Schubzapfen und ein Gleitzapfen, welcher zwischen einem Diaphragma, einer Membrane und einer Feder angeordnet ist. Das Feder-Massen-System ist zwangsläufig untergedämpft und demzufolge empfänglich für Resonanzschwingungen, die durch Druckimpulse vom Kompressor her entstehen.

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Die resultierende Resonanz würde bewirken, daß das Ventil sich öffnet und schließt, wodurch Druckstöße stromabwärts vom thermostatischen Ausdehnungsventil verstärkt werden. Unter bestimmten Bedingungen würde das System in den eigenen Resonanzbereich geraten und ein unerwünschtes hörbares Geräusch erzeugen.

Ein bekannter Versuch zur Unterdrückung des Geräusches bei derartigen Systemen bestand darin, sogenannte Muffler in das System einzusetzen. Diese wurden üblicherweise in dem Saug- oder Auslaßrohr am Kompressor eingesetzt. Diese Maßnahme löste jedoch nicht immer die Geräuschprobleme in den Systemen und hat darüberhinaus zu beträchtlichen Kosten des Systems beigetragen. Eine weitere bekannte Methode zur Lösung des Problems bestand darin, den Aufbau des Hochdruckrohrsystems zwischen dem Empfänger und dem Ventil zu verändern. Dies be-

wirkte eine Verschiebung der Resonanzfrequenz des Rohrsystems und erschwerte die Ventilschwingung, die das Rohrleitungssystem in die Resonanz zwang. Insgesamt gesehen handelte es sich hierbei um einen Versuch-Fehler-Vorgang, der sich nicht immer als wirksam erwies.

Ein Zweck der Erfindung besteht daher darin, eine billige und wirksame Einrichtung zur Schwingungsdämpfung in thermostatischen Ausdehnungsventilen zu schaffen.

Erreicht wird dies durch ein Ventil gemäß den Ansprüchen.

Die vorangehend geschilderten Ziele wurden mit einem Ventil gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß in einem thermostatischen Ausdehnungsventil ein Ventilkörper und ein Ventilantriebsmechanismus verwendet wurden, welcher verschiebbar im Ventilkörper befestigt wurde, wobei zusätzlich eine Schwingungsdämpfungseinrichtung vorgesehen wurde, um den Antriebsmechanismus zu dämpfen, welcher seinerseits zwischen-

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gesetzt wurde zwischen den Ventilkörper und den Antriebsmechanismus, um zwischen diesen Teilen eine konstante Kraft anzulegen, deren Richtung normal zur Bewegungs- bzw. Verschiebungsbewegung des Antriebsmechanismus gerichtet ist. 5

Nach einem Merkmal der vorliegenden Erfindung weist die Kraftanlegeeinrichtung einen ringförmigen Teil auf, der fest an dem einen der beiden Teile, dem Ventilkörper oder dem Antriebsmechanismus, befestigt worden ist, wobei der Teil eine Mehrzahl von Fingern ausweist, die sich in der Richtung der Verschiebungsbewegung erstrecken und in Kraftanlegekontakt mit dem anderen Teil, dem Ventilkörper oder dem Antriebsmechanismus, vorgespannt sind.

Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Kraftanlegeeinrichtung aus einem einstückigen Teil aus Federmetall gebildet, wobei die Finger die Vorspannkraft erzeugen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Figur 1 ist eine Längsquerschnittsansicht eines Ausdehnungsventils gemäß der Erfindung, wobei schematisch ein Kühlsystem gezeigt ist.

Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die Schwingungsdämpfungseinrichtung, die sich in dem Ventil nach Fig. 1 befindet. Figur 3 ist eine Querschnittsansicht gemäß 3-3 j__n Fig. Figur 4 ist eine vergrößerte Darstellung eines Teiles des in Fig. 1 gezeigten Ventils, welches die Installation einer zweiten Ausführungsform einer Schwingungsdämpfungseinrichtung gemäß der Erfindung zeigt.

Figur 5 ist eine Draufsicht auf die in Fig. 4 gezeigte Schwingungsdämpfungseinrichtung.

Figur 6 ist eine Querschnittsansicht nach 6-6 der Fig.

Figur 7 ist eine vergrößerte Teilansicht des in Fig. 1

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gezeigten Ventils, welches die Installation einer dritten Ausführungsform einer Schwingungsdämpfungseinrichtung gemäß der Erfindung zeigt.

Figur 8 ist eine Draufsicht auf die Schwingungsdämpfungseinrichtung nach Fig. 7.

Figur 9 ist eine Querschnittsansicht gemäß ⁹~⁹ der Fig. 8.

In Fig. 1 ist ein Ventilkörper 10 gezeigt, dessen unterer Teil mit einem Einlaß 12 und einem Auslaß 14 versehen ist, die durch

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einenTrennungwoneinander getrennt sind, wobei durch den Einlaß 16 eine Zufuhr von Kühlmittel in den Raum oberhalb der Trennwand möglich ist. Das Ventil 18 ist ein Kugelsitzventil, welches mit einem Sitz 20 zusammenwirkt, um die Strömung vom Einlaß 12 zum Auslaß 14 zu steuern. Die Kugel 18 ist auf einer Kappe 22 zentriert angeordnet, welche in die Ventilschließrichtung durch eine Feder 24 vorgespannt ist, welche ihrerseits zwischen der

ι Kappe 22 und einem Justierstöpsel 26 zusammengedrückt ist, der wiederum in das Ende des Ventilkörpers 10 eingeschraubt ist und

>* einstellbar ist, um die Federkraft zu verändern. Ein O-Ring 28 dichtet die Verbindung zwischen dem Einstellstöpsel 26 und dem

* Ventilkörper 10 ab.

Das Ventil 18 wird durch einen Schubstößel 30 betätigt, welcher seinerseits durch einen Membrangleitzapfen 32 betätigt wird, der an dem Membrankissen 34 befestigt ist und ein Ende aufweist, welches durch das Kissen 34 und die Membran 36 hindurchgeht, um eine Verbindung mit der Kopfkammer 38 herzustellen. Der Zapfen 30 weist eine enge Gleitpassung in der Bohrung 40 auf, um Leckagen längs dieses Teiles auf ein Minimum zu verringern, da eine derartige Leckage einen sogenannten By-Pass darstellen würde. Eine O-Ringdichtung 43 dichtet gegen Leckage, zwischen dem Zapfen 32 und der Innenseite einer Buchse 62 ab.

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Im oberen Teil des Ventilkörpers 10 ist eine Rückführleitung vorgesehen, die einen Einlaß 42 aufweist, der mit dem Auslaß des Verdampfers E verbunden ist, wobei ein Auslaß 44 mit dem Einlaß des Kompressors C verbunden ist. Es sei bemerkt, daß - wie üblich - der Ausgang des Kompressors C in den Kondensor κ geleitet wird und daß von dort der Empfänger R gespeist wird, welcher mit dem Einlaß 12 des Ventilkörpers 10 verbunden ist. Der Druck in der Rückführleitung kann mit der Kammer 46 kommunizieren, und zwar unterhalb der Membran 36 über die Öffnung 48 in der oberen Wandung des Ventilkörpers Die Membran 36 ist zwischen einem domförmigen Kopfteil 54 befestigt, wobei ein Stützdeckel 50 in das obere Ende des Ventilkörpers 10 eingeschraubt ist und in bezug auf diesen vermittels eines O-Ringes 52 abgedichtet ist. Die Kopfkammer 38 ist mit einem auf Temperatur ansprechenden Mittel gefüllt, und zwar über ein Kapillarrohr 56, welches darauffolgend abgedichtet worden ist.

Unter bestimmten Bedingungen können Druck-impulse, welche durch den Kompressor C erzeugt werden, den Ventilbetätigungsmechanismus unter Einschluß der Kugel 18, des Stößels 30 und des Gleitzapfens 32 in Schwingung versetzen. Gemäß der Erfindung ist jedoch ein Federschwingungsdämpfer 66 starr mit dem Gleitzapfen 32 verbunden. Wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt, handelt es sich bei dem Schwingungsdämpfer 66 um einen ringförmigen Teil, der eine Mehrzahl von Fingern 68 aufweist, die in die Richtung der Verschiebebewegung des Antriebsmechanismus in bezug auf den Ventilkörper vorstehen. Der Schwingungsdämpfer 66 ist als einstückiger Teil aus einem Federmetall hergestellt worden, so daß die Finger 68, nachdem sie - wie bei 70 gezeigt - verbogen worden sind, wenn sie enger zusammengepreßt werden, eine nach außen gerichtete Kraft ausüben. Der Schwingungsdämpfer 66 ist außerdem mit einer Mehrzahl von GreifvorSprüngen 72 ausgebildet, welche dazu

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dienen, ihn an der Dämpfungseinrichtung 66 an dem Gleitzapfen 32 sicher zu befestigen. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Finger 68 in Berührung mit der Stützkappe 50 und sind selbst vorgespannt gegen diese, um eine konstante Kraft zwischen dem Gleitzapfen 32 und der Stützkappe 50 in einer Richtung auszuüben, die senkrecht zur Bewegung des Gleitzapfens 32 steht. Demzufolge wird eine Gleitreibung erzeugt, um Schwingungen zu dämpfen, um auf diese Art und Weise die beweglichen Bestandteile daran zu hindern, in die Resonanzlage zu gehen, was ansonsten dahingehend wirken würde, das Rohrsystem in darauffolgende Resonanz zu bringen. Die vorangehend geschilderte Anordnung ist darüberhinaus dadurch vorteilhaft, daß eine Dämpfungswirkung in der Axialrichtung erzeugt wird, wobei keine axialen Federkräfte erzeugt werden, was nämlich zu sich verändernden Kräften im Hinblick auf die Verschiebung führen würde, welches im Normalzustand des Steuersystems im Hinblick auf die kalibrierten Federkräfte zerstören würde. Die vorangehend geschilderte Ausführungsform erzeugt eine konstante Größe der Reibungskraft in Axialrichtung.

Es wird bemerkt, daß eine wie in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Vorrichtung an verschiedenen Stellen innerhalb eines Ventils angeordnet werden kann, um die gleichen Resultate zu erzielen. Die Figuren 4 bis 6 zeigen eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung, in welcher eine Schwingungsdämpfungseinrichtung 74 innen an dem Einstellstöpsel 26 befestigt ist, um eine Kraft auf die Kappe 22 auszuüben. Entsprechenderweise zeigen die Figuren 7 bis 9 eine Ausführungsform, bei welcher der Gleitzapfen 32 modifiziert worden ist, so daß er sich aus der Buchse 62 herauserstreckt, die Bohrung 41 ist vergrößert ausgeführt und die Schwingungsdämpfungseinrichtung 76 ist an dem Gleitzapfen 32 befestigt und erzeugt eine Kraft gegen die Wandung der Bohrung 41.

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Claims

HAMBURG
DIPL.-ING. J. GLAESER

MÖNCHEN
DR. H.-R. KRESSIN

DR. E. WIEGAND (1932-1980)

DIPl.-ING. W. NIEMANN (1937-1982) DR. M. KÖHLER (1965-1984)

KÖNIGSTRASSE 28

D-2000 HAMBURG 50

TELEFON (040) 38.233 TELEGRAMME: KARPATFNr TELEX 212979 KARP D
TELEFAX (04U) 3809288

26. Febr. 1985

W.29545/85 20/as

Patentansprüche

*1. Thermostatisches Ausdehnungsventil mit einem Ventilkörper und einem Ventilbetätigungsmechanismus, der in dem Ventilkörper verschiebbar befestigt ist, mit einer Anordnung zur Dämpfung von Vibrationen des Betätigungsmechanismus, gekennzeichnet durch eine zwischen den Ventilkörper und den Antriebsmechanismus zwischengesetzte Einrichtung, um eine konstante Kraft zwischen diesen Teilen in einer Richtung anzulegen, die normal zur Richtung der Verschiebungsbewegung des Betätigungsmechanismus ist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftanlegeeinrichtung einen ringförmigen Teil aufweist, der entweder an dem Ventilkörper oder an dem Antriebsmechanismus befestigt ist, wobei der Teil eine Mehrzahl von Fingern aufweist, die in der Richtung der Verschiebebewegung sich

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erstrecken und kraftschlüssig mit dem anderen Teil, dem Ventilkörper oder dem Antriebsmechanismus vorgespannt
3. Ventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper mit einer durch eine Membran abgedichteten Kammer gebildet ist und daß der Antriebsmechanismus einen Gleitzapfen aufweist, der durch die Kammer zwecks Verbindung mit der Membran hindurchgeht, wobei der Teil andern Gleitzapfen ^{mit den die Wand der} Kammer berührenden Fingernbefestigt ist.
4. Ventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein Ventil und einen Ventilsitz, wobei der Ventilbetätigungsmechanismus eine Kappe und eine Feder aufweist, die das Ventil in Richtung auf den Ventilsitz vorspannt, wobei die Kappe und die Feder in einer Kammer gehaltert sind, die in dem Ventilkörper ausgebildet ist und wobei der Teil innerhalb der Kammer mit den die Kappe berührenden Fingern gehaltert ist.
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5. Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilbetätigungsmechanismus einen Gleitzapfen aufweist, der durch eine Bohrung hindurchgeht, die in dem Ventilkörper ausgebildet ist, und daß der Ventilteil an dem Gleitzapfen befestigt ist, wobei die Finger mit der Wandung der Bohrung in Berührungslage angeordnet sind.
6. Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftanlegeeinrichtung als ein einstückiger Teil aus federndem Metall gebildet ist, wobei die Finger die Vorspannkraft anlegen.

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