DE4431593C2 - Dampfdruck-Fühler für das Expansionsventil des Verdampfers einer Kühlanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dampfdruck-Fühler für das Expansionsventil des Verdampfers einer Kühlan­ lage, mit einem ein Druckmedium enthaltenden Behälter, mit einer Füllöffnung im Behälter, mit einem in der Füllöffnung fluiddicht im Preßsitz befestigten ersten Verschlußteil, der von einer Schicht aus Zinn umgeben ist.

Bei einem bekannten Dampfdruck-Fühler, der in handels­ üblichen Thermostataufsätzen von Temperaturregelventi­ len an Wärmetauschern von Heizungsanlagen verwendet wird, besteht der erste Verschlußteil aus einer mit Zinn ummantelten Stahlkugel, die im Preßsitz in der Füllöffnung des aus nicht rostfreiem Stahl hergestell­ ten Behälters eingesetzt ist. Auf der Außenseite ist die Kugel durch Lötzinn abgedeckt und mit der Behälter­ wand verbunden. Das Anlöten der Kugel an der Behälter­ wand dauert wegen der verhältnismäßig niedrigen Löttem­ peratur entsprechend lange, um die Behälterwand hinrei­ chend zu erwärmen, so daß das Lötzinn eine stoffschlüs­ sige Verbindung mit der Behälterwand eingeht. Hierbei besteht die Gefahr, daß sich die Füllöffnung wegen der langandauernden Erwärmung beim Löten stärker aufweitet als sich die Kugel ausdehnt und der Preßsitz der Kugel in der Füllöffnung beeinträchtigt wird. Die Folge kann ein undichter Verschluß sein, insbesondere wenn die Verbindung zwischen der Stahlwand des Behälters und dem Lötzinn aufgrund einer auf der Stahloberfläche vorhan­ denen Oxidationsschicht nicht hinreichend fest ist.

Aus der DD 255 574 A1 ist ein Verschlußmittel für Ka­ nalöffnungen bekannt, die ein unter Druck stehendes Medium führen. Das Verschlußmittel weist einen in den Kanal einzusetzenden ersten Verschlußteil in Form eines Schutzstopfens auf, der das Eindringen von Schweißrückständen in die Kanäle verhindert. Ein zwei­ ter Verschlußteil wird durch einen Verschlußdeckel ge­ bildet, der vor der Außenseite des ersten Verschluß­ teils an der Öffnung dicht angeschweißt ist. Der Schutzstopfen dient lediglich dazu, das Eindringen von Schweißrückständen in den Kanal zu verhindern. Eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Schutzstopfen und der Innenwand des Kanals ist hierfür nicht erforderlich und auch nicht offenbart. Ein zunächst freier Kanalab­ schnitt zwischen dem Schutzstopfen und dem zweiten Ver­ schlußteil dient der Aufnahme einer Schweißwulst, die diesen Abschnitt bis zur Anlage am Schutzstopfen füllt.

Der DE 27 44 501 A1 ist ein Verschluß zu entnehmen, bei dem ein erster Verschlußteil in Form einer Scheibe mit einer Umfangsnut, in der ein elastomerer Dichtungsring angeordnet ist, oder eine gewölbte Scheibe mit ihrem Umfangsrand in einer Bohrung unter Vorspannung anliegt. Zusätzlich liegt wenigstens eine weitere gewölbte Scheibe mit ihrem Umfangsrand in der Bohrung unter Vor­ spannung an. Der erste Verschlußteil hält keinen hohen Fluiddrücken stand, und die gewölbte(n) Scheibe(n) greift bzw. greifen in Abhängigkeit von der Höhe ihrer Druckbelastung mehr oder weniger tief in die Bohrungs­ wand formschlüssig ein. Diese formschlüssige Verbindung wird bei einem Druckwechsel zwangsläufig aufgrund einer bleibenden Verformung der Bohrungswand an der Ein­ griffsstelle undicht.

Aus der GB 20 57 098 A ist ein Verschluß bekannt, bei dem ein harter Stopfen in eine Bohrung eingepreßt wird. Dabei soll das weichere Material der Bohrungswand in eine Umfangsnut des Stopfens eindringen. Hierbei ergibt sich allenfalls nur eine reib- und formschlüssige Ver­ bindung zwischen Bohrungswand und Stopfen, die bei ho­ hen Fluiddrücken ebenfalls nicht hinreichend dicht ist, zumal fraglich ist, ob das Bohrungsmaterial tatsächlich in die Umfangsnut eindringt und nicht vor dem Stopfen hergeschoben wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dampf­ druck-Fühler der gattungsgemäßen Art anzugeben, dessen Verschluß hinreichend dicht und fest ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Behälter aus rostfreiem Stahl besteht, und daß ein korrosionsbeständiger zweiter Verschlußteil vor der Außenseite des ersten Verschlußteils in einem Abstand vom ersten Verschlußteil mit der die Füllöffnung auf­ weisenden Wand des Behälters dicht verschweißt ist.

Bei dieser Lösung besteht aufgrund des größeren Ab­ stands zwischen den beiden Verschlußteilen nicht die Gefahr, daß das Befestigen des zweiten, außen liegenden Verschlußteils die Verbindung zwischen dem ersten Ver­ schlußteil und der Füllöffnung beeinträchtigt, weil die dabei erzeugte Wärme bei der Übertragung von der äuße­ ren zur inneren Verbindungsstelle einen größeren weg zurücklegen muß.

Vorzugsweise ist der erste Verschlußteil eine Kugel.

Der zweite Verschlußteil kann mit einer Kugelfläche am Außenrand der Füllöffnung anliegen. Dies stellt sicher, daß die Berührungsfläche zwischen dem zweiten Ver­ schlußteil und der Füllöffnung gering ist, so daß die bei der Herstellung der Verbindung zwischen dem zweiten Verschlußteil und der Behälterwand erzeugte Wärme schlecht von dem zweiten Verschlußteil auf die Gehäuse­ wand übertragen wird.

Bei dem zweiten Verschlußteil kann es sich jedoch auch um eine Platte handeln, die gegebenenfalls nur an ihrem äußeren Rand in noch größerer Entfernung von dem ersten Verschlußteil mit der Behälterwand verbunden werden kann.

Es ist aber auch möglich, den ersten Verschlußteil als Zylinder auszubilden. Dieser läßt sich großflächig mit der Füllöffnung, z. B. im Reibschluß, verbinden.

Sodann kann der Zylinder massiv und der zweite Ver­ schlußteil eine Platte sein. Solche Verschlußteile sind ebenfalls leicht zu handhaben und haben eine hinrei­ chende Festigkeit gegen eine mechanische Verformung.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die Füllöffnung einen zylindrischen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser und einen Abschnitt mit größerem Durchmesser aufweist und daß der erste Verschlußteil in dem Abschnitt mit kleinerem Durchmesser angeordnet ist. Dies stellt eben­ falls einen längeren Wärmeübertragungsweg zwischen dem zweiten Verschlußteil und dem ersten Verschlußteil si­ cher.

Der zweite Verschlußteil kann eine hohe Korrosionsfe­ stigkeit aufweisen, so daß der Behälter in einer ag­ gressiven Umgebung benutzt werden kann, ohne daß der äußere Verschlußteil korrodiert. Das Material des er­ sten Verschlußteils kann dabei eine geringere Korro­ sionsfestigkeit aufweisen, da es durch das zweite Ver­ schlußteil gegenüber äußeren aggressiven Fluiden ge­ schützt wird.

Vorzugsweise besteht der zweite Verschlußteil aus rost­ freiem Stahl, so daß er gegenüber äußeren aggressiven Fluiden besonders korrosionsbeständig ist.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachste­ hend anhand von Zeichnungen bevorzugter Ausführungsbei­ spiele beschrieben, wobei jede der Fig. 1 bis 7 ein anderes Ausführungsbeispiel im Querschnitt zeigt.

Nach Fig. 1 hat ein teilweise dargestellter Behälter 1 aus rostfreiem Stahl oder Messing oder einem anderen Metall, der beispielsweise Dampf unter Druck enthält und als Fühler für das Expansionsventil des Verdampfers einer Kühlanlage dient, in einer Wand 2 eine Füllöff­ nung 3. Die Füllöffnung 3 hat einen ersten zylindri­ schen Abschnitt 4 mit kleinerem Durchmesser und einen zweiten zylindrischen Abschnitt 5 mit größerem Durch­ messer. In dem Abschnitt 4 mit kleinerem Durchmesser ist ein erster Verschlußteil 6 in Form einer Kugel aus Metall, die einen Kern aus gehärtetem Eisen und eine äußere Schicht aus Zinn aufweist, im Preßsitz dicht eingesetzt. Die Zinnschicht vermindert beim Einpressen die Reibung und bewirkt eine höhere Dichtigkeit, weil sie sich Unebenheiten der Innenseite der Füllöffnung besser anpaßt. Vor der Außenseite des ersten Verschluß­ teils 6 ist an der Füllöffnung 3 ein zweiter Verschluß­ teil 7 dicht befestigt. Der zweite Verschlußteil 7 hat ebenfalls die Form einer Kugel und besteht aus rost­ freiem Stahl. Der zweite Verschlußteil 7 ist stoff­ schlüssig mit der Wand 2 des Behälters 1 durch eine umlaufende Schweißnaht 8 dicht verbunden, wobei der Verschlußteil 7 mit seiner Kugelfläche am Außenrand der Füllöffnung 3 anliegt. Der Abstand zwischen der Schweißnaht 8 und der Reibschlußverbindungsstelle von Verschlußteil 6 und Abschnitt 4 der Füllöffnung 3 ist verhältnismäßig groß, so daß nur wenig Wärme von der Schweißstelle in den Abschnitt 4 und die Verbindungs­ stelle zwischen dem ersten Verschlußteil 6 und dem Ab­ schnitt 4 übertragen wird. Desgleichen ist die Berüh­ rungsfläche zwischen der Wand 2 und dem zweiten Ver­ schlußteil 7 sehr gering, so daß auch wenig Wärme aus dem Verschlußteil 7, da sich der Verschlußteil 7 beim Schweißen erwärmt, über die Wand 2 in den Abschnitt 4 der Füllöffnung 3 übertragen wird, insbesondere wenn der Behälter aus rostfreiem Stahl besteht, der eine besonders geringe Wärmeleitfähigkeit hat. Der erste Verschlußteil 6 behält daher seine dichte und feste Lage im Abschnitt 4 der Füllöffnung 3 bei. Da der Ver­ schlußteil 7 aus rostfreiem Stahl besteht, kann er auch aggressiven Medien auf der Außenseite des Behälters ausgesetzt werden, ohne korrodiert zu werden. Darüber hinaus schützt der äußere Verschlußteil 7 den inneren Verschlußteil 6 vor aggressiven Medien, so daß die Wahl des Materials des inneren Verschlußteils 6 weitgehend unabhängig von außerhalb des Behälters 1 vorhandenen aggressiven Fluiden ist.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich prinzipiell nicht von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, nur daß der den größeren Durchmesser aufweisende Abschnitt 5a der Füllöffnung 3 konisch und der zweite Verschlußteil 7a auf seiner Außenseite abgeflacht ist. Hierbei ist der Weg zwischen der Schweißnaht 8 und dem ersten Verschlußteil 6 für die Wärmeübertragung noch etwas länger.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 prinzipiell ebenfalls nicht, nur daß der zweite Verschlußteil 7b als ebene Platte ausge­ bildet ist, die den äußeren Abschnitt 5 der Füllöffnung 3 abdeckt, wobei die Schweißnaht 8 ebenfalls weiter radial außerhalb der Füllöffnung 3 und mithin in einem größeren Abstand zum ersten Verschlußteil 6 liegt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 unterscheidet sich von dem nach Fig. 3 nur dadurch, daß der als Kugel aus­ gebildete erste Verschlußteil 6 in dem den kleineren Durchmesser aufweisenden äußeren Abschnitt 5 eingesetzt ist, so daß er durch die innere Schulter der abgestuf­ ten Füllöffnung 3 daran gehindert wird, in das Innere des Behälters 1 einzudringen, wenn sich der Preßsitz beim Anschweißen des äußeren Verschlußteils 7b lösen sollte. Darüber hinaus läßt sich der Abstand der Schweißnaht 8 durch entsprechend große Wahl des Durch­ messers des Verschlußteils 7b verhältnismäßig weit von der Füllöffnung 3 weglegen.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 entspricht eben­ falls weitgehend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, nur daß der den kleineren Durchmesser aufweisende Ab­ schnitt 4 der Füllöffnung 3 außen und der den größeren Durchmesser aufweisende Abschnitt 5 innen liegt und der zweite Verschlußteil 7d tonnenförmig oder als innen und außen abgeflachte Kugel ausgebildet ist. Diese Ausbil­ dung hat den Vorteil, daß der Innenraum des Behälters 1 bei im übrigen gleichen Abmessungen größer ist als bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3. Hierbei ist zwar der Abstand der Schweißnaht 8 von der Berührungsstelle zwischen dem ersten Verschlußteil 6 und dem zweiten Verschlußteil 7d etwas geringer, doch ist in der Regel die Dauer der Ausbildung einer Schweißnaht 8, bei ent­ sprechender Wahl der Materialien des Behälters 1 und des Verschlußteils 7d entsprechend dem Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 1, und damit die Gefahr einer zur star­ ken Aufweitung des Abschnitts 4 dennoch gering.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 entspricht wiederum dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 3, nur daß der zweite Verschlußteil 7e die Form einer Kugelschale bzw. eines Hohlkugelabschnitts aufweist.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 entspricht wiederum dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 3, wobei der zweite Verschlußteil 7d als Kugelzone ausgebildet ist, deren eine ebene Fläche dem ersten Verschlußteil 6 zugekehrt ist und wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1, 2, 5 und 6 in der Füllöffnung 3 liegt.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele können in vieler Hinsicht abgewandelt werden: Beispielsweise kann bei allen Ausführungsbeispielen auch eine Lötverbindung anstelle der Schweißnaht 8 oder eine Laser-Schweißung oder Preßschweißung, insbesondere Widerstands­ schweißung, vorgesehen sein. Statt als Kegel kann der erste Verschlußteil auch als topfartiger oder massiver Zylinder ausgebildet sein. Grundsätzlich ist es auch bei allen Ausführungsbeispielen möglich, andere Mate­ rialien zu wählen, sofern dadurch die erforderliche Dichtigkeit und Festigkeit des Verschlusses gewährlei­ stet ist.

Im Abschnitt 4 kann die Füllöffnung 3 auch konisch sein, so daß sich der Querschnitt der Füllöffnung 3 im Abschnitt 4 in Richtung auf das Innere des Behälters 1 verringert.

Claims (8)

1. Dampfdruck-Fühler für das Expansionsventil des Ver­ dampfers einer Kühlanlage, mit einem ein Druckmedi­ um enthaltenden Behälter (1), mit einer Füllöffnung (3) im Behälter (1), mit einem in der Füllöffnung (3) fluiddicht im Preßsitz befestigten ersten Ver­ schlußteil (6), der von einer Schicht aus Zinn um­ geben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) aus rostfreiem Stahl besteht, und daß ein kor­ rosionsbeständiger zweiter Verschlußteil (7; 7a; 7b; 7d; 7e) vor der Außenseite des ersten Ver­ schlußteils (6) in einem Abstand vom ersten Ver­ schlußteil (6) mit der die Füllöffnung (3) aufwei­ senden Wand (2) des Behälters (1) dicht verschweißt ist.

2. Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verschlußteil (6) eine Kugel ist.

3. Fühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Verschlußteil (7; 7a; 7d; 7e) mit einer Kugelfläche am Außenrand der Füllöff­ nung (3) anliegt.

4. Fühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Verschlußteil (7b) eine Platte ist.

5. Fühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verschlußteil (6) ein Zylinder ist.

6. Fühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder massiv und der zweite Verschlußteil (7b) eine Platte ist.

7. Fühler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllöffnung (3) einen zy­ lindrischen Abschnitt (4) mit kleinerem Durchmesser und einen Abschnitt (5; 5a) mit größerem Durchmes­ ser aufweist und daß der erste Verschlußteil (6) in dem Abschnitt (4) mit kleinerem Durchmesser ange­ ordnet ist.

8. Fühler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verschlußteil (7; 7a, 7b; 7d; 7e) aus rostfreiem Stahl besteht.