-
Thermostatisch gesteuertes Einspritzventil für Kälteanlagen Thermostatisch
gesteuerte Einspritzventile regeln die Verdampfungstemperatur in den Verdampfern
von Kälteanlagen in Abhängigkeit von der Fühlertemperatur derart, daß jeder Fühlertemperaturein
von den Abmessungen der Bauglieder des Ventils und seiner jeweiligen Einstellung
entsprechend bestimmter Ver dampfungsdruck zugeordnet ist. Bei Stillstand der Anlage
kann es jedoch vorkommen, daß der Temperaturfühler sich erheblich über das den praktischen
Betriebsbedingungen entsprechende Maß erwärmt. Hierdurch wird das Ventil von der
Temperaturseite her übermäßig geöffnet, und ,es findet eine unzulässige überflutung
des Verdampfers statt, welche sich bei Wiederinbetriebsetzung der Anlage durch das
Ansaugen von flüssigem kältemittel in dem Kompressor schädlich auswirken kann.
-
Man hat bereits versucht, diesem überstand durch Zwischenschaltung
eines elastischen Gliedes als Übertragungsorgan für die Bewegung des Thermostatteils
.auf die Ventilnadel, z. B. in Form einer Druckfeder, die bei übermäßiger Belastung
weiter zusammengedrückt wird, zu begegnen. Hierdurch ergibt sich jedoch nur eine
Verzögerung des Eintritts des unerwünschten Zustandes der überflutung. Bei weiterem
Ansteigen der Fühlertemperatur und nicht gleichzeitig dementsprechend steigendem
Verdampfungsdruck besteht trotz des elastischen Gliedes die Möglichkeit, d.aß das
Ventil geöffnet wird. Außerdem wird durch, den Gegendruck dieses elastischen Gliedes
der Schließdruck verringert und infolgedessen der dichte Abschluß des Ventils während
des Stillstandes der Anlage gefährdet.
-
Alle diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß
die Über tragung der Bewegung des Thermostatteils auf die Ventilnadel. über eine
lösbare Kupplung erfolgt, welche nur Kräfte bis zu einer vorbestimmten Größe zu
übertragen vermag. Übersteigt die Kraft den vorgesehenen Wert, so wird die Kupplung
selbsttätig ausgelöst. Die starre Verbindung wird erst. wiederhergestellt, wenn
entweder der Temperaturfühler diese frühere tiefere Temperatur wieder annimmt oder
das Ventil durch Inbetriebsetzung der Anlage von der Saugseite her geöffnet wird.
Da mit dem ,Ausklinken der
Kupplung eine vollkommene Trennung von
Ventil und Thermostatteil herbeigeführt und mithin die Möglichkeit der Übertragung
weiterhin steigender Thermostatkräfte .auf die Ventilnadel unterbunden ist, bleibt
das Ventil geschlossen. Der gesteuerte Verdampfungsdruck kann niemals größer werden,
als durch die Kraft für das Ausklinken der Kupplung gegeben ist. Eine Möglichkeit
der Überflutung des Verdampfers ist somit vermieden. Da weiterhin der auf Schließen
des Ventils gerichteten Einwirkung des Verdampfungsdruckes die Gegenkraft von der
Thermostatseite her fehlt, -wird auch bei weiterer Erwärmung des Verdampfers und
damit ansteigendem Verdampfungsdruck die Schließkraft des Ventils erhöht, so daß
dieses.immer dicht geschlossen bleibt.
-
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der. Neuerung schematisch
dargestellt. Es zeigt: Fig. i einen Längsschnitt durch ein thermostatisches Einspritzventil
mit selbsttätig auslösbarer Kupplung zwischen dem an das Ventil angeschlossenen
Thermostatteil und der Ventilnadel, Fig. 2 eine Vorderansicht und Fig.3 eine Seitenansicht
der Kupplung in eingeklinktem Zustand, vergrößert herausgezeichnet, Fig. 4. eine
Vorderansicht :derselben Kupplung in ausgelöstem Zustand, Fig.5 eine ,andere Ausführungsform
der Kupplung -n eingerücktem Zustand und Fig. 6 die gleiche Kupplung in ausgelöstem
Zustand.
-
In Fig. i ist i das Ventilgehäuse, 2 die Einspritzdüse, 3 die Ventilnadel,
welche in der Brücke 4 befestigt ist und über diese von der mit der Verschlußschraube
5 nachstellbaren Feder 6 belastet wird. Die Spannung der Feder 6 wird über Druckstifte
7, von denen in der Zeichnung nur einer -dargestellt ist, .auf den Boden 8 des das
Ventil abschließenden Federungskörpers 9 übertragen.
-
Auf die andere Bodenseite dieses Federungskörpers wirkt über die Kupplung
io das mit einer Innenfeder i i versehene Federrohr 12 des an das Ventil angeschlossenen
Thermostatteils. Das Federrohr ist mit seiner Bodenplatte 13 über einen Anschlußzapfen
14 durch ein Kapillarrohr 15 mit einem Temperaturfühler 16 verbunden. Ein Schutzgehäuse
17 dient zum Anschluß des Thermostaten 12, 16 an das Ventilgehäuse. Zur Begrenzung
der Bewegung des Dehnungskörpers 12 des Thermostaten ist eine Anschlagplatte 18
vorgesehen.
-
Die in Fig.2 bis 4 vergrößert dargestellte Kupplung besitzt eine mit
dem Boden 8 des Federungskörpers 9 (Fig. i) fest verbundene Führungsbüchse i g,
in welcher der an dem Federrohr 12 des an das Ventil angeschlossenen Thermostatteils
befestigte Druckbolzen 2o mit seinem dünneren zylindrischen Ende 21 geführt ist.
Die Führungsbüchse i9 dient gleichzeitig .als Querlager für zwei Achsen 22, um welche
die Sperrklinken 23 drehbar gelagert sind. Die Klinken, die eine Art Zangenmaul
bilden, besitzen Aussparungen 24, mit welchen sie den in dem Druckbolzen 2o befestigten
Stift 25 umfassen. Die Klinken werden durch Zugfedern 26 gegeneinander gezogen.
-
Die Wirkungsweise des durch .den Thermostaten gesteuerten Ventils
ist folgende: Im normalen Betrieb gelangt das unter hohem Druck stehende flüssige
Kältemittel gemäß Fig. i über den Eintrittsstutzen zu der Düse 2. Dort wird eine
der Stellung der Ventilnade13 entsprechende Menge eingespritzt und dabei entspannt,
worauf diese Menge über den Austrittsstutzen in den Verdampfer gelangt. Die Ventilstellung
und damit auch die Einspritzmenge richtet sich nach dem Verdampfungsdruck, welcher
in Richtung der Pfeile A auf den Boden 8 des Federungskörpers 9 einwirkt, und nach
der über die Brücke 4 und die Druckstifte 7 ebenfalls auf den Boden 8 einwirkenden
Feder 6, deren Spannung eingestellt werden kann.
-
Steigt die Temperatur an dem Fühlorgan 16, so dehnt sich der Federungskörper
12 dem gleichfalls steigenden Dampfdruck des Füllmittels entsprechend aus. Seine
Bewegung wird über die starre Kupplung i o ,auf den Federungskörper 9 übertragen
und das Ventil mehr geöffnet. Kühlt sich der Fühlkörper infolge des mehr eingespritzten
Kältemittels wieder ab, so erfolgt dementsprechend eine Zusammenziehung des Federungskörpers
12, und das Ventil wird -wieder etwas geschlossen.
-
Im Falle außergewöhnlicher Temperatursteigerungen an dem Fühlkörper
16, z. B. bei Aüßerbetriebsetzung der Kälteanlage, wurde bisher bei bekannten Ausführungen
das Ventil in unerwünschter Weise voll geöffnet. Bei dem Ventil gemäß Fig. i bis
4 wird dieser Vorgang durch die Kupplung verunmöglicht. Wird nämlich der bei steigender
Einspritzmenge ebenfalls steigende Verdampfungsdruck in Richtung der Pfeile A und
der von dem Fühler 16 herrührende Gegendruck in Richtung der Pfeile B (Fig. 2) größer,
als es der Einstellung der Kupplung, d. h. der Spannung der Federn 26 und der Neigung
der die Aussparungen 24 seitlich begrenzenden Gleitflächen entspricht, so gleitet
der Druckstift 25 an den unteren Gleitflächen der Aussparungen 24 ,abwärts, die
Kupplung löst sich und kommt in die in Fig.4 gezeichnete
Stellung,
während sich der Federungskörper 12 gegen die Platte 18 (Fig. i) anlegt. Das Ventil
ist hierdurch vollkommen von dem Thermostaten getrennt und bleibt ,auch bei weiteren
Temperatursteigerüngen in dem Fühler i d unter dem Einfluß des in Richtung der Pfeile
A wirkenden Verdampfungsdruckes geschlossen. Erst wenn bei Wiederinbetriebsetzung
der Anlage dieser Druck durch die Saugwirkung des Kompressors wieder abgebaut wird,
wird durch die entstehende Druckerniedrigung der Boden 8 nach unten gesaugt und
durch Einschalten der Kupplung die starre Verbindung zwischen Ventil und Thermostat
wiederhergestellt. " -Bei der Ausführung nach Fig. 5 iund 6 ist die mit dem Federungskörper
12 des Thermostaten verbundene Hülse 27 mit .einer zylindrischen ,axialen Bohrung
versehen, in welcher ein Bolzen 28 geführt ist. Dieser Stempel besitzt eine Ringnut
29, in welche zwei oder mehr als zwei in einer zur Hülsenachse senkrechten Ebene
befindliche, radial zur Bohrung beweglich .angeordnete, unter Federbelastung stehende
Kugeln 3o eingreifen. Zum Lösen der Kupplung muß durch den axialen Druck A-B der
von den Kugeln dem Gleiten des Bolzens 28 entgegengesetzte Widerstand überwunden
werden. Eine Rückstellfeder 3 i sorgt dafür, daß der Bolzen 28 mit dem Boden 8 kraftschlüssig
verbunden wird, so daß diese Kupplung sich auch zum -nachträglichen Einbau in bereits
vorhandene Ventile eignet.
-
Da nach Lösen der Kupplung eine erhebliche Entspannung in dem an das
Ventil angeschlossenen Thermostatteil infolge der Ausdehnung der Feder i i eintritt,
kann die Feder 31 ;auch mit zur Abstützung des Federungskörpers 12 herangezogen
werden, weil jetzt der Fühlkörper eine beträchtliche Temperatursteigerung erfahren
müßte, --ehe der Gegendruck der Feder 31 ein öffnen des Ventils bewirken könnte.
-
Außer den angeführten Beispielen sind selbstverständlich auch andere
Ausführungsformen für die Kupplung zwischen Ventil und Thermostaten möglich, um
zu dem beabsichtigten Ergebnis zu gelangen. Insbesondere kann die Beanspruchung,
welche zur Auslösung der Kupplung führt, durch geeignete Maßnahmen, z. B. durch
Nachstellvorrichtungen, für die Federn auch einstellbar gemacht werden.