DE945691C - Expansionsventil fuer Kuehleinrichtungen - Google Patents

Expansionsventil fuer Kuehleinrichtungen

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DE945691C
DE945691C DEG11693A DEG0011693A DE945691C DE 945691 C DE945691 C DE 945691C DE G11693 A DEG11693 A DE G11693A DE G0011693 A DEG0011693 A DE G0011693A DE 945691 C DE945691 C DE 945691C
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DE
Germany
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valve
pressure
evaporator
temperature
spring
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Expired
Application number
DEG11693A
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English (en)
Inventor
Robert Ross Candor
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Motors Liquidation Co
Original Assignee
Motors Liquidation Co
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Publication date
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Application granted granted Critical
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Expired legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31Expansion valves
    • F25B41/33Expansion valves with the valve member being actuated by the fluid pressure, e.g. by the pressure of the refrigerant
    • F25B41/335Expansion valves with the valve member being actuated by the fluid pressure, e.g. by the pressure of the refrigerant via diaphragms

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Temperature-Responsive Valves (AREA)

Description

  • Expansionsventil für Kühleinrichtungen Die Erfindung betrifft ein Expansionsventil für Kühlanlagen mit einer Vorrichtung, die in Abhängigkeit von Druckänderungen im Verdampfer ein Ventil, welches den Kältemittelfluß steuert, öffnet und schließt, wobei der Verdampferdruck durch eine Regelfeder einstellbar ist.
  • Es ist ein derartiges Expansionsventil bekannt, das mit einer weiteren Vorrichtung versehen ist; die auf Temperaturänderungen im Verdampfer anspricht und die mit der druckabhängigen Steuervorrichtung über eine Freilaufverbindung verbunden ist. Dabei ist angrenzend an die als druckabhängige Steuereinrichtung wirkende Membran ein durch eine weitere Membran abgeschlossener Raum vorgesehen, der über eine Leitung mit einem Temperaturfühler in Verbindung steht, der auf dem Verdampfer vorzugsweise in der Nähe des Auslasses desselben angeordnet ist. Der Temperaturfühler-und die genannte Kammer sind dabei mit einem leicht flüchtigen Medium gefüllt. Auf die von dem genannten Raum abgewandte Seite der zweiten Membran wirkt bei dem bekannten Ventil eine zweite Regelfeder. Zwischen den beiden Membranen ist eine Freilaufeinrichtung vorgesehen, die bei höheren Temperaturen beide Membranen starr kuppelt und so die genannte zweite Regelfeder auf die druckabhängige Steuermembran zur Wirkung kommen läßt, während sie diese Verbindung unterbricht und damit die zweite Regelfeder unwirksam macht, sobald die Temperatur des Fühlers "unter einen bestimmten Wert absinkt.
  • Das bekannte Ventil hat den Nachteil, daß bei ihm auf die druckabhängige Membran gleichzeitig der jeweils in der temperaturabhängigen Vorrichtung herrschende Druck wirkt. Damit ist eine im Betrieb unerwünschte Abhängigkeit der beiden Faktoren gegeben, die zu Schwierigkeiten führen kann.
  • Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Expansionsventil zu schaffen, welches die genannten Nachteile des bekannten Ventils vermeidet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die temperaturabhängige Vorrichtung durch entsprechende Ausbildung und Anordnung der Freilaufverbindung nur bei einem Absinken der Temperatur am Verdampferauslaß unter einen bestimmten Wert wirksam wird und dann das Ventil auf seine Schließstellung zu bewegt, während sie bei allen höheren Temperaturen von den druckabhängigen Steuermitteln des Ventils vollkommen getrennt ist. Auf diese Weise kommt die temperaturabhängige Vorrichtung nur zur Wirkung, wenn der Verdampfer bis zur zulässigen Grenze mit flüssigem Kältemittel gefüllt ist und damit die Gefahr besteht, daß flüssiges Kältemittel über die Ansaugleitung in den Kompressor gelangt.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung, die eine schematische Darstellung einer Kühleinrichtung mit einem Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Ventils wiedergibt, beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen an Hand der Zeichnung beschrieben.
  • Ein geschlossenes Motorkompressoraggregat 121 saugt. verdampftes Kältemittel aus dem Verdampfer z23 an und drückt das verdichtete Kältemittel in den Kondensator z25, wo es verflüssigt wird. Das Motorkompressoraggregat wird durch den Schalter z27 gesteuert, der durch den Druck in einem Temperaturfühler 129 betätigt wird; dieser ist in bekannter Weise beispielsweise in der Nähe des Verdampfers 123 angeordnet.
  • Der Kältemittelstrom vom Kondensator r25 zum Verdampfer 123 wird durch das erfindungsgemäße Expansionsventil gesteuert. Dieses besteht aus dem Ventilgehäuse ro mit dem Einlaß i2 und dem Auslaß 14, der Ventilnadel 16 und dem Ventilsitz 18, der in einer in das Gehäuse zo eingeschraubten zylindrischen Führung 2o sitzt. Das untere Ende der Ventilnadel 16 ruht auf dem Federteller 24. Das Verschlußstück 26, das in das Ventilgehäuse zo eingeschraubt ist, trägt die Einstellschraube 28, deren oberes Ende den Federteller 30 für das untere Ende der Schraubenfeder 34 trägt.
  • Durch Drehen der Schraube 28 kann man die Druckkraft der Feder 34 und damit die zum öffnen des Ventils 16 erforderliche Kraft verändern. Hierdurch. wird der Verdampferdruck festgelegt, bei dem sich das Ventil 16 schließen soll. Das untere Ende des Verschlußstückes 26 wird durch die Kappe 38 abgedichtet, die das Ende der Einstellschraube 28 übergreift.
  • Die Ventilnadel i6 wird von ihrem Sitz abgelhoben, wenn die Drucknadel, 4o, die auf der Auslaß- oder Verdampferdruckseite des Ventilsitzes 18 liegt, abwärts bewegt wird. Die Spitzen der Nadeln 40 und 16 sind durch die Bohrung 42 in der Führung 44 aufeinarnder ausgerichtet; durch diese Bohrung werden Druckänderungen auf der Auslaßseite des Ventils 16 in die Membrankammer 46 weitergeleitet. Um dien Druckausgleich zwischen der Membrankarnmer und der Ausläßseite des Ventils zu erleichtern, verbindet ein zusätzlicher Kanal 47 den Ventilauslaß 14 mit der Kammer 46.
  • Die Kammer 46 ist oben durch die Membran 48 abgeschlossen, die sich in Abhängigkeit vom Verdampferdruck durchbiegt. Bei einem Durchbiegen nach oben sucht die Feder 34 die Ventilnadel r6 nach oben in die geschlossene Stellung zu schieben. Eine Feder 49 dient dazu, die Anlage der Membran 48 an der Nadel 4o und die Anlage der Nadel 4o an der Ventilnaidel 16 zu sichern; ihr oberes Ende legt sich gegen eine Federstütze 51. Auf diese Weise nst die Feder 49 bestrebt, die Ventilnadel entgegen dem Druck in deir Kammer 46 nach unten in die geöffnete Stellung zu drücken, in der Kältemittel aus dem Einlaß i:2 in den Auslaß 14 strömen kann.
  • Sobald also der Druck in der Kammer 46 zusammen mit der Kraft der Feder 34 den Druck der Feder 49 überwindet, schließt sich -das Ventil 16. Solange im Betrieb der Druck im Verdampfer 123 und in der Kammer 46 unter einem eingestellten' Wert bleibt, ist das Ventil 16 geöffnet und läßt das Kältemittel in dem Verdampfer 123 fließen. Mit der Schraube 28 wird der Druck eingestellt, bei` dem sich das Ventil 16 öffnen bzw. schließen soll. Zweckmäßig stellt man diese Schraube so ein, daß die Federkraft ausreicht, das Ventil 16 zu schließen, wenn der Verdampferdruck so hoch wird, daß- Gefahr besteht, daß der Motorkompressor überlastet wird. Man :kann indessen die Federkraft auch erhöhen, um gegebenenfalls einen niedrigeren Rückdruck zu erzeugen:, wenn beispielsweise eine niedrigere Verdampfertemperatur gewünscht -wird.
  • Soweit bisher geschildert, wirkt das Ventil wie ein gewöhnliches Expansionsventil. Um ein Überströmen von flüssigem Kältemittel in den Motorkompressor 12i zu verhüten, wo es Schaden anrichten könnte, .ist eine weitere Steuereinrichtung vorgesehen, die normalerweise ohne Verbindung mit dem Ventil 16 und der Membrari 48 ist. Damit wird verhindert, daß Störungen der normalen Steuerung des Ventils 16, die in Abhängigkeit vom Druck in der Kammer 46 arbeitet, auftreten und der Motorkompressor überlastet wird.
  • Oberhalb der Druckkammer 46 und der Membran 48 ist ein. zylindrisches Zwischengehäuse 13 angeordnet, das oben durch eine. zweite Membran 133 abgeschlossen ist und so eine dicht abgeschlossene Kammer zwischen den beiden Membranen 48 und 133 bildet. Vorzugsweise wird diese luftdichte Kammer luftleer gemacht, so daß Druckänderungen in ihr soweit wie möglich vermindert werden. Falls es erwünscht ist, kann aber das Innere dieser Kammer durch ein Rohr 135 mit einem elastischen Balgen 137 verbunden werden, der außerhalb der Kammer liegt; dadurch kann man den Druck in ,der Kammer im wesentlichen auf Atmosphärendruck oder auch. auf einen gewissen Differenzdruck gegenüber der Atmosphäre festlegen.
  • Eine weitere Kammer 139 oberhalb der Membran 133 wird durch einen oberen Deckel 141 gebildet, der auf der Membran 133 dicht aufsitzt. Durch ein Kapillarrohr wird sie mit einer geschlossenen Kapsel 145 verbunden, die mit dem Auslaßende des Verdampfers 123 in metallischer Berührung steht. Die Lage dieser Kapsel 145 wird so gewählt, daß damit die besten Ergebnisse erzielt werden; beispielsweise kann sie an irgendeinem Punkt an der letzten Verdampferwindu.ng oder an. einer benachbarten Stelle der Saugleitung angeordnet sein. Ihre Lage kann mit Änderung der Rückdruckeinstellung durch die Schraube 28 verändert werden. Die Kapsel 145, die Kapillare 143 und die Kammer 139 werden mit einem flüchtigen Stoff gefüllt, zweckmäßig mit dem als Kältemittel verwendeten Stoff, beispielsweise Difluordichlormethan.
  • Mit dieser Einrichtung fällt der Druck in der Kammer 139, wenn flüssiges Kältemittel die Kapsel 145 erreicht. Wenn sich aber im Verdampfer weniger flüssiges Kältemittel befindet und das Kältemittel im Verdampfer in der nächsten Nachbarschaft der Kapsel 145 wesentlich überhitzt ist, steigt der Druck in der Kammer 139; damit wird die Membran 133 nach unten zur Membran 48 hin gedrückt, also in einer Richtung, als ob dasVentil 16 geöffnet werden sollte.
  • Wenn nun die Membran 133 mit dem Ventil 16 starr verbunden wäre, so würde sie in einem solchen Betriebszustand das Ventil öffnen und den Druck im Verdampfer 123 vergrößern, da das flüssige Kältemittel 'aus dem Ventileinlaß 12 schneller in den Verdampfer 123 strömen könnte. Damit würde auch der Druck größer werden, der in der Kammer 46 erforderlich ist, um das Ventil 16 in die ,geschlossene Stellung zu bringen, so daß eine Überlastung des Motorkompressors auftreten könnte.
  • Um dies zu verhüten, ist zwischen den Membranen 48 und 133 eine Freilau£verbindung in der Weise vorgesehen, daß die Verbindung zwischen ihnen unterbrochen ist, solange der Druck in der Kammer 139 ausreicht, die Membran 133 in Richtung zur Membran 48 und zum Ventil 16 hin zu bewegen. Diese Freilauf- oder Einwegverbindung wirkt nur in der Richtung einer Bewegung der Membran 48 und. des Ventils 16 nach oben in die Schließstellung. Daher kann sie niemals den Rückdruck oder den Verdampferdruck vergrößern, sondern lediglich diesen Druck vermindern, indem sie den Zufluß von flüssigem Kältemittel in den Verdampfer verringert, wenn Gefahr besteht, d.aß flüssiges Kältemittel aus dem Verdampfer ausströmt, was in einem entsprechenden Absinken der Temperatur am Verdampferauslaß zum Ausdruck kommt.
  • Die Frei.laufeinrichtung enthält einen Stempel 147, dessen unteres Ende an der Membran 48 festsitzt, während sein oberes Ende einen Kopf 149 aufweist. Der Stempel 147 tritt durch die. Feierstütze 51 und auch durch ein nach oben offenes becherförmiges Glied 151 hindurch, das an dem Mittelteil der Membran 133 festsitzt. EineWendelfeder 153 sitzt mit ihrem unteren. Ende auf der Federstütze 51 auf, während. sie mit ihrem oberen Ende gegen den Becher 151 drückt; damit drückt sie normalerweise die Membran 133 von der Membran 48 und dem Ventil 16 weg. Die Feder 153 wirkt normalerweise dem Druck in der Kammer 139 entgegen, solange sich in der Nachbarschaft der Kapsel 145 überhitztes Kältemittel befindet.
  • Um den Druck in der Kammer 139 einzustellen, be,i dem Ventil 16 in die geschlossene Stellung bewegt wird, ist eine zusätzliche Feder 155 vorgesehen, die auf die obere Fläche der Membran 135 drückt und durch eine Öffnung 141. in dem Deckel 141 hindurchtritt. Die Öffnung wird von einem Balgen 157 überdeckt und dicht abgeschlossen; über diesem-sitzt eine Kappe 159, die eine Schraube 161 trägt. Diese dient diazu, das Ende des Balgens 157 zu verschieben, gegen das sich. das obere Ende der Feder 155 abstützt. Auf diese Weise läßt sich der Druck einstellen., bei dem die Membran 133 zur Wirkung kommt, « um das Ventil 16 zu schließen. Wenn keine derartige Regelmöglichkeit erforderlich ist, kann man die Öffnung 141a im Deckel 141 weglassen, und auch der Balgen 157, die Feder 155 und die Schraube 161 können wegbleiben.
  • Wenn die Überhitzung in der Nähe der Kapsel 145 einen Kleirnstwert hat und diese damit die Annäherung flüssigen Kältemittels anzeigt, sinkt der Druck in der Kammer 139 so, weit ab, daß die Feder 153 die Membran 133 gegen die Kraft der Feder 155 nach oben drücken und den Boden des Bechers 151 mit dem Kopf 149 des Stempels 147 in Eingriff bringen kann, wodurch die Membran 48 in die Schließstellung des Ventils 16 gezogen wird. Die durch die Feder 34 gegeneinandergedrückten Nadeln 40 und 16 folgen der Membran 48 nach oben in die Schließstellung des Ventils. Hierdurch wird der Fluß des Kältemittels in den `'erd.ampfer 123 gedrosselt oder ganz abgesperrt. Eine gleichbleibende Überhitzung kann durch gleichzeitige Verstellung der Schraube 16,1 und der Rückdruckregelschraube 28 erzielt werden.
  • Sobald der Kältemittel:strom verringerst oder abgestoppt ist, beginnt sich die Kapsel 145 wieder zu erwärmen, der Druck in der Kammer 139 nimmt zu und dadurch bewegt sich die Membran 133 entgegen der Feder 153 abwärts. Dabei-heht sich der Boden des Bechers 151 wieder vom Stempelkopf 149 ab, so daß die thermisch. ansprechende Membran 133 wieder von der auf Druck ansprechenden Membran 48 und der Ventilnadel 16 abgetrennt wird. Die Federstütze 51 ist starr und verhindert jede Kraftübertragung von der Membran 133 über die Federn; 153 und 49 auf die Membran 48. Durch diese Freilauf- oder Einwegeanordnung, die normalerweise die thermostatische Membran 133 von dem Ventil 16 abtrennt und jede Krafteinwirkung von der Membran 133 in. Richtung auf ein Öffnen des Ventils 16 dauernd verhindert, wird der Kältemittelfluß durch das Ventil jeweils abgesperrt, wenn der Druck nm Verdampfer 123 über die von der Feder 34 geregelte Einstellung des Ventils, ansteigt. Hierdurch wird eine Überlastung des Kompressors verhindert.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Expansionsventil für Kühlanlagen mit einer Vorrichtung, die in Abhängigkeit von Druckänderungen im Verdampfer ein Ventil, das den Kältemittelfluß steuert, öffnet und schließt, und einer weiteren Vorrichtung, die auf Tempereturänderungen im Verdampfer anspricht, bei denn diese beiiden Vorrichtungen durch eine Freilaufverbindung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturabhängige Vorrichtung (133, 139, 145) vermöge der Freilaufverbindung (i49, i51) nur bei einem Absinken der Temperatur unter einen bestimmten Wert wirksam wird und dann das Ventil (16) auf seine Schließstellung zu bewegt, während sie nach einem vorherbestimmten Temperaturanstieg von dem genannten Ventil vollkommen getrennt ist.
  2. 2. Expansionsventil nach Anspruch Z mit einer verstellbaren Feder, die das Ventil in die Schließstellung zu bewegen sucht, gekennzeichnet durch eine weitere Feder (49), die bestrebt ist, die auf Druck ansprechende Vorrichtung (48) und danüt das Ventil. (16) in die Stellung zu bewegen, in der das Ventil geöffnet ist.
  3. 3. Expansionsventil nach Anspruch 2, gekennzeichnetdurch eine dritte Feder (Z53), die auf die temperaturabhängige Vorrichtung (Z33) wirkt und das Ventil (16) gegen den- Dampfdruck, der durch die temperaturabhängdge Vorrichtung (Z45 usw.) erzeugt wird, zu öffnen sucht.
  4. 4. Expansionsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Freilau£-verbindung ein Becherglied und einen mit einem Kopf versehernen. Stift umfaßt, die relativ zueinander gleiten können, dadurch gekennzeichnet , daß das Beeherglied (151) auf der Seite der biegsamen Membran (Z33) angeordnet ist, die der Seite gegemüberliegt, auf die der Dampfdruck der teanperaturabhängigen Vorrichtung (145 usw.) wirkt, und da;ß der mit Kopf versehene Stift auf der biegsamen Membran (48) angebracht ist, die auf den -Druck im Verdampfer anspricht. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. :2.542 8o2, 2 564 421.
DEG11693A 1952-05-09 1953-05-08 Expansionsventil fuer Kuehleinrichtungen Expired DE945691C (de)

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DEG11693A Expired DE945691C (de) 1952-05-09 1953-05-08 Expansionsventil fuer Kuehleinrichtungen

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2542802A (en) * 1948-09-22 1951-02-20 A P Controls Corp Thermostatic expansion valve with adjustable pressure limiting feature
US2564421A (en) * 1947-08-08 1951-08-14 Detroit Lubricator Co Flow control valve for refrigeration systems

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