DEG0011693MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 7. Mai 1953 Bekanntgemacht am 22. Dezember 1955

DEUTSCHES PATENTAMT

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

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höheren 'l'i'inpcratiircn beide Membranen starr kuppelt und so die genannte zweite Uegeifeder auf die druekabhäugigc Steuermembran zur Wirkung kommen lallt, während sie diese Verbindung unterbricht und damit die zweite Regeifedcr unwirksam macht, sobald die Temperatur '\^> Fühlers unter einen bestimmten Wert absinkt.

Das bekannte Ventil hat den Nachteil, dall bei ihm auf die dl uckabhängige Membran gleichzeitig ίο der jeweils in der temperaturabhängige!) Vorrichtung herrschende Druck wirkt. Damit ist eine im liclrieh unerwünschte Abhängigkeit der beiden Faktoren gegeben, die zu Schwierigkeiten führen

Die F.iTmdnng hat sich die Aufgabe gestellt, ein !Expansionsventil zu schallen, welche- die genannten Nachteile des bekannten \'entiN vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindung-gcmäli dadurch gelöst, (lad die temperaturabhängige Vorrichtung (lurcli ents|>rechende Ausbildung und Anordnung der Fieilaufvcrbindung nur bei einem Absinken der Temperatur am VerdampfcrauslaCi unter einen bestimmten Wert wirksam wird und dann das Ventil auf seine Schließstellung zu bewegt, während

as sie bei allen höheren Temperaturen von den druckabhängigcn 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 besieht, dall flüssiges Kältemittel über die Ansaugleitung in den Kompressor gelangt.

Die KiTuidung ist in der Zeichnung, die eine schema! isehe 1 »arstellung einer Kühleinrichtung mit einem Längsschnitt eines eiTindungsgemäden Ventils wiedergibt, beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen an Hand der Zeichnung beschrieben.

!•".in geschlossenes Motorkompressoraggregat 121 saugt verdampftes Kältemittel aus dem Verdampfer 123 an und drückt das verdichtete Kältemittel in den Kondensator 125, wo es verflüssigt wird. Das Motorkoiupressoraggregat wird durch den Schalter 127 gesteuert, der durch den I)IUCk in einem Temperaturfühler 120 betätigt wird; dieser ist in bekannter Weise beispielweise in der Nähe des Verdampfers 123 angeordnet.

Der Källemitlelslrom vom Kondensator I 25 zum Verdampfer 123 wird durch das i-rfmdungsgemäde !Expansionsventil gesteuert. Dieses besteht aus dem Ventilgehäuse 10 mit dem lEinlaß 12 und dem Auslall i.|, der Vcntilnadel 10 und dem Ventilsitz 18, der in einer in das Gehäuse 10 eingeschraubten zylindrischen Führung 20 sitzt. Das untere Finde der Ventilnadel id ruht auf dem Federtelier 24. Das Vcrschlußslück 20, das in das Ventilgehäuse 10 eingeschraubt ist, trägt die F'.instellschraube 28, deren oberes l'Jide den Fcderteller 30 für das untere F.nde der Schraubenfeder 34 trägt.

Durch Drehen der Schraube 2S kann man die Druckkraft der Feder 34 und damit die zum Ctflneu des Ventils id 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 16 wird von ihrem Sitz, abgehoben, wenn die Drucknadel 40, die auf der Auslaß- oder Verdainpferdruckseitc des Ventilsitzes 18 liegt, abwärts bewegt wird. Die Spitzen der Nadeln 40 und 16 sind durch die Bohrung 42 in der Führung 44 aufeinander ausgerichtet; durch diese Bohrung werden Druckänderungen auf der Auslaßseite des Ventils 16 in die Membrankammer 46 weitergeleitet. Um den Druckausgleich zwischen der Mcmbrankanimer und der Auslaßseite des Ventils zu erleichtern, verbindet ein zusätzlicher Kanal 47 den Veiitilatislaß 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 olx'ti sucht die Feder 34 die Ventilnadel 16 nach oben in die geschlossene Stellung zu schieben. !Eine Feder 49 dient dazu, die Anlage der Membran 48 an der Nadel 40 und die Anlage der Nadel 40 an der Ventihiadel 16 zu sichern; ihr oberes Ende legt sich gegen eine Federstütze 51. Auf diese Weise ist die Feder 49 bestrebt, die Ventilnadel entgegen dem Druck in der Kammer 40 nach unten in die geöffnete Stellung zu drücken, in der Kältemittel aus dem Einlaß 12 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 4Q üix^rwindet, schließt sich das Ventil 16. Solange im Betrieb der Druck im Verdampfer 123 und in der Kammer 40 unter einem eingestellten Wert bleibt, ist das Ventil 16 geöffnet und läßt das Kältemittel in den Verdampfer 123 fließen. Mit der Schraulx' 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 l\ückdniek zu erzeugen, wenn beispielsweise eine niedrigere Verdampfcrtemperatur gewünscht wird.

Soweit bisher geschildert, wirkt das Ventil wie ein gewöhnliches !Expansionsventil. Um ein Überströmen von flüssigem Kältemittel in den Motorkompressor 121 zu verhüten, wo es Schaden anrichten könnte, ist eine weitere Steuereinrichtung vorgesehen, die normalerweise ohne Verbindung mit dem Ventil 16 und der Membran 48 ist. Damit wird verhindert, daß Störungen der normalen Steuerung des Ventils id, die in Abhängigkeit vom Druck in der Kammer φ arbeitet, auftreten und der Arotorkompressor überlastet wird.

Oberhalb der Druckkammer 46 und der Membran 48 ist ein zylindrisches Zwischengehäuse 131 angeordnet, das oben durch eine zweite Membran 133 abgeschlossen ist und so eine dicht abgeschlossene Kammer zwischen den beiden Membranen 48 und

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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 Bälgen 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 \vird 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 Verdampferwindung 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; diamit wird die Membran 133 nach unten zur Membran 48 hin gedrückt, also in einer Richtung, als ob das Ventil 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 Membrauen 48 und 133 eine Freilaufverbindung in der Weise vorgesehen, daß die Verbindung z\vischen 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, daß flüssiges Kältemittel aus dem Verdampfer ausströmt, was in einem entsprechenden Absinken der Temperatur am Verdampferauslaß zum Ausdruck kommt.

Die Freilaufeinrichtung 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 Federstütze 51 und auch, durch ein nach oben offenes becherförmiges Glied 151 hindurch, das an dem Mittelteil der Membran 133 festsitzt. Eine Wendelfeder 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, bei 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 14I₀ 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 dazu, 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 14I₀ 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 Kleinstwert hat und diese damit die Annäherung flüssigen Kältemittels anzeigt, sinkt der Druck in der Kammer 139 so· weit ab, d;aß 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 gegeneiinandergcdrückten Nadeln 40 und 16 folgen der Membran 48 nach oben in die Schließstellung des Ventils. Hierdurch wird der Fluß des Kältemittels in den Verdampfer 123 gedrosselt oder ganz abgesperrt. Eine gleichbleibende Überhitzung kann durch gleichzeitige Verstellung der Schraube 161 und der Rückdruckregelschraubc 28 erzielt werden.

Sobald der Kältcmittelstrom verringert 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 hebt sich der Boden des Bechers 151 wieder vom Stempelkopf 149 ab, so daß die thermisch ansprechende Membran 133 wieder von der auf Druck ansprechend«] Membran 48 und der Ventilnadel 16 abgetrennt wird. Die Federstütze 51 ist starr und verhindert jede Kraftübertragung von der Membran 133 über

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Claims (4)

G 11693 I al 17 a (lic 1'Yi](TIi 153 mid .|(; auf die Mcniiirau 4N. Durch diese Freilauf oder Finwegeanordnung. die nor malet weise die thermostatisch!· Membran 133 von dem YYiitil \(> aiitrcnnt und jede Krafteinwirkung von der Meniliran 133 in Richtung auf ein ("iflnen des Winils 16 dauernd verhindert, wird der Kälte niittellhil! durch das Ventil jeweils abgesperrt, wenn der Druck im Verdampfer 123 über die von der Feder 34 geregelte Einstellung de- Ventils an steigt. 11 ierduieh wird eine Überlastung <\vf Koni prcssors verliind<'rt. P ATKNTANS I' R f C Jl E :

1. Fxpaiisionsveutil für Kühlanlagen mit <'iner Vorrichtung, di<· in Abhängigkeit von Dniekändeningeu im Verdampfer ein Ventil, das den Kältemittelfluli steuert, öffnet und schließt, und einer weiteren Vorrichtung, die auf Temperaturänderungen im Verdampfer an

ao spricht, bei dem diese beiden Vorrichtungen

durch eine Freilaufverbindung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturabhängige Vorrichtung (133. 139. 145) vermöge der Freilaufverbindung (149, 151) 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 vorherlx'stimmten Temperaturanstieg von dem genannten Ventil vollkommen getrennt ist.

2. Expansionsventil nach Anspruch ι 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 (4S) und damit das Ventil (16) in die Stellung zu bewegen, in der das Ventil geöffnet ist.

3. Expansionsventil nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine dritte Feder (153), die auf die temperaturabhängige Vorrichtung (133) wirkt und das Ventil (16) gegen den Dampfdruck, der durch die temperaturabhängige Vorrichtung (145 usw.) erzeugt wird, zu öffnen sucht.

4. Expansionsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Freilaufverbindung ein Reellerglied und einen mit einem Kopf versehenen Stift umfaßt, die relativ zueinander gleiten können, dadurch gekennzeichnet, daß das Recherglied (151) auf der Seite der biegsamen Membran (133) angeordnet ist, die der Seite gegenüberliegt, auf die der Dampfdruck der temperaturabhängigen Vorrichtung (145 usw.) wirkt, und daß der mit Kopf versehene .Stift auf der biegsamen Membran (4K) angebracht ist. die auf den Druck im Verdampfer anspricht.

Angezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2542802, 2564421.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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