EP0156962B1

EP0156962B1 - Expansionsventil

Info

Publication number: EP0156962B1
Application number: EP84113580A
Authority: EP
Inventors: Rudibert Dipl.-Ing. Götzenberger
Original assignee: Ernst Flitsch GmbH and Co
Current assignee: Ernst Flitsch GmbH and Co
Priority date: 1983-12-12
Filing date: 1984-11-10
Publication date: 1988-03-23
Also published as: BR8406334A; DK591184A; EP0156962A1; DK591184D0; JPS60140074A; ES283335Y; DE3344816A1; ES283335U; DE3470094D1; US4606199A

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen, das zum Einbau in einen aus Kompressor, Kondensator und Verdampfer bestehenden Kälte- . mittelkreislauf bestimmt ist.
Ein Ventil, das den vorgenannten konstruktiven Aufbau aufweist, ist aus der DE-C-976 465 bekannt. Mit diesem Ventil, dessen Bewegung durch den Druck des Durchflußmediums bewirkt wird und das beispielsweise bei Waschmaschinen verwendet wird, sollen kurze Schließzeiten erreicht und das Auftreten von Wasserschlägen ausgeschlossen werden. Zur Dosierung des in einen Verdampfer eines Kältemittelkreislaufes eingespritzten flüssigen Kältemittels sowie zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben ist dieses Ventil nicht geeignet.
Zur Dosierung des in einen Verdampfer eingespritzten flüssigen Kältemittels werden meist thermostatische Expansionsventile eingesetzt, wie sie z. B. die DE-A-2 932 906 zeigt, die mittels eines am Verdampferausgang angebrachten, eine dampfbildende Flüssigkeit enthaltenden Temperaturfühlers in der Weise gesteuert werden, daß der Dampfdruck des Füllmediums des Temperaturfühlers auf den Steuerkopf des Expansionsventils wirkt, wobei mittels einer Überhitzungsfeder die gewünschte Überhitzung am Verdampferausgang eingestellt wird.
Diese thermostatischen Expansionsventile weisen jedoch einige Nachteile auf. Da die Ventile dem jeweils verwendeten Kältemittel angepasst sein müssen, macht dies die Bereitstellung einer entsprechenden Vielzahl funktionell gleichartiger Geräte bzw. die Bereitstellung von Geräten mit auswechselbaren Düsen unterschiedlicher Größe notwendig. Außerdem kann bei solchen Ventilen die Zeitkonstante, die von den Abmessungen des Membran- oder Wellrohrdurchmessers, der Federhärte der Überhitzungsfeder, der gewählten Düsengröße und dem Füllmedium des Steuersystems abhängig ist, bei einem fertigen Ventil nicht mehr geändert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Expansionsventil der vorgenannten Gattung zu schaffen, das die erwähnten Nachteile nicht aufweist, kein Kapillarrohr zur Verbindung des Temperaturfühlers mit dem Steuerkopf des Ventils benötigt und eine Fernüberwachung des Funktionsablaufs während des Betriebs ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ventils sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.
Mit dem erfindungsgemäßen Ventil können sowohl kleinste als auch größte Leistungen einwandfrei unabhängig vom jeweils verwendeten Kältemittel ausgesteuert werden, gasgefüllte, der Gefahr der Undichtigkeit ausgesetzte Bauteile entfallen, und die Austauschbarkeit der elektrischer Teile gewährleistet eine größere Lebensdauer.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Expansionsventils in schematischer Weise dargestellt. Es zeigen :

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Ventil ;
Fig. 2 einen Ausschnitt der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

Der Ventilkörper 1 weist einen die Saugleitung aufnehmenden Einlaß 2 für das Kältemittel und einen Auslaß 3 auf, an den die zum Verdampfer führende Leitung angeschlossen ist. Im Ventilkörper ist eine den Ventilsitz 41 bildende Hülse 4 angeordnet, durch die der Ventilstößel 5 hindurchgeführt ist. Der mit dem Ventilsitz 41 zusammenwirkende Schließkörper wird durch eine aus Kunststoff bestehende Ringscheibe 6 gebildet, die den Ventilstößel 5 umfaßt und einerseits gegen eine am Ventilstößel gebildete Ringschulter und andererseits gegen einen O-Ring anliegt, der in einer Aussparung eines Ringkörpers 7 angeordnet ist, gegen dessen Schulter der Ringflansch einer einen Filter 9 aufnehmenden Hülse und gegen deren Ringflansch eine Schraubenfeder 8 anliegt, die sich an einem Widerlagerring 10 abstützt, der in Längsrichtung des Ventils mittels einer in ein in den Ventilkörper 1 eingeschnittenes Gewinde eingreifenden Inbus-Schraube 11 verschoben werden kann.
Der Stößel 5 weist eine Kapillarbohrung 51 und an seinem oberen Ende eine gegen die Membran 12 anliegende Ringschulter 52 und ein durch eine axiale Aussparung der Membran 12 hindurchgreifendes, einen verringerten Durchmesser aufweisendes zapfenförmiges Ende 53 auf, dem die Stirnfläche eines in Längsrichtung des Ventils beweglichen Plungers 14 gegenüberliegt. Die Stirnfläche der Ringschulter 52 des Stößels 5 weist eine Vertiefung auf, von der den Mantel des Stößels 5 durchsetzende Kerben oder Durchbrüche 54 ausgehen, die in einen zum Auslaß 3 führenden Kanal 31 münden. Zwischen dem Ende 53 und der Membran 12 besteht ein Ringspalt 13, so daß bei von dem Stößel 5 abgehobenem Plunger 14 in den Raum oberhalb der Membran eingespritztes und in diesem Raum verdampfendes Kältemittel durch den Ringspalt 13 in die Verdampferleitung gelangen kann. Hierbei übt das oberhalb der Membran verdampfte Kältemittel auf die Membran einen Druck aus, der den auf der Unterseite der Membran herrschenden Verdampferdruck übersteigt. Um einen dichten Abschluß zu gewährleisten, ist an der unteren Stirnfläche des Plungers 14 eine Dichtscheibe 22 aus nachgiebigem Werkstoff angeordnet. Der Plunger 14 gleitet in einer Führungshülse 15 aus unmagnetischem Material, so daß die Kraftlinien der um die Führungshülse 15 angeordneten Magnetspule in den Plunger eintreten können. An seinem oberen Ende ist der Plunger konisch verjüngt, um auf diese Weise einen spannungsproportionalen Hub des Plungers zu erzielen. Um einen Einbau des Expansionsventils in jeder Lage zu ermöglichen, beispielsweise das Expansionsventil auch in Fahrzeuge einbauen zu können, in denen es Fliehkräften unterworfen ist, liegt gegen die obere Stirnfläche des Plungers eine Haltefeder 21 an, deren Widerlager durch einen starr mit der Führungshülse 15 verbundenen Schraubenbolzen 18 gebildet wird, auf den eine Kronenmutter 19 aufgeschraubt ist, zwischen deren ringförmiger Stirnfläche und der oberen Abschlußplatte des die Magnetspule 16 aufnehmenden Gehäuses 17 ein Dichtring 20 angeordnet ist.
Sollte bei dem in Fig. 1 dargestellten Strömungsverlauf des Kältemittels im Bereich des Ventilsitzes 41 und der das Ventil schließenden, einen Flachsitz bildenden Ringscheibe 6 ein Abriß der Strömung befürchtet werden, der zu Schwingungen des Ventilstößels 5 führt, so kann das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel in der Weise abgewandelt werden, daß die Strömungsrichtung des Kältemittels umgekehrt wird und das Kältemittel aus dem Bereich 3 durch eine in dem Stößel 5 vorgesehene Radialbohrung unmittelbar in die Kapillarbohrung 51 des Stößels 5 einfließt. Im diesem Fall ist die Kapillarbohrung 51 am unteren Ende des Stößels 5 verschlossen, und auf die Anordnung des Filters 9 kann verzichtet werden. Anstelle des Filters 9 kann in die Kapillarbohrung 51 ein als Filter wirkendes Siebeingesetzt werden.

Claims

1. Ventil mit einem von einer Membran (12) hydro-pneumatisch gesteuerten, eine axiale Kapillarbohrung (51) aufweisenden, die Membran (12) mit seinem dem Ventilsitz (41) entgegengesetzten Ende (53) kleineren Durchmessers in einer axialen Aussparung durchsetzenden und mit einer Schulter (52) gegen die Membran (12) anliegenden Ventilstössel (5) und einem auf den Ventilstössel (5) wirkenden, innerhalb einer von einem Geber erregbaren Magnetspule (16) angeordneten Plunger (14), der das Verschließen und Öffnen der Kapillarbohrung (51) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil als Expansionsventil zum Einspritzen eines Kältemittels in den Verdampfer einer Kälteanlage ausgebildet ist, daß zwischen dem Ventilstösselende (53) und der Membran (12) ein Ringspalt (13) besteht und daß die die Schulter (52) des Ventilstössels (5) bildende Stirnfläche eine Vertiefung aufweist, die über den durch die axiale Aussparung der Membran (12) gebildeten Ringspalt (13) mit der oberhalb der Membran (12) gelegenen Steuerkammer und über Durchbrüche (54) im Ventilstössel (5) sowie einen Kanal (31) mit der zum Verdampfer führenden Leitung in Verbindung steht.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Membran (12) gegenüberliegende Ende des Plungers (14) eine konische Verjüngung aufweist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnseite des die Magnetspule (16) umschließenden Gehäuses (17) eine auf den Plunger (14) einen Druck ausübende Feder (21) angeordnet ist.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem einen Einlaß (2) und einen Auslaß (3) für das Kältemittel aufweisenden Ventilkörper (1) eine auf dem Ventilstössel (5) einen Druck ausübende Feder (8) angeordnet ist.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (41) durch die Stirnfläche einer vom Ventilstössel (5) durchsetzten Hülse (4) und ein mit dem Ventilsitz zusammenwirkender Schließkörper durch eine aus Kunststoff bestehende, gegen eine Ringschulter des Ventilstössels (5) anliegende Ringscheibe (6) gebildet wird.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der unteren Öffnung der Kapillarbohrung (51) des Ventilstössels (5) ein von einer Hülse umschlossenes Filter (9) angeordnet ist.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß an der dem die Membran (12) durchsetzenden Ventilstösselende (53) gegenüberliegenden stirnfläche des Plungers (14) eine Scheibe (22) aus nachgiebigem werkstoff angeordnet ist.