DE2001713A1 - Temperature-dependent shut-off device - Google Patents

Temperature-dependent shut-off device

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DE2001713A1 DE19702001713 DE2001713A DE2001713A1 DE 2001713 A1 DE2001713 A1 DE 2001713A1 DE 19702001713 DE19702001713 DE 19702001713 DE 2001713 A DE2001713 A DE 2001713A DE 2001713 A1 DE2001713 A1 DE 2001713A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein temperaturabhängiges Absperrorgan mit einem Gehäuse, einem letzteres durchsetzenden Strömungskanal, einer Membran und einer Membrankammer in dem Gehäuse, wobei die Kammer eine temperaturabhängige Füllung enthält, und einem Stift, der zwischen der Membran und einem Verschlussstück des Absperrorgans eingeschaltet ist und das Verschlussstück in Abhängigkeit von einer Veränderung der an der Membran vorhandenen Druckdifferenz bewegt. Die Erfindung eignet sich insbesondere für thermostatische Entspannungsventile bei Kältemaschinen.The invention relates to a temperature-dependent shut-off element with a housing, a flow channel passing through the latter, a membrane and a membrane chamber in the housing, the chamber containing a temperature-dependent filling, and a pin which is connected between the membrane and a closure piece of the shut-off element and the closure piece moves as a function of a change in the pressure difference present on the membrane. The invention is particularly suitable for thermostatic expansion valves in refrigerating machines.

Ein derartiges Absperrorgan ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass in einem hohlen Teil des Stiftes eine Kammer ausgebildet ist, die mit der Membrankammer in Verbindung steht und sich in eine in dem Strömungskanal angeordnete Strecke des Stiftes erstreckt.Such a shut-off device is characterized according to the invention in that a chamber is formed in a hollow part of the pin, which chamber is in communication with the membrane chamber and extends into a section of the pin arranged in the flow channel.

Die Anordnung eines Stiftes mit einem hohlen Teil, der in den Rücklaufkanal für das Kältemittel ragt, ermöglicht eine Kondensation der in der Membrankammer befindlichen Füllung in dem von dem Kältemittel durchströmten Raum, so dass diese Füllung auf die Temperatur des rückströmenden Kältemittels anspricht. Da die Temperatur im Rücklaufkanal niedriger ist als die Umgebungstemperatur der Membrankammer, befindet sich die z.B. aus Kältemittel bestehende kondensierte Füllung stets in dem Stift.The arrangement of a pin with a hollow part that protrudes into the return channel for the refrigerant enables the filling in the membrane chamber to condense in the space through which the refrigerant flows, so that this filling responds to the temperature of the returning refrigerant. Since the temperature in the return channel is lower than the ambient temperature of the diaphragm chamber, the condensed filling, e.g. consisting of refrigerant, is always in the pin.

Nach einem Merkmal der Erfindung befindet sich in der oberen Endstrecke des Stiftes eine Drosselstelle, die bei hängend montiertem Ventil einen Übertritt der kondensierten Füllung in die Membrankammer verhindert.According to one feature of the invention, a throttle point is located in the upper end section of the pin, which prevents the condensed filling from passing into the diaphragm chamber when the valve is mounted in a suspended manner.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die den Rücklaufkanal durchsetzende Strecke des Stiftes von einer Hülse umgeben, die eine niedrige Wärmeleitfähigkeit hat, so dass Temperaturschwankungen in dem Stift gedämpft werden und dadurch ein Pendeln, d.h. häufiges Öffnen und Schließen des Ventils vermieden wird.According to a further feature of the invention, the section of the pin passing through the return channel is surrounded by a sleeve which has a low thermal conductivity, so that temperature fluctuations in the pin are dampened and this avoids oscillation, i.e. frequent opening and closing of the valve.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung. Diese zeigt einen Vertikalschnitt durch ein Thermostat-Entspannungsventil, wobei andere Teile einer Kältemaschine schematisch angedeutet sind.Further features and advantages of the invention emerge from the following description with reference to the drawing. This shows a vertical section through a thermostatic expansion valve, with other parts of a refrigeration machine being indicated schematically.

Das dargestellte Ventil besitzt ein Ventilgehäuse 10. Dieses ist in seinem unteren Teil mit einem Eintrittskanal 12 und einem Austrittskanal 14 versehen. Die Kanäle 12, 14 sind durch eine Zwischenwand voneinander getrennt, die von einer Öffnung 16 durchsetzt ist, durch die Kältemittel in den Raum unterhalb der Zwischenwand gelangen kann. Ein Verschlussstück 18 in Form einer Kugel wirkt mit einem Sitz 20 zusammen und steuert dadurch die Strömung, die von dem Eintrittskanal zu dem Austrittskanal fließt. Die Kugel ist auf einem Lagerkörper 22 zentriert. Zwischen letzterem und einem Tragkörper 26 ist eine Feder 24 eingespannt, die den Lagerkörper 22 in Schließrichtung zu bewegen trachtet. Der in den Endteil des Ventilgehäuses 10 eingeschraubte Tragkörper 26 ist zur Veränderung der Federkraft verstellbar. Das Ventilgehäuse 10 ist an seinem Ende durch eine Schraubkappe 28 und einen O-Ring dicht verschlossen.The valve shown has a valve housing 10. This is provided with an inlet channel 12 and an outlet channel 14 in its lower part. The channels 12, 14 are separated from one another by an intermediate wall which is penetrated by an opening 16 through which refrigerant can get into the space below the intermediate wall. A closure piece 18 in the form of a ball interacts with a seat 20 and thereby controls the flow that flows from the inlet channel to the outlet channel. The ball is centered on a bearing body 22. Between the latter and a support body 26, a spring 24 is clamped, which seeks to move the bearing body 22 in the closing direction. The support body 26 screwed into the end part of the valve housing 10 can be adjusted to change the spring force. The valve housing 10 is tightly closed at its end by a screw cap 28 and an O-ring.

Das Verschlussstück 18 wird durch einen Stößel 30 betätigt. Dieser wird seinerseits von einem membrangesteuerten Stift 32 betätigt, der an einer Membranauflage 34 befestigt ist und dessen oberer Endteil Auflage 34 und Membran 36 durchsetzt sowie mit einer Kopf- oder Membrankammer 38 in Verbindung steht. Der Stift 30 sitzt in sattem Gleitsitz in einer Bohrung 40, so dass ein Lecken in der Bohrung verhindert wird und diese nicht als Umgehungskanal wirken kann.The locking piece 18 is actuated by a plunger 30. This in turn is actuated by a diaphragm-controlled pin 32 which is fastened to a diaphragm support 34 and the upper end part of which passes through support 34 and diaphragm 36 and is in communication with a head or diaphragm chamber 38. The pin 30 is seated in a snug sliding fit in a bore 40, so that leakage in the bore is prevented and this cannot act as a bypass channel.

In seinem oberen Teil enthält das Ventilgehäuse einen Rücklaufkanal mit einer Eintrittsstrecke 42, die mit dem Auslass eines Verdampfers E verbunden ist, und einer Austrittsstrecke 44, die mit dem Einlass eines Verdichters C verbunden ist. In üblicher Weise speist der Verdichter C einen Kondensator und dieser ein Auffanggefäß R, das mit dem Eintrittskanal 12 des Ventilgehäuses 10 verbunden ist. Über die Öffnung 48 in der oberen Wand des Ventilgehäuses 10 wird eine unterhalb der Membran 36 befindliche Druckkammer 46 mit dem Druck beaufschlagt, der in dem Rücklaufkanal 42-44 herrscht. Infolgedessen ist die Toleranz zwischen dem membrangesteuerten Stift 32 und der oberen Wand nicht von großer Bedeutung, weil ein geringfügiges Lecken hier nicht schadet. Die Membran 36 ist zwischen einer Kuppel 54 und einem Tragflansch 50 eingespannt, der in das obere Ende des Ventilgehäuses eingeschraubt und gegen dieses durch einen O-Ring 52 abgedichtet ist. Die Kopfkammer 38 wird mit einer temperaturabhängigen Füllung, z.B. einem Kältemittel, durch ein Kapillarrohr 56 gefüllt, das dann dicht verschlossen wird.In its upper part, the valve housing contains a return duct with an inlet section 42, which is connected to the outlet of an evaporator E, and an outlet section 44, which is connected to the inlet of a compressor C. In the usual way, the compressor C feeds a condenser and this feeds a collecting vessel R which is connected to the inlet channel 12 of the valve housing 10. Via the opening 48 in the upper wall of the valve housing 10, a pressure chamber 46 located below the membrane 36 is acted upon with the pressure that prevails in the return channel 42-44. As a result, the tolerance between the diaphragm controlled pin 32 and the top wall is not of great concern because a little leakage will not do any harm here. The membrane 36 is clamped between a dome 54 and a support flange 50, which is in the upper end of the valve housing is screwed in and sealed against it by an O-ring 52. The head chamber 38 is filled with a temperature-dependent filling, e.g., a refrigerant, through a capillary tube 56, which is then sealed.

Der membrangesteuerte Stift 32 ist mit einem Blindloch 58 versehen, das etwa in der Mitte des den oberen Teil des Ventilgehäuses 10 durchsetzenden Rücklaufkanals 42-44 endet. Das Blindloch 58 stellt eine kleine Temperaturmesskammer 60 dar, die im Innern des membrangesteuerten Stiftes 32 ausgebildet ist und sich im Rücklaufkanal der Maschine befindet. Die Temperatur in der Kammer 60 des Stiftes 32 ist stets niedriger als in der Kopfkammer 38, so dass die Kältemittelfüllung trachtet, in der Kammer 60 zu kondensieren, und die Messung an diesem ideal angeordneten Punkt erfolgt. Da der membrangesteuerte Stift 32 nur eine kleine Masse hat, arbeitet das vorstehend beschriebene Ventil mit geringer Tätigkeit; es spricht daher auch auf vorübergehende Temperaturveränderungen an. Dies würde natürlich zum Pendeln führen. Um die Neigung zum Pendeln herabzusetzen, ist die dem Rücklaufkanal 42-44
<NichtLesbar>
des membrangesteuerten Stiftes 32 von einer Hülse 62 umgeben, die eine niedrige Wärmeleitfähigkeit hat. Diese Hülse 62 kann aus einem Material bestehen, das eine niedrige Wärmeleitfähigkeit besitzt und selbst schmierend ist, beispielsweise aus einem unter der Bezeichnung Delrin erhältlichen Werkstoff. Der Stift 32 ist dann frei beweglich und die erzielte Dämpfung von der Wandstärke der Hülse 62 abhängig.The diaphragm-controlled pin 32 is provided with a blind hole 58 which ends approximately in the middle of the return channel 42-44 passing through the upper part of the valve housing 10. The blind hole 58 represents a small temperature measuring chamber 60 which is formed in the interior of the diaphragm-controlled pin 32 and is located in the return duct of the machine. The temperature in the chamber 60 of the pin 32 is always lower than in the head chamber 38, so that the refrigerant charge tends to condense in the chamber 60, and the measurement takes place at this ideally arranged point. Since the diaphragm-controlled pin 32 has only a small mass, the valve described above operates with little activity; it therefore also responds to temporary changes in temperature. This would of course lead to commuting. To reduce the tendency to oscillate, the return channel 42-44
<nonreadable>
of the diaphragm-controlled pin 32 surrounded by a sleeve 62 which has a low thermal conductivity. This sleeve 62 can consist of a material which has a low thermal conductivity and is self-lubricating, for example from a material available under the name Delrin. The pin 32 is then freely movable and the damping achieved depends on the wall thickness of the sleeve 62.

Damit das Ventil in allen Stellungen angebracht werden kann, sitzt in der oberen Endstrecke des membrangesteuerten Stiftes 32 ein kapillares Drosselelement 64. Dieses hat ein sehr kleines, kapillares Loch, welches die Kammer 60 in dem membrangesteuerten Stift 32 mit der Kopfkammer 38 verbindet. Diese Verbindung genügt für eine Übertragung von Druckveränderungen, ermöglicht jedoch auch bei hängend montiertem Ventil nur einen minimalen Übertritt von kondensierter Kältemittelfüllung aus der Kammer 60 in die Kopfkammer 38. Ohne das Drosselelement 64 könnte dagegen ein Übergang stattfinden, worauf in die wärmere Kopfkammer 38 übergetretenes, flüssiges Kältemittel sofort zu Gas verdampfen, dadurch den Druck erhöhen und anschließend in der Kammer 60 gleich rückkondensiert werden würde. Infolgedessen würde das System pendeln. Durch das Drosselelement 64 wird die Pendelneigung auf ein Minimum herabgesetzt.So that the valve can be attached in all positions, a capillary throttle element 64 is located in the upper end section of the diaphragm-controlled pin 32. This connection is sufficient for the transmission of pressure changes, but allows only a minimal transfer of condensed refrigerant charge from the chamber 60 into the head chamber 38, even with the valve mounted in a suspended manner. Vaporize liquid refrigerant immediately to gas, thereby increasing the pressure and then immediately recondensing in the chamber 60. As a result, the system would commute. By means of the throttle element 64, the tendency to pendulum is reduced to a minimum.

Die in dem membrangesteuerten Stift 32 ausgebildete und in dem Rücklaufkanal 42-44 angeordnete Kammer 60 hat eine ausgezeichnete Steuerwirkung, weil sie direkt im Rücklaufkanal 42-44 genau an der Stelle angeordnet ist, an der die Temperatur gemessen werden soll. Die eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweisende Hülse 62 dämpft die Steuerwirkung und hält in der Kammer 60 eine mittlere Temperatur aufrecht.The chamber 60 formed in the diaphragm-controlled pin 32 and arranged in the return channel 42-44 has a excellent control effect, because it is arranged directly in the return duct 42-44 exactly at the point where the temperature is to be measured. The sleeve 62, which has a low thermal conductivity, dampens the control effect and maintains a medium temperature in the chamber 60.

Infolge der Verwendung des Drosselelements 64 kann das Ventil in jeder Lage angebracht werden, ohne dass durch einen Übertritt von kondensiertem Kältemittel aus der Kammer 60 in die Kopfkammer 38 die Steuerwirkung des Ventils beeinträchtigt würde.As a result of the use of the throttle element 64, the valve can be attached in any position without the control effect of the valve being impaired by an overflow of condensed refrigerant from the chamber 60 into the head chamber 38.

Claims (6)

1. Temperaturabhängiges Absperrorgan mit einem Gehäuse, einem letzteres durchsetzenden Strömungskanal, einer Membran und einer Membrankammer in dem Gehäuse, wobei die Kammer eine temperaturabhängige Füllung enthält, und einem Stift, der zwischen der Membran und einem Verschlussstück des Absperrorgans eingeschaltet ist und das Verschlussstück in Abhängigkeit von einer Veränderung der an der Membran vorhandenen Druckdifferenz bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass in einem hohlen Teil des Stiftes (32) eine Kammer (60) ausgebildet ist, die mit der Membrankammer (38) in Verbindung steht und sich in eine in dem Strömungskanal (42-44) befindliche Strecke des Stiftes (32) erstreckt.1. Temperature-dependent shut-off element with a housing, a flow channel penetrating the latter, a membrane and a membrane chamber in the housing, the chamber containing a temperature-dependent filling, and a pin that is connected between the membrane and a closure piece of the shut-off element and the closure piece as a function moved by a change in the pressure difference present on the membrane, characterized in that a chamber (60) is formed in a hollow part of the pin (32), which is in communication with the membrane chamber (38) and which extends into one in the flow channel ( 42-44) located stretch of the pin (32) extends. 2. Absperrorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der Membrankammer (38) entgegengesetzte Seite der Membran (36) mit dem Druck in dem Strömungskanal (42, 44) beaufschlagt ist.2. Shut-off element according to claim 1, characterized in that the side of the membrane (36) opposite the membrane chamber (38) is acted upon by the pressure in the flow channel (42, 44). 3. Absperrorgan nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kammer (60) des Stiftes und der Membrankammer (38) eine Drosselstelle (64) vorgesehen ist, die bei hängend montiertem Absperrorgan einen Übertritt von Flüssigkeit aus der Kammer (60) des Stiftes (32) in die Membrankammer (38) auf ein Minimum herabsetzt.3. Shut-off element according to claim 1 or 2, characterized in that a throttle point (64) is provided between the chamber (60) of the pin and the diaphragm chamber (38) which, when the shut-off element is mounted, prevents liquid from flowing out of the chamber (60) of the pin (32) in the diaphragm chamber (38) is reduced to a minimum. 4. Absperrorgan nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verzögerung von Temperaturveränderungen in der Kammer (60) des Stiftes (32) ein die Kammer (60) enthaltender Teil des Stiftes (32) von einer Hülse (62) od. dgl. umgeben ist.4. Shut-off element according to at least one of the preceding claims, characterized in that for delaying temperature changes in the chamber (60) of the pin (32) a part of the pin (32) containing the chamber (60) of a sleeve (62) or. Like. Is surrounded. 5. Absperrorgan nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussstück (18) die Strömung in einem anderen im Gehäuse (10) vorgesehenen Strömungskanal (12, 14) steuert.5. Shut-off element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the closure piece (18) controls the flow in another flow channel (12, 14) provided in the housing (10). 6. Absperrorgan nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erstgenannte Strömungskanal (42-44) in der Rücklaufleitung und der andere Strömungskanal (12, 14) in der Zulaufleitung des Verdampfers (E) einer Kältemaschine angeordnet ist.6. Shut-off device according to claim 5, characterized in that the first-mentioned flow channel (42-44) is arranged in the return line and the other flow channel (12, 14) in the inlet line of the evaporator (E) of a refrigerating machine.
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