DE3338159A1

DE3338159A1 - Ventilvorrichtung zum evakuieren und/oder fuellen eines kaeltesystems

Info

Publication number: DE3338159A1
Application number: DE19833338159
Authority: DE
Inventors: Gustav Adolf Nordborg Johansson
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1983-10-20
Filing date: 1983-10-20
Publication date: 1985-05-09
Also published as: GB2148413A; DK152079C; IT1180104B; IT8468043A1; SE8404993D0; DK488684D0; SE8404993L; DE3338159C2; DK152079B; GB2148413B; BR8405318A; GB8426079D0; IT8468043A0; JPH0368317B2; CA1234500A; JPS60108669A; IT8453949V0; DK488684A; US4561264A; SE458474B

Description

DANFOSS A/S, Nordborg, Dänemark

Ventilvorrichtung zum Evakuieren und/oder Füllen eines Kältesystems

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilvorrichtung zum Evakuieren und/oder Füllen eines ein hermetisch verschließbares Anschlußrohr aufweisenden Kältesystems, insbesondere einer Verdichterkapsel, mit einem Sperrventil zwischen einer Evakuierungs- und/oder Fülleitung und einem Anschlußkopf zur zeitweiligen Verbindung mit dem Anschlußrohr.

Bisher wurde eine Ventilvorrichtung benutzt, deren Anschlußkopf den Teil einer Schnellkupplung bildet. Der andere, ebenfalls ein Ventil aufweisende Teil der Schnellkupplung mußte zunächst manuell am Anschlußstutzen dicht befestigt werden. Dies war arbeitsaufwendig. Die Erzielung der Dichtheit war auch in erheblichem Maß von den Toleranzen des Außendurchmessers des Anschlußrohres abhängig. Erst danach konnte die Evakuierungs- und/oder Fülleitung mittels der Schnellkupplung rasch angeschlossen und wieder gelöst werden. Hierbei traten häufig Abnutzungen der verwendeten O-Dichtringe auf. Nach dem Füllen wurde das Anschlußrohr mittels einer Zange zusammengequetscht und dadurch hermetisch verschlossen.

Mit Hilfe dieser Schnellkupplung konnte der Arbeitsaufwand beim Evakuieren und/oder Füllen ganz erheblich gegenüber einer älteren Ventilvorrichtung herabgesetzt werden, bei der das Gehäuse des Sperrventils unmittelbar mit dem Anschlußrohr verbunden wurde. Zu diesem Zweck mußte das Anschlußrohr mit einem Bördelrand versehen und an ihm das Ventilgehäuse mittels einer Überwurfmutter dicht befestigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventileinrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit der der für das Evakuieren und/oder Füllen erforderliche Arbeits- und Zeitaufwand noch weiter herabgesetzt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Anschlußkopf zum unmittelbaren Aufsetzen auf das Anschlußrohr einen mit einer Einführungsöffnung in seinem Gehäuse axial ausgerichteten Dichtring und eine Kolben-Zylinder-Anordnung mit einem mit Druckmittel versorgbaren Druckraum aufweist und daß der durch eine Umfangswand gegen radiales Ausweichen gesicherte Dichtring zwischen zwei ringförmigen Druckflächen angeordnet und von diesen bei Betätigung der Kolben-Zylinder-Anordnung axial zusammendrückbar ist.

Bei dieser Konstruktion ist es nicht erforderlich, vorbereitende Maßnahmen am Anschlußrohr zu treffen, ehe eine schnelle Kupplung zwischen Ventilvorrichtung und Kältesystem erfolgen kann. Vielmehr braucht lediglich der Anschlußkopf auf das Anschlußrohr aufgeschoben und die Kolben-Zylinder-Anordnung durch Einleiten von Druckmittel in den Druckraum betätigt zu werden. Hierbei spielen auch Toleranzunterschiede beim Außendurchmesser des Anschlußrohres keine störende Rolle, da diese durch eine entsprechende Verformung des von der Kolben-Zylinder-Anordnung belasteten Dicht-

ringes ausgeglichen werden. Die Wahl des Druckraumdruckes und der effektiven Kolbenfläche läßt sich ohne Schwierigkeiten so treffen, daß die erforderliche Dichtheit sowohl beim Evakuieren, also bei einem Unter-

—3 bar druck in der Größenordnung von etwa 10 ,als auch beim Füllen, also bei einem Druck in der Größenordnung von etwa 10 bar, gewährleistet ist.

In weiterer Ausgestaltung kann dafür gesorgt sein, daß der Dichtring und eine zu ihm koaxiale Spannbuchse, die sich bei Axialbelastung radial nach innen verformt, eine von der Druckkraft der Kolben-Zylinder-Anordnung belastbare Reihenschaltung bilden. Durch Verwendung der gleichzeitig mit dem Dichtring belastbaren Spannbuchse wird der Dichtring von der Funktion der mechanischen Kopplung entlastet und kann daher in noch besserem Maße mit Bezug auf die Abdichtfunktion ausgelegt werden.

Günstig ist es ferner, daß die eine Druckfläche mit dem Kolben verbunden ist, daß die andere Druckfläche der Spannbuchse benachbart ist und daß das Anschlußkopfgehäuse den Zylinder und ein die Einführungsöffnung aufweisendes Mundstück mit einer Widerlagerfläche für die Spannbuchse aufweist. Dies ergibt eine besonders einfache und platzsparende Ausführung.

Konstruktiv empfiehlt es sich auch, daß die den Dichtring umschließende Umfangswand mit dem Kolben verbunden ist, mit der Innenseite die Spannbuchse führt und mit der Außenseite verschiebbar am Anschlußkopfgehäuse anliegt. Auf diese Weise wird auch bei axial kurzem Kolben und kurzem Zylinder eine ausreichende Führung zwischen Kolben und Zylinder sichergestellt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Ventilblock fest mit dem Kolben verbunden, wobei das Anschlußkopfgehäuse relativ zum Ventilblock verschiebbar ist. Dies erleichtert den konstruktiven Aufbau. Insbesondere kann der Kolben von einem Verbindungskanal durchsetzt sein, der unmittelbar zu den Sperrventilen führt.

Besonders empfehlenswert ist ein pistolenartiger Handgriff. Man kann dann die gesamte Ventilvorrichtung leicht derart dirigieren, daß der Anschlußkopf über das Anschlußrohr greift.

Zweckmäßigerweise ist die Kolben-Zylinder-Anordnung pneumatisch betätigbar. Druckluft ist ein im Vergleich zu anderen Druckmitteln billiges Medium und steht in den meisten Fabrikationsstätten ohnehin zur Verfügung .

Mit besonderem Vorteil ist im Zylinder eine Austrittsöffnung vorgesehen, die im Normalbetrieb vom Kolben verschlossen gehalten ist, bei übermäßiger Relatiwerschiebung von Kolben und Zylinder jedoch mit dem Druckraum verbunden wird. Auf diese Weise ergibt sich eine Anzeige für den Fall, daß der Anschlußkopf das Anschlußrohr nicht oder nicht richtig ergriffen hat. Die Anzeige kann durch das Geräusch des ausströmenden Druckmittels oder dadurch bewirkt werden, daß sich im Druckraum nicht der gewünschte Druck aufbaut.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist beim Vorhandensein einer Evakuierungsleitung und einer Fülleitung für beide Leitungen je ein Sperrventil in der Ventilvorrichtung vorgesehen. Durch Umschaltung innerhalb der Ventilvorrichtung kann dann der Füllvorgang unmittelbar an den Evakuierungsvorgang anschließen. Ein spezielles Ventil zum Absperren des Anschlußrohres

ist nicht erforderlich. Im Vergleich zu am anderen Ende der Leitungen angebrachten Sperrventilen geht das Innenvolumen der Leitungen nicht in den toten Raum ein.
5

Ein besonders rasches Arbeiten ist möglich, wenn ein willkürlich betätigbares Druckmittelventil, eine den Druckraumdruck messende erste Druckmeßvorrichtung und eine Steuervorrichtung vorgesehen sind, die ein Sperrventil öffnet, wenn der Druckraumdruck einen vorgegebenen Grenzwert überschritten hat. Hierbei wird die abdichtende Verbindung zwischen Anschlußkopf und Anschlußrohr von der Bedienungsperson hergestellt, wenn sie den Anschlußkopf richtig plaziert hat. Der nächste Arbeitsgang beginnt dann unmittelbar anschließend.

Eine doppelte Folgesteuerung ergibt sich dadurch, daß eine den Evakuierungsdruck messende zweite Druckmesservorrichtung vorgesehen ist und daß die Steuervorrichtung das Evakuierungssperrventil in Abhängigkeit vom Überschreiten des Druckraumdruck-Grenzwerts öffnet sowie das Evakuierungssperrventil schließt und das Füllsperrventil öffnet, wenn der Evakuierungsdruck einen vorgegebenen Grenzwert unterschritten hat. Nach dem willkürlichen Einleiten der Abdichtung folgt automatisch das Evakuieren und anschließend, wiederum automatisch, das Füllen.

Zweckmäßigerweise ist das Druckmittelventil durch einen Fußschalter betätigbar. Die Bedienungsperson hat dann die Hände frei, um den Anschlußkopf auf das Anschlußrohr zu schieben und nach dem Füllen das Anschlußrohr mittels einer Zange o.dgl. hermetisch dicht zu verschließen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ventilvorrichtung, deren Anschlußkopf auf ein Anschlußrohr aufgesetzt worden ist, und

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Ventilvorrichtung.

Fig. 1 zeigt die Kapsel 1 eines Kältemittelverdichters, die außer einem Betriebsstutzen 2, welcher beispielsweise als Saugleitungsanschluß dient, einen Füllstutzen 3 aufweist, in welchen ein Anschlußrohr

4 dicht eingesetzt, beispielsweise eingelötet, ist.

Eine Ventilvorrichtung 5 weist einen pistolenartigen Handgriff 6, zwei Ventilblöcke 7 und 7a sowie einen Anschlußkopf 8 auf. In die Ventilvorrichtung mündet eine Evakuierungsleitung 9, die mit einer Evakuierungsvorrichtung 10 in Verbindung steht, beispielsweise einer Saugpumpe, und eine Fülleitung 11, die mit einer Füllvorrichtung 12 in Verbindung steht, beispielsweise einem Kältemittelspeicher mit zugehöriger Abmeßvorrichtung (Fig. 2). Innerhalb der Ventilvorrichtung

5 ist die Leitung 9 mit einem Evakuierungssperrventil 13 und die Leitung 11 mit einem Füllsperrventil 14 versehen. Unter einer Abdeckung 15 befindet sich ein Betätigungsorgan 16 für das Sperrventil 13, unter einer Abdeckung 15a ein Betätigungsorgan 17 für das Sperrventil 14, beispielsweise Elektromagnete. Ferner ist ein beiden Leitungen 9 und 11 gemeinsamer Verbindungskanal 18 in der Ventilvorrichtung 5 vorgesehen.

Der Anschlußkopf 8 weist eine Kolben-Zylinder-Anordnung 19 mit einem Druckraum 20 auf. Die Anordnung wird durch einen am Umfang mit einem Dichtring 21 versehenen gestuften Kolben 22 und einem Zylinder 23 gebildet. Letzterer ist Teil eines Anschlußkopfgehäuses 24, das außerdem eine mit Dichtring 25 versehene Rückwand 26 und ein Mundstück 27 aufweist, die durch achsparallele Schrauben miteinander verbunden sind. Das Mundstück weist eine Einführungsöffnung 28 auf.

Koaxial mit ihr ist eine Spannbuchse 29, eine Zwischenscheibe 30 und ein elastisch verformbarer Dichtring 31 aus kältemittelbeständigem Material angeordnet. Der Innendurchmesser dieser Teile ist etwas größer als der Außendurchmesser des Anschlußrohres 4. Der Dichtring 31 ist von einer Umfangswand 32 umschlossen und zwischen einer ersten, konischen Druckfläche 33, die einstückig mit dem Kolben 22 ausgebildet ist, und einer zweiten, durch die Zwischenscheibe 30 gebildeten Druckfläche 34 angeordnet. Die Umfangswand 32 führt außerdem mit ihrer Innenseite die Spannbuchse 29 und mit ihrer Außenseite das Anschlußkopfgehäuse 24. Das Mundstück trägt eine konische Widerlagerfläche 35 zur Abstützung der Spannbuchse 29. Diese kann beispielsweise über einen Teil ihrer Länge axial geschlitzt sein, wobei die Segmente mittels der konischen Widerlagerfläche 35 radial nach innen verlagerbar sind.

Im Zylinder 23 ist eine Gewindebohrung 36 zum Anschluß einer Druckluftleitung 37 vorgesehen. Diese steht über ein willkürlich betätigbares Druckmittelventil 38, das hier durch ein Fußpedal 39 betätigbar ist, und eine weitere Druckmittelleitung 40 mit einer Druckluftquelle 41 in Verbindung. Im Zylinder 23 ist außerdem eine Austrittsöffnung 42 vorgesehen, die im Ruhezustand von der Dichtung 21 des Stufenkolbens 22 abgedeckt ist, aber den Druckraum 20 mit der Atmosphäre

verbindet, wenn sich eine über den normalen Spannvorgang hinausgehende Relativbewegung zwischen Zylinder 23 und Kolben 22 ergibt.

Der Druck im Druckraum 20 wird durch eine erste Druckmeßvorrichtung 43, der Druck in der Verbindungsleitung 18 durch eine zweite Druckmeßvorrichtung 44 gemessen. Beide Druckmeßvorrichtungen stehen mit einer Steuereinrichtung 45 in Verbindung. Diese steuert die Betätigungsorgane 16 und 17 der Sperrventile 13 und 14 in der weiter unten beschriebenen Weise.

Die Ventilvorrichtung arbeitet wie folgt:

wenn die Verdichterkapsel 1 mit Kältemittel gefüllt werden soll, wird die pistolenartige Venti!vorrichtung mit dem Anschlußkopf 8 über das Anschlußrohr 4 geschoben. Dann betätigt die Bedienungsperson das Fußpedal 39, wodurch das Anschlußkopfgehäuse 24 mit dem Zylinder 23 in Richtung auf den Ventilblock 7 gedrückt wird. Hierdurch wird die Reihenschaltung der Spannbuchse 29 und des Dichtringes 31 axial zusammengedrückt. Die Spannbuchse klemmt sich durch radiale Verformung nach innen auf dem Anschlußrohr 4 fest.

Der Dichtring 31, der durch die Umfangswand 32 gegen radiale Aufweitung gesichert ist, wird durch die beiden Druckflächen 33 und 34 so zusammengedrückt, daß er sich radial nach innen verformt und dabei dicht gegen das Anschlußrohr anliegt. Die Verschiebung geht so weit, bis durch dichtende Anlage des Dichtringes der Widerstand gegen eine Verschiebung der Kolben-Zylinder-Anordnung 19 größer wird als es dem zur Verfügung stehenden Luftdruck entspricht.

Wenn der Druck im Druckraum 20 einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, welcher einer sicheren Abdichtung entspricht, wird dies über die erste Druckmeß-

O i JJ

vorrichtung 43 an die Steuervorrichtung 45 gemeldet. Diese erregt daraufhin das Betätigungsorgan 16, so daß das Sperrventil 13 öffnet. Infolgedessen wird die Verdichterkapsel 1 entlüftet und evakuiert. Sobald der Druck in der Verbindungsleitung 18 einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet, was durch die zweite Druckmeßvorrichtung 44 an die Steuervorrichtung 45 gemeldet wird, geht das Sperrventil 13 wieder in die Schließstellung und das Betätigungsorgan 17 wird erregt, um das Sperrventil 14 zu öffnen. Nunmehr fließt flüssiges Kältemittel in die Verdichterkapsel, wobei insbesondere eine abgemessene Menge eingefüllt wird. Das Sperrventil 14 schließt nach einer vorbestimmten Zeit, sei es aufgrund einer Mengenmessung, eines Zeitablaufs oder eines Druckanstiegs im Verbindungskanal 18.

Nunmehr klemmt die Bedienungsperson mit einer Zange das Anschlußrohr 4 derart zusammen, daß sich ein her-

²^ metischer Abschluß der Kapsel ergibt. Durch Freigabe des Fußpedals 39 wird der Druck im Druckraum 20 abgesenkt, so daß die Klemmwirkung der Spannbuchse 29 und die Dichtwirkung des Dichtringes 31 beendet werden. Alsdann kann die Ventilvorrichtung 5 vom Anschluß rohr 4 abgenommen werden. Die Entlüftung des Druckraums 20 kann dadurch begünstigt werden, daß das Ventil 38 die Leitung 37 mit der Atmosphäre verbindet.

Wird das Druckmittelventil 38 betätigt, wenn der Anschlußkopf 8 nicht richtig auf dem Anschlußrohr 4 plaziert ist, bewegt sich der Kolben 22 soweit, daß die Austrittsöffnung 42 freigegeben wird. Dies ergibt ein zischendes Geräusch, das den Fehler anzeigt. Außer dem kann sich im Druckraum 20 nicht der erforderliche Druck aufbauen; die Folgesteuerung der Sperrventile 13 und 14 tritt nicht ein.

G όΟϋ ί JJ - 13 -

Wenn entspreehenue Sperrventile in der Evakuierungsvorrichtung 10 und in der Füllvorrichtung 12 vorgesehen sind, kann es auch genügen, diese Ventile für das Evakuieren und Füllen zu verwenden und im übx-igen lediglich ein Sperrventil i'.v, Verbindurigskana.1 18 vorzusehen.

BAD ORIGINAL

Claims

DR.-ING. ULRICH KNOBLAIi)QH ο 1 r Q

PATENTANWALT O O O O l O O β frankfurt/main ι, den 19. Okt. 1983

KÜHHORNSHOFWES 10

POSTSCHECK-KONTO FRANKFURT/M. 3425-605 K/N

DRESDNER BANK. FRANKFURT/M. 2300308 TELEFON: 561078

TELEGRAMM: KNOPAT TELEX: 411877 KNOPA D

DA 688

Patentansprüche

ι 1.) Ventilvorrichtung zum Evakuieren und/oder Füllen eines ein hermetisch verschließbares Anschlußrohr aufweisenden Kältesystems, insbesondere einer Verdichterkapsel, mit einem Sperrventil zwischen einer Evakuierungs- und/oder Fülleitung und einem Anschlußkopf zur zeitweiligen Verbindung mit dem Anschlußrohr, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußkopf (8) zum unmittelbaren Aufsetzen auf das Anschlußrohr (4) einen mit einer Einführungsöffnung (28) in seinem Gehäuse (24) axial ausgerichteten Dichtring (31) und eine Kolben-Zylinder-Anordnung (19) mit einem mit Druckmittel versorgbaren Druckraum (20) aufweist und daß der durch eine Umfangswand (32) gegen radiales Ausweichen gesicherte Dichtring (31) zwischen zwei ringförmigen Druckflächen (33, ^4>' angeordnet und von diesen bei Betätigung der Kolben-Zylinder-Anordnung axial zusammendrückbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (31) und eine zu ihm koaxiale Spannbuchse (29), die sich bei Axialbelastung radial nach innen verforrnt, eine von der Druckkraft der Kolben-Zylinder-Anordnung (19) belastbare Reihenschaltung bilden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Druckfläche (33) mit dem Kolben (22) verbunden ist, daß die andere Druckfläche (34) der Spannbuchse (29) benachbart ist und daß das Anschlußkopfgehäuse (24) den Zylinder (33) und ein die Einführungsöffnung (28) aufweisendes Mundstück (27) mit einer Widerlagerfläche (28) für die Spannbuchse aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Dichtring (31) umschließende Umfangswand (32) mit dem Kolben (22) verbunden ist, mit der Innenseite die Spannbuchse (29) führt und mit der Außenseite verschiebbar am Anschlußkopfgehäuse (24) anliegt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Ventilblock (7), der fest mit dem Kolben (22) verbunden ist, wobei das Anschlußkopfgehäuse (24) relativ zum Ventilblock verschiebbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (22) von einem Verbindungskanal

(18) durchsetzt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen pistolenartigen Handgriff (6).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Anordnung (19) pneumatisch betätigbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinder (23) eine Austrittsöffnung (42) vorgesehen ist, die im Normalbetrieb vom Kolben (22) verschlossen gehalten ist, bei übermäßiger Relativverschiebung von Kolben und Zylinder jedoch mit dem Druckraum (20) verbunden wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorhandensein einer Evakuierungsleitung (9) und einer Fülleitung (11) für beide Leitungen je ein Sperrventil (13, 14) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein willkürlich betätigbares Druckmittelventil (38), durch eine den Druckraumdruck messende erste Druckmessvorrichtung (43) und durch eine Steuervorrichtung (45), die ein Sperrventil (13) öffnet, wenn der Druckraumdruck einen vorgegebenen Grenzwert überschritten hat.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Evakuierungsdruck messende zweite Druckmesservorrichtung (44) vorgesehen ist und daß die Steuervorrichtung (45) das Evakuierungssperrventil (13) in Abhängigkeit vom Überschreiten des Druckraumdruck-Grenzwerts öffnet sowie das Evakuierungssperrventil schließt und das Füllsperrventil (14) öffnet, wenn der Evakuierungsdruck einen vorgegebenen Grenzwert unterschritten hat.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittelventil (38) durch einen Fußschalter (39) betätigbar ist.