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Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen einen
Kornpressor und insbesondere ein Funktions-Steuerventil, das für
einen Kühlkompressor geeignet ist, der in einer Autokühlanlage
oder dgl. angeordnet ist.
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Als Referenz hat der Anmelder bereits eine Verbesserung in oder
bezugnehmend auf ein Kapazitäts-Steuerventil für solch eine
Anwendung vorgeschlagen, und zwar durch die japanische
Gebrauchsmusteranmeldung Nr.128,861/1987, die in den Fig.3 und 4
nachfolgend als Referenz eingegliedert ist.
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Das spezielle Kapazitäts-Steuerventil 1, das in Fig.4 von diesem
Dokument als bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt ist,
ist auf dem Gehäuse 3 eines Kompressors, der in sich ein
Entladeventil 2 beinhaltet, durch einen Flansch 4 mittels
Verwendung von Bolzen 5 befestigt.
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Es ist eine Ausdehnungsmanschette 34 erkennbar in einem Raum,
der im oberen Bereich eines Gehäuses 10 definiert ist, wobei das
obere Ende der Ausdehnungsmanschette 34 fest an einem Halter 35
befestigt ist und wobei das untere Ende oder deren innerer
Durchmesser am äußeren Umfang von dem unteren Ende einer
Wellenführung 36 befestigt ist, und zwar beispielsweise durch
Anschmelzen oder dgl., wodurch ein Raum oder eine Kammer 38
zwischen dem äußeren Umfang der Ausdehnungsmanschette 34 und dem
inneren Umfang von dem Gehäuse 10 definiert wird.
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Der Halter 35 kann in einer Position fest am oberen Ende des
Gehäuses 10 befestigt sein, bspw. durch Kalfaterung oder dgl.,
und in seinem Zentrum ist ein schraubbar installiertes
Einstellelement 13 sichtbar, das zum Zwecke der Einstellung von der
wirkenden Kraft einer Spiralfeder von dessen einem Ende manuell
einstellbar ist.
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Es ist eine Spiralfeder 14 vorgesehen, die in dem Raum zwischen
der Ausdehnungsmanschette 34 und der Wellenführung 36 derart
gelagert ist, daß das obere Ende dieser Spiralfeder 14 auf der
unteren Endoberfläche von dem Einstellmittel 13 aufliegen kann
und daß deren unteres Ende gegen die ringförmig abgesetzte
Oberfläche von einer Abstandshülse 15 gesetzt ist, die verschiebbar
auf dem äußeren Umfang von der Wellenführung 36 befestigt ist.
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Auf der anderen Seite ist eine verschiebbar angeordnete
longitudinale Welle 16 sichtbar, die sich im Inneren einer in dem
Gehäuse 10 definierten Verschiebungsöffnung 39 befindet, und
zwar in solch einer Weise, daß die Welle 16 in
Verschiebebewegungen nach oben und unten verstellt werden kann und daß die
Spalten zwischen dem äußeren Umfang von der longitudinalen Welle
16 und der Verschiebeöffnung 39 mittels einer O-Ringdichtung 40
flüssigkeitsdicht abgedichtet sind. Es ist ebenfalls
ersichtlich, daß sich der im Durchmesser reduzierte Bereich dieser
Welle 16 in abgedichteter Weise verschiebbar nach oben durch
eine O-Ringdichtung 42 hindurch erstreckt, die in einer
ringförmigen Kerbe von einem Halter 41 angeordnet ist, der in
Position von dem Gehäuse 10 gehalten wird, wobei das obere Ende
von der longitudinalen Welle 16 in die zentrale Lochbohrung von
der Wellenführung 36 eingeführt und dort mittels Anschmelzen
oder dgl. fest daran befestigt wird.
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Mit dieser Anordnung kann ein ringförmiger Spalt, der mit der
longitudinalen Welle 16 in dem Verschiebeloch 39 gebildet wird,
durch die beiden O-Ringdichtungen 40 und 42, die
entgegengesetzt in Intervallen angeordnet sind, abgedichtet aufgeteilt
werden, wodurch zwischen diesen O-Ringdichtungen ein
ringförmiger Raum oder eine Kammer 43 gebildet wird und wodurch ein
ähnlicher Raum oder eine Kammer 44 unterhalb des O-Rings 40 und
dem unteren Ende von der Welle 16 gebildet wird.
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In dem zentralen Loch, das in dem zentralen unteren Ende von der
longitudinalen Welle 16 definiert ist, ist dargestellt, daß dort
das Führungsende von einem longitudinalen Stift 19 eingeführt
ist, wobei sich dessen unteres Ende in verschiebbarer und
abdichtender Weise nach unten durch ein Durchgangsloch 33
hindurch erstreckt, das in dem Gehäuse 10 ausgebildet ist, und
operativ auf einem Ventilkörper 18 aufliegt.
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In einer zentralen Aussparung 37, die derart definiert ist, daß
sie sich entlang der zentralen Achse von dem Gehäuse 10 in
dessen unterem Bereich oder nach unten gerichtet von dessen
zentralem Durchgangsloch 33 erstreckt, sind operativ ein oberer
Ventilsitzblock 49 und ein unterer Ventilsitzblock 52
angeordnet, die fest in der zentralen Aussparung 37 verbleiben, und
zwar mittels eines Absperrglieds 56 für den hermetischen
Einschluß der unteren Endöf fnung von der Aussparung, wobei das
Absperrglied bspw. über Kalfaterung oder auf beliebige andere
Weise sicher in Position gehalten werden kann.
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Der obere Ventilsitzblock 49 umfaßt eine
Ventilkugel-Führungskammer 45, die es dem operativ darin gehaltenen Ventilkörper 18
gestattet, entlang der zentralen Achse in longitudialer Richtung
zu laufen, einen Ventildurchlaß oder Öffnung 46, die nach oben
gerichtet in der oberen Endoberfläche von der
Ventil-Führungskammer 45 geöffnet ist und durch den Ventilkörper 18 geschlossen
werden kann, und eine laterale Öffnung 48, die sich in
Querrichtung erstreckt und sich in einer lateralen Seite oder der linken
Seite von der Ventil-Führungskammer 45 erstreckt, wie dies aus
Fig.4 ersichtlich wird. Der longitudinale Stift 19 erstreckt
sich durch diesen Ventildurchlaß 46, und die laterale Öffnung 48
erstreckt sich durch eine in Querrichtung liegende Öffnung 47,
die in der lateralen Seite von dem Gehäuse 10 vorgesehen ist und
erstreckt sich in Verbindung mit einem Mitteldruck AP in eine
Kammer 66.
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Der untere Ventilsitzblock 52 umf aßt einen Ventildurchlaß 51,
der operativ durch den Ventilkörper 18 geöffnet und geschlossen
werden kann, eine Filterkammer 61, in der ein flüssiger Filter
55 enthalten ist, und einen zentralen Durchgang 68, der geeignet
ist, um zwischen dem Ventildurchlaß 51 und der Filterkammer 61
zu kommunizieren, und in dem zentralen Durchgang 68 ist am
Eingang zu der Filterkammer 61 die Ausbildung eines Mundlochs 50
zu sehen.
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In der Mitte von dem Absperrglied 56 ist ein den Druck
übertragender Durchgang 54 ausgebildet, der dazu dient, einen höheren
Druck HP in die Filterkammer 61 zu übertragen.
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In einem konischen Raum oder Spalt, der zwischen dem oberen
Ventilsitzblock 49 und dem unteren Ventilsitzblock 52 abgegrenzt
ist, ist operativ eine Spiralfeder mit konischer Form 22
angeordnet, durch die der Ventilkörper 18 bei Rückstellung nach oben
getrieben wird, so daß er federnd mit dem unteren Ende von dem
longitudinalen Stift 19 in Kontakt kommt.
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Zwischen dem zentralen Durchgangsloch 33 von dem zylindrischen
Körper 10 und dem Ventildurchlaß 46 ist in der Mitte von dem
zylindrischen Körper 10 ein durch den oberen Ventilblock 49
gebildeter zentraler Raum oder eine Kammer 53 erkennbar, wobei
diese zentrale Kammer 53 geeignet ist, über ein Auslaßloch 60
mit einer Druckkammer 65 unter einem geringeren Druck LP zu
kommunizieren.
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Ebenso ist eine weitere Kammer 38 erkennbar, die innerhalb des
oberen Bereichs von dem Gehäuse 10 vorgesehen ist und die
geeignet ist, um über einen den Druck übertragenden Durchgang 57
mit der Druckkammer 65 mit dem geringen Druck LP zu
kommunizieren,
und es ist eine weitere zentrale Kammer 43 vorgesehen,
die über einen den Druck übertragenden Durchgang 58 mit der
lateralen Öffnung 48 unter dem Mitteldruck AP kommuniziert, und
es ist noch eine andere zentrale Kammer 44 erkennbar, die über
eine in Querrrichtung liegende Öffnung 59 mit der Druckkammer 65
unter dem geringen Druck LP kommuniziert.
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Ebenfalls ist eine Aussparung 69 vorgesehen, die in dem
Kompressorgehäuse 3 und um den äußeren Umfang des Gehäuses 10 herum
ausgebildet ist, und in dem ringförmigen Raum oder Spalt, der
zwischen dem inneren Umfang von der Aussparung 69 und dem
äußeren Umfang von dem Gehäuse 10 ausgebildet ist, sind operativ
O-Ringdichtungen 62, 63 und 64 angeordnet. Zwischen den O-Ringen
62 und 63 ist die Druckkammer 65 unter dem geringen Druck LP
abgegrenzt, und auf die gleiche Weise ist zwischen den O-Ringen
63 und 64 eine Druckkammer unter dem Mitteldruck AP abgegrenzt,
und weiterhin ist eine Druckkammer unter dem hohen Druck HP
abgegrenzt.
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Nu wird nachfolgend der Betrieb des konventionellen
Steuerventils 1 beschrieben, dessen allgemeiner Aufbau oben ausgeführt
worden ist.
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Der geringe Druck LP wird zuerst in die Kammer 38 im oberen
Bereich von dem Gehäuse 10 übertragen und zwar von der
Druckkammer 65 über einen den Druck übertragenden Durchgang 57, wo er
auf die Ausdehnungsmanschette 34 wirkt und diese in Richtung
ihrer Achse deformiert. Diese Deformation der
Ausdehnungsmanschette 34 kann über die Wellenführung 36, die longitudinale
Welle 16 und den longitudinalen Stift 19 auf den Ventilkörper 18
übertragen werden, wodurch die Hebebewegungen von dem
Ventilkörper 18 in den longitudinalen Richtungen erzeugt werden,
wodurch wiederum die Öffnungsgrade der Ventildurchlässe 46 und
51 verändert werden, um folglich dadurch eine Steuerung des
Mitteldrucks AP zu erzielen.
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Die Hauptkräfte, die auf die longitudinale Welle 16 wirken, sind
folgende:
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Nach oben gerichtete Kräfte:
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F&sub1;:eine Kraft, die unter dem geringen Druck LP wirkt, der über
die Ausdehnungsmanschette 34 in die Kammer 38 eingeführt wird.
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F&sub2;:eine Kraft, die unter dem geringen Druck LP wirkt, der über
die longitudinale Welle 16 und die untere Oberfläche der
O-Ringdichtung 40 in die Kammer 44 eingeführt wird.
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Nach unten gerichtete Kräfte:
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F&sub3;:eine Rückstellkraft der Ausdehnungsmanschette 34.
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F&sub4;:eine Rückwirkungskraft unter dem Mitteldruck AP, der über die
obere Oberfläche der O-Ringdichtung 40 in die Kammer 43
eingeführt wird.
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F&sub5;:eine Rückstellkraft der Spiralfeder 14.
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Diese Arbeitskräfte können in den folgenden Gleichungen
ausgedrückt werden:
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F&sub1;=K&sub1;XLP; F&sub2;=K&sub2;XLP; F&sub4;=K&sub3;XAP (1)
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worin K&sub1; bis K&sub3; Konstanten sind, die aus den Dimensionen der
relevanten Teile bestimmt werden können.
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Auf identische Weise kann die Gleichung zur Erzielung der
laufenden Abgleichung solcher Kräfte, die auf die longitudinale
Welle 16 wirken, folgendermaßen ausgedrückt werden:
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F&sub1;+F&sub2;=F&sub3;+F&sub4;+F&sub5; (2)
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Die folgende Gleichung betreffend AP kann aus den obigen
Gleichungen (1) und (2) erzielt werden:
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AP=axLP+b (3)
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worin a und b Konstanten sind.
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Diese Gleichung (3) stellt ein gerades Liniensegment b-e gemäß
Fig.3 dar, die eine graphische Darstellung der spezifischen
Beziehung zwischen den Drücken LP und AP ist. In dieser
graphischen Darstellung stellt das Liniensegment a-b die
charakteristische Beziehung dieser Drücke dar, wenn der Ventildurchlaß 51
im allgemeinen komplett geschlossen ist, und das Liniensegment
e-f, bei dem der Mitteldruck AP konstant ist, zeigt die
spezifische Bedingung, daß der Ventildurchlaß 46 im allgemeinen
komplett geschlossen ist.
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In diesem Zusammenhang ist es erwähnenswert, daß der Gradient in
der charakteristischen Beziehung der Drücke AP nach LP, wie er
in dem Teil des Flüssigkeitskompressor gefordert wird,
wahlweise umgeändert werden kann, indem der laufende Wert der
Konstanten a in der Gleichung (3) vorbestimmt wird. Es ist
ebenfalls erwähnenswert, daß der Punkt b, bei dem das Liniensegment
a-b in das Segment b-e übergeht, wahlweise gesetzt werden kann,
indem die Rückstellkraft oder die rückwirkende Kraft der
Spiralfeder 14 verändert wird.
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Als nächstes wird Bezug genommen auf den
Kapazitäts-Steuerbetrieb von dem Flüssigkeitskompressor für die Autokühlanlage, der
mit dem vorliegenden Steuerventil 1 ausgerüstet ist.
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Zuerst ist anzunehmen, daß das Steuerventil 1 gemäß Fig.3
betreibbar ist, um die laufende Menge an komprimiertem Gas zu
steuern, wobei der Druck LP innerhalb des Bereichs (LP&sub1;-LP&sub2;)
durch das Entladeventil 2 zur Ansaugseite abgeleitet werden muß.
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Wenn nun der Betrieb des Kompressors gestartet wird, und wenn
die laufende thermische Belastung auf das Teil der
Autokühlanlage im wesentlichen hoch ist, wird LP in seiner Größe höher als
LP&sub2; werden, und der laufende Druck LP wird dann über den den
Druck übertragenden Durchgang 57 in die Kammer 38 eingeführt,
wodurch eine im wesentlichen nach oben gerichtete Kraft erzeugt
wird, die auf die Ausdehnungsmanschette 34 wirkt. In diesem
Moment wird die longitudinale Welle 16 nach oben angehoben,
wobei sie die wirkende Rückstellkraft von der Spiralfeder 14
überwindet, wodurch der Ventilkörper 18 von dem Ventildurchlaß
51 wegbewegt wird. Dann kann unter hohem Druck HP stehendes Gas
von der Druckkammer 67 über den den Druck übertragenden
Durchgang 54, den Filter 55, das Mundloch 50, den zentralen Durchgang
68, den Ventildurchlaß 51, die Ventilführungskammer 45, den
Ventildurchlaß 46, die zentrale Kammer 53 und das Auslaßloch 60 in
die unter dem geringen Druck LP stehende Druckkammer 65
gerichtet werden.
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In diesem Zustand befindet sich der laufende Mitteldruck AP in
einem Bereich, der gemäß Fig.3 durch (b-e) dargestellt ist.
Folglich wirkt im Zustand LP ≥ LP&sub2; dieser Mitteldruck AP auf die
obere Oberfläche von dem Spulenelement 6 in dem Entladeventil 2,
wodurch das Spulenelement 6 gegen die Rückstellkraft von der
Spiralfeder 7 nach unten getrieben wird, wodurch der Durchgang 9
geschlossen wird. Bei diesem Betrieb wird das Kühlmittel, das
von der Zuleitungsseite zur Ansaugseite von dem
Flüssigkeitskompressor abgeleitet wird, am Strömen gehindert.
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Wenn dann die thermische Belastung auf das Teil von der
Autokühlanlage entfernt wird, wird der laufende Druck LP dazu
gebracht, auf das Level von LP2 abzusinken, und folglich wird
auch dem Mitteldruck AP zum Abfallen gebracht, und dann wird das
Spulenelement 6 in dem Entladeventil 2 durch die Spiralfeder 7
dazu gebracht, sich nach oben in eine höhere Position zu
bewegen, in der das Durchgangsloch 8 in dem Spulenelement 6
exakt mit dem Durchgang 9 zusammentrifft, wodurch das Kühlmittel
nun von der Zuleitungsseite zu der Ansaugseite von dem
Flüssigkeitskompressor abgeleitet werden kann. In dieser Position wird
solch ein Zustand erzielt, daß der laufende Druck LP in den
Bereich (LP&sub2;-LP&sub1;) gebracht wird, worin die von dem Entladeventil
2 abzuleitende laufende Menge folglich proportional zum geringen
Druck LP ist.
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Weil jedoch das Steuerventil 1 einer typischen konventionellen
wie oben beschriebenen Konstruktion sofort auf dem
Kompressorgehäuse 3 befestigt wird, und zwar zwischen dem geringen Druck LP
und dem laufenden Druck in dem Verdampfer von der
Autokühlanlage, würde ein unterschiedlicher Druck existieren, der zu einem
laufenden Druckverlust korrespondiert, welcher ensteht, während
das Kühlmittel durch einen Flüssigkeitsschlauch strömt, der zur
Kommunikation zwischen dem Verdampfer und dem
Flüssigkeitskompressor verwendet wird.
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Aus diesem Grund verbleibt bei solch einer Anwendung, bei der
die Flußrate des Kühlmittels (ein Druckverlust) gemäß der
laufenden thermischen Belastung von der Autokühlanlage
wesentlich variieren kann, ein unvermeidliches Problem, daß das
Steuerventil 1 von der konventionellen Konstruktion den
laufenden Druck in dem Verdampfer von der Autokühlanlage nicht
geeignet steuern kann.
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Da insbesondere in der Sommerzeit eine wesentliche thermische
Belastung bestehen kann, ist es auf der anderen Seite für eine
Autokühlanlage wesentlich, eine so groß wie mögliche
Kühlkapazität zu liefern und zwar bis zu einem Maß, daß sie nicht
eingefroren wird, denn dann wäre es erforderlich, den Arbeitsdruck
von dem Verdampfer auf einen geringeren Bereich zu setzen, wo
dieser im Betrieb nicht eingefroren wird. Im Gegensatz dazu ist
es während einer milden Saison wie im Frühling oder Herbst nicht
nötig, daß der Druck des Verdampfers auf diesen geringeren
Druck, wie er im Sommer erforderlich ist, gesetzt wird, und
folglich ist es aus der Sicht der Energieeinsparung bevorzugt,
den Druck auf einen höheren Punkt als den für den Sommer zu
setzen.
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Jedoch ist das konventionelle Steuerventil 1 typischerweise
derart konstruiert, daß der Mitteldruck AP uneingeschränkt und
ausnahmslos durch den geringen Druck LP bestimmt wird, und
folglich ist es nicht praktikabel, einem solchen Erfordernis
nachzukommen.
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Bei dem Versuch, ein solches unerwünschtes Problem zu lösen, das
der konventionellen Konstruktion des Steuerventils für einen
Flüssigkeitskompressor eigen ist, ist die Erfindung im
wesentlichen auf die Schaffung einer effektiven Lösung für solch ein
Problem gerichtet. Daher ist sie gerichtet auf die verwendbare
Verbesserung in diesem Steuerventil auf den vorteilhaften
Wechsel von dessen betrieblichen Charakteristika, indem der hohe
Druck HP derart in Betracht gezogen wird, daß ein gesteigerter
Druckverlust des Kühlmittels, wie er durch eine gesteigerte
Flußrate und die thermische Belastung auf die Autokühlanlage
erzeugt wird, während des Betriebs gelegentlich im Teil von dem
Hochdruck HP auftreten wird. Diese Verbesserung betrifft, kurz
zusammengefaßt, ein Steuerventil zur Verwendung in einem
Flüssigkeitskompressor mit einem hohen Druck HP und darüber einem
geringen Druck LP, wobei das Steuerventil von solch einem Typ
ist, daß es betreibbar ist, um einen Mitteldruck AP anzunehmen,
um damit eine spezifische Menge an komprimiertem Gas zu steuern,
das zur Ansaugseite von dem Flüssigkeitskompressor abgeleitet
werden soll und zwar wie eine Linearfunktion von dem geringen
Druck LP, die einen unterschiedlichen Druck zwischen dem hohen
Druck HP und dem geringen Druck LP von dem
Flüssigkeitskompressor verwendet; dieses umfaßt ein Einstellmittel, das zur
Einstellung des Mitteldrucks AP in solch einer Weise geeignet ist,
daß der geringe Druck LP kleiner gemacht wird, wenn der hohe
Druck HP größer wird, und daß der geringe Druck LP größer
gemacht wird, wenn der hohe Druck HP geringer wird.
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Gemäß der Verbesserung bezüglich eines Steuerventils nach der
vorliegenden Erfindung ist es in der Praxis möglich, den
Mitteldruck
AP in dem Steuerventilsystem in effizienter Weise jeweils
derart zu verändern, daß der geringe Druck LP als Folge, daß der
hohe Druck HP ansteigt, kleiner gemacht werden kann, und daß der
geringe Druck LP größer gemacht werden kann, wenn der hohe Druck
abnimmt.
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Folglich ist es, wenn ein Flüssigkeitskompressor in einem
Autokühlanlagensystem installiert wird, nunmehr möglich, den
laufenden Verdampfungsdruck in einem Verdampfer, der in der
Autokühlanlage enthalten ist, und folglich die laufende thermische
Belastung auf das Teil von der Autokühlanlage auf geeignete Weise zu
steuern, und diese damit mit einer Energieeinsparung, einem
reduzierten Benzinverbrauch sowie einer vergrößerten
Kühlungskapazität von dem System vereinbar zu machen.
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In den begleitenden Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen
Bezugszif fern versehen;
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Fig.1 und 2 sind schematische Zeichnungen, die ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen, wobei
Fig.1 eine longitudinale Querschnittsansicht eines Steuerventils
ist;
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Fig.2 eine graphische Darstellung ist, die die
Druckcharakteristika zeigt, wie sie von der Verbesserung gemäß der Erfindung
erzielt werden;
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Fig.3 und 4 sind gleichartige Ansichten, die ein typisches
Beispiel von einem konventionellen Steuerventil zeigen, wobei
Fig.3 eine graphische Darstellung ist, die die
Druckcharakteristika zeigt, wie sie in dem konventionellen Steuerventil
anzutreffen sind; und
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Fig.4 ist eine ähnliche longitudinale Querschnittsansicht wie in
Fig.1, die die generelle Konstruktion eines typischen
konventionellen Steuerventils zeigt.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
allgemeiner Form ein Steuerventil in longitudinalem Querschnitt
dargestellt.
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Wie in Fig.1 dargestellt ist, ist in der unteren Oberfläche von
dem unteren Ventilsitzblock 52 ein Zylinder 100 vorgesehen, in
dessen innerer öffnung ein Kolben 105 in dichtender Weise und
verschiebbar eingeführt ist, und zwar longitudinal entlang der
Zylinderachse. Auf der oberen Endoberfläche von dem Kolben 105
erstreckt sich abstützend das untere Ende eines longitudinalen
Stifts 104, der sich in Längsrichtung durch eine Öffnung 109
hindurch erstreckt, die derart in einem unteren Ventilsitzblock
52 vorgesehen ist, daß er sich in Gleitbewegung und dichtend
durch die öffnung 109 bewegen kann, wobei sich sein oberes Ende
nach oben durch eine Kammer 102, einen zentralen Durchgang 68
und einen Ventildurchlaß 51 hindurch erstreckt und auf der
unteren Oberfläche von einem Ventilkörper 18 abstützt.
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Ebenso ist der Kolben 105 durch eine konische Spiralfeder 107,
die unter diesem angeordnet ist, rückstellbar nach oben
vorgespannt.
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Das untere Ende von dem zentralen Durchgang 68 erstreckt sich in
Längsrichtung in Kommunikation mit der Kammer 102, die sich
radial erstreckt und über ein Mundloch 110 und einen den Druck
übertragenden Durchgang 103 mit einer unter dem hohen Druck HP
stehenden Druckkammer 67 kommuniziert.
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Es ist ebenfalls erkennbar, daß die Zylinderkammer 108, so wie
sie oberhalb von dem Kolben 105 abgegrenzt ist, über einen
Druckausgleichsdurchgang 106 mit einer unter dem geringen Druck
LP stehenden Kammer 65 kommuniziert. Ebenso sind am unteren Ende
eines Gehäuses 10 die untere Endoberf läche von dem Kolben 105
und ein Filter 111 sichtbar, der derart angeordnet ist, daß er
den Eingang zu dem den Druck übertragenden Durchgang 103
bedeckt.
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Es soll berücksichtigt werden, daß alle anderen Teile der
Steuerventilanordnung ähnlich sind zu denjenigen in der
konventionellen Konstruktion gemäß Fig.4, die jeweils mit den gleichen
Bezugsziffern bezeichnet sind.
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Auf identische Weise wird Gas, das seitens des hohen Drucks HP
existiert, von der Druckkammer 67 über den Filter 111 zu dem den
Druck übertragenden Durchgang 103 gerichtet und von dort über
ein Mundloch 110, die Kammer 102 und einen zentralen Durchgang
68 zu einem Ventildurchlaß 51.
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Der geringe Druck LP in der Druckkammer 65 wird über den
Druckausgleichsdurchgang 106 in die Zylinderkammer 108 eingeführt,
und dann wird der geringe Druck LP auf die obere Endoberfläche
von dem Kolben 105 befördert. Wenn auf der anderen Seite der
hohe Druck HP auf die untere Oberfläche von dem Koben 105 wirkt,
entsteht aus der Druckdifferenz zwischen dem hohen Druck HP und
dem geringen Druck LP eine aufwärts gerichtete Schubkraft, die
über den longitudinalen Stift 104, den Ventilkörper 108 und den
longitudinalen Stift 19 auf die longitudinale Welle 16
übertragen wird.
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Dabei ergibt sich die Wirkung der Hauptkräfte, die auf die
longitudinale Welle 16 wirken, wie folgt
Aufwärts gerichtete Kraft:
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F&sub1;:eine Kraft, die unter dem geringen Druck LP wirkt, der über
die Ausdehnungsmanschette 34 in die Kammer 38 eingeführt wird;
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F&sub2;:eine Kraft, die unter dem geringen Druck LP wirkt, der über
die longitudinale Welle 16 und die untere Oberfläche von der O-
Ringdichtung 40 in die Kammmer 44 eingeführt wird.
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Abwärts gerichtete Kraft:
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F&sub6;:eine Kraft, die aus dem Differenzdruck zwischen dem hohen
Druck HP und dem geringen Druck LP erzeugt wird und auf den
Kolben 105 wirkt;
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F&sub3;:eine Rückstellkraft von der Ausdehnungsmanschette 34;
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F&sub4;:eine rückwirkende Kraft unter dem Mitteldruck AP, der über
die obere Oberfläche von der O-Ringdichtung 40 in die Kammer 43
eingeführt wird;
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F&sub5;:eine Rückstellkraft von der Spiralfeder 14.
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Diese Arbeitskräfte F&sub1;, F&sub2;, F&sub4; und F&sub6; können durch die
nachfolgenden Gleichungen beschrieben werden:
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F&sub1;=K&sub1;xLP; F&sub2;=K&sub2;xLP; F&sub4;=K&sub3;xAP; F&sub6;=K&sub6;(HP-LP) (4)
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worin K&sub1; bis K&sub3; und K&sub6; Konstanten sind, die aus den Dimensionen
der relevanten Teile bestimmt werden können.
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Auf identische Weise kann die Gleichung zur Erzielung des
laufenden Abgleichs von solchen Kräften, die auf die longitudinale
Welle 16 wirken, wie folgt ausgedrückt werden:
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F&sub1;+F&sub2;+F&sub6;=F&sub3;+F&sub4;+F&sub5; (5)
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Die folgende Gleichung, die AP betrifft, kann aus den obigen
Gleichungen (4) und (5) erzielt werden:
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AP=axLP+b+c (HP-LP) (6)
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worin a, b und c Konstanten sind.
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Die Gleichung (6) repräsentiert ein gerades Liniensegment b-e in
den drei Linien A, B und C gemäß Fig.2, die eine graphische
Darstellung der spezifischen Beziehung zwischen den Drücken LP und
AP ist. Nun ist es gemäß dieser graphischen Darstellung
bemerkenswert,
daß wie HP, da ja der Wert (HP-LP) ansteigt, sich der
Mitteldruck Ap von der Linie A über die Linie B zur Linie C hin
verändern wird.
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In dieser Beziehung gilt gemäß Fig.2, daß je höher der hohe
Druck HP ist, je höher auch der Mitteldruck AP ist und folglich
wird der geringe Druck LP am Punkt c, wo der Durchgang 9 in dem
Entladeventil komplett geöffnet wird, geringer. Auf der anderen
Seite gilt, daß je geringer der hohe Druck HP ist, je geringer
auch der Mitteldruck AP ist, und folglich wird der geringe Druck
LP am Punkt d, wo der Durchgang 9 in dem Entladeventil komplett
geschlossen wird, höher.
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Wenn das erfindungsgemäße Steuerventil in der vorgenannten Weise
voll in die Praxis umgesetzt wird, wenn der hohe Druck HP mit
einer steigenden thermischen Belastung auf das Teil der
Autokühlanlage größer wird, ist es in der Praxis möglich, daß der
laufende Druck, der in dem Verdampfer existiert, auf einen im
wesentlichen geringen Wert geregelt wird, und im Gegensatz dazu,
wenn der hohe Druck HP mit einer abnehmenden thermischen
Belastung auf das Teil der Autokühlanlage geringer wird, dann
kann der laufende Druck in dem Verdampfer folglich auf einen
hohen Wert geregelt werden.