DE885858C

DE885858C - Device for automatic regulation of the refrigerant supply to the evaporator of refrigeration machines

Info

Publication number: DE885858C
Application number: DET5318A
Authority: DE
Inventors: Alfred Buerger
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1951-11-20
Filing date: 1951-11-20
Publication date: 1953-08-10

Description

Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung der Kältemittelzufuhr zu dem Verdampfer von Kältemaschinen Es ist bekannt, zur Regelung der Zufuhr des Kältemittels zu dem Verdampfer von Kältemaschinen sog. thermische Expansionsventile zu verwenden, die in der Weise arbeiten, daß der nach dem Einschalten des Kompressors auf der Verdampferseite absinkende Druck das Ventil zum öffnen bringt und es so lange geöffnet hält, bis der Druck im Verdampfer einen bestimmten Füllungsgrad erreicht hat, worauf sich das Ventil selbsttätig wieder schließt. Die Steuerung des Ventils erfolgt bei derartigen Expansionsventilen durch einen Metallbalg, der in einer Kammer angeordnet ist, über welche das Kältemittel dem Verdampfer zugeführt und deren Austrittsöffnung von dem an dem Metallbalg sitzenden Ventilglied beherrscht wird. Um. den Eintritt von Kältemittel in dem Verdampfer über den erwünschten Füllungsgrad hinaus zu vermeiden, besitzen die so ausgebildeten Expansionsventile noch ein Steuerorgan, das aus einem in einer benachbarten oder darüberliegenden Kammer angeordneten zweiten Metallbalg, einem am Verdampferausgang angeordneten Temperaturfühler und einer sie gasdicht verbindenden Kapillarleitung besteht. Der Metallbalg des Steuerorgans und der ersterwähnte Metallbalg sind vermittels eines Verbindungsgliedes so miteinander verbunden, daß. sie in ihren Bewegungen voneinander abhängig sind. Das aus Temperaturfühler, Kapillarrohr und Metallbalg bestehende Steuerorgan ist mit einem Kältemittel gefüllt, das bei der Arbeitstemperatur teilweise in flüssigen Zustand übergeht, so daß innerhalb des Steuerorgans ein Sättigungsdruck herrscht; der von der -am Verdampferausgang herrschenden und über den dort angeordneten Temperaturfühler wirksam werdenden Temperatur abhängig ist.Apparatus for automatic control of the refrigerant supply to the evaporator of refrigerating machines. It is known to control the supply of refrigerant to the evaporator of refrigerating machines. To use thermal expansion valves, which work in such a way that after switching on the compressor on the evaporator side drops Pressure brings the valve to open and keeps it open until the pressure in the evaporator has reached a certain degree of filling, whereupon the valve closes again automatically. In expansion valves of this type, the valve is controlled by a metal bellows which is arranged in a chamber via which the refrigerant is fed to the evaporator and the outlet opening of which is controlled by the valve member seated on the metal bellows. Around. To avoid the entry of refrigerant into the evaporator beyond the desired filling level, the expansion valves designed in this way also have a control element which consists of a second metal bellows arranged in an adjacent or above chamber, a temperature sensor arranged at the evaporator outlet and a capillary line connecting them in a gastight manner. The metal bellows of the control member and the first-mentioned metal bellows are connected to one another by means of a connecting member so that. they are interdependent in their movements. The control element, which consists of a temperature sensor, capillary tube and metal bellows, is filled with a refrigerant which, at the working temperature, partially turns into a liquid state, so that a saturation pressure prevails within the control element; depends becomes effective prevailing at the evaporator outlet and the temperature sensor arranged there - temperature of from.

Wird nach dem Öffnen des Ventils, das, wie oben ausgeführt, nach dem Einschalten des Kompressors infolge Druckabfall auf der Verdampferseite geöffnet wurde, der am Verdampferausgang angeordnete Fühler etwa durch an der Klemmstelle vorbeiströmendes, in der Verdampfung begriffenes Kältemittel abgekühlt, so ergibt sich ein auf den Metallbalg des Steuergliedes wirkender Gegendruck, der das Ventil so lange zum Schließen bringt, bis sich der Temperaturfühler wieder erwärmt hat. Das Erwärmen des Fühlers wird dadurch hervorgerufen, daß nach dem Schließen des Ventils der Füllungsgrad des Verdampfers nachiäßt und infolgedessen an der Anklemmstelle des Fühlers nur noch bereits verdampftes Kältemittel vorbeiströmt.Is after opening the valve, which, as stated above, after the The compressor is switched on due to a drop in pressure on the evaporator side the sensor located at the evaporator outlet through, for example, at the terminal point refrigerant flowing past, which is in the process of evaporation, is cooled, so results a counterpressure acting on the metal bellows of the control element, which causes the valve until the temperature sensor has warmed up again. The heating of the sensor is caused by the fact that after the closing of the Valve, the degree of filling of the evaporator decreases and consequently at the clamping point only evaporated refrigerant flows past the sensor.

Da während des Arbeitens des Regelventils innerhalb des Steuerorgans ein Sättigungsdruck herrschen muß, der der Fühlertemperatur zugeordnet ist, ist es erforderlich, daß der Metallbalg und die Kapillarleitung des Steuerorgans eine höhere Temperatur aufweisen als der Temperaturfühler. Andernfalls wird der Sättigungsdruck nicht von der Temperatur an der Anklemmstelle des Fühlers, sondern von der Temperatur der Metallmembran und des Kapillarrohres beeinflußt, was zur Folge hat, daß die Regelgenauigkeit des Ventils in einem mehr oder weniger großen Maße nachläßt.As during the operation of the control valve within the control member there must be a saturation pressure assigned to the sensor temperature it is necessary that the metal bellows and the capillary line of the control member one have a higher temperature than the temperature sensor. Otherwise it becomes the saturation pressure not on the temperature at the connection point of the sensor, but on the temperature affects the metal membrane and the capillary tube, which has the consequence that the Control accuracy of the valve decreases to a greater or lesser extent.

Werden Regelventile der vorbeschriebenen Art, wie dies vielfach erforderlich ist, in einen isolierten Schacht in Kälteanlagen eingebaut, so kann die Temperatur in diesem Schacht durch die zum Teil in seinem Inneren verlaufenden, unter Verdampfungstemperatur stehenden Rohrleitungen derart beeinflußt werden, daß der Temperaturunterschied zwischen der Anklemmstelle des Temperaturfühlers- und dem Metallbalg des Steuerorgans unter Umständen ein nur sehr geringer ist. Insbesondere in Anlagen, die mit geringen Temperaturunterschieden arbeiten, besteht die Gefahr eines teilweisen oder gar völligen Versagens des Regelventils.If control valves of the type described above are often required, as is the case is installed in an insulated shaft in refrigeration systems, so the temperature in this shaft by the partially running inside it, below the evaporation temperature standing pipes are influenced in such a way that the temperature difference between the clamping point of the temperature sensor and the metal bellows of the control element may be a very small one. Especially in systems with low Working temperature differences, there is a risk of partial or total Failure of the control valve.

Durch die Erfindung wird der vorbeschriebene Mangel bei thermischen Expansionsventilen vermieden. Die Erfindung besteht darin, d aß um den den Metallbalg des Steuerorgans enthaltenden Teil des Ventils eine Rohrleitung, z. B. in Form einer Spirale, herumgelegt ist, über die das vom Kondensator bzw. Flüssigkeitssammler kommende Kältemittel geführt wird, bevor es durch das Expansionsventil der Verdampferleitung zuströmt. Die Erfindung bezweckt eine Beheizung des Metallbalges des Steuerorgans mit Hilfe des verflüssigten und noch nicht entspannten Kältemittels, dessen Temperatur fast immer über +:2o' C liegt. Da andererseits, insbesondere bei Tiefkühlanlagen, die Temperatur des verdampfenden Kältemittels im tiefen Bereich liegt, wird erfindungsgemäß der erforderliche Temperaturunterschied zwischen Fühler und Metallbalg gewährleistet.The invention, the above-described deficiency in thermal Expansion valves avoided. The invention consists in that around the metal bellows the control member containing part of the valve a pipeline, for. B. in the form of a Spiral, is laid around, over which the condenser or liquid collector incoming refrigerant is routed before it through the expansion valve of the evaporator line flows in. The invention aims to heat the metal bellows of the control member with the help of the liquefied and not yet expanded refrigerant, its temperature almost always above +: 2o 'C. On the other hand, especially in deep-freeze systems, the temperature of the evaporating refrigerant is in the low range, is according to the invention the required temperature difference between the sensor and the metal bellows is guaranteed.

Eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung ist in Abb. i der Zeichnung beispielsweise dargestellt; Abb. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Kältemittelanlage mit eingebautem thermischen Expansionsventil.A device designed according to the invention is shown in Fig. I of the drawing shown for example; Fig. 2 shows a schematic representation of a refrigerant system with built-in thermal expansion valve.

Das in Abb. i wiedergegebene Expansionsventil besteht aus einem Ventilgehäuse i, das durch eine Zwischenwand 2 in eine Ventilkammer 3 und in eine Ventilkammer 4 aufgeteilt ist. In der Ventilkammer 3 ist ein Metallbalg 5 angeordnet, an dessen Boden ein Ventilglied 6 befestigt ist und der unter der Wirkung einer Spiraldruckfeder 7 steht. In der Ventilkammer 4 befindet sich ein Steuerorgan, bestehend aus einem weiteren Metallbalg 8 und einem Temperaturfühler 9, die durch eine Kapillarleitung io miteinander verbunden sind. Die Teile 8, 9, io stehen miteinander in gasdichter Verbindung und sind mit einem Kältemittel gefüllt. Der Metallbalg 5 und der Metallbalg 8 sind durch ein Zwischenglied i i miteinander verbunden, so daß sie in ihren Bewegungen zusammenwirken. Mit 12 ist die zum Verdampfer führende Leitung und mit 13 die vom Kondensator bzw. Flüssigkeitssammler kommende Leitung bezeichnet.The expansion valve shown in Fig. I consists of a valve housing i which is divided into a valve chamber 3 and a valve chamber 4 by a partition 2. In the valve chamber 3, a metal bellows 5 is arranged, on the bottom of which a valve member 6 is attached and which is under the action of a spiral compression spring 7. In the valve chamber 4 there is a control element consisting of a further metal bellows 8 and a temperature sensor 9, which are connected to one another by a capillary line. The parts 8, 9, io are in gas-tight connection with one another and are filled with a refrigerant. The metal bellows 5 and the metal bellows 8 are connected to one another by an intermediate member ii so that they cooperate in their movements. The line leading to the evaporator is denoted by 12 and the line coming from the condenser or liquid collector is denoted by 13.

Erfindungsgemäß ist eine Rohrleitung 14 in Form einer Spirale um die den Metallbalg enthaltende Kammer des Gehäuses herumgelegt. Die Spirale 14 kann aus einem Teil der Leitung 13 gebildet sein, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, sie kann aber auch aus einer besonderen Rohrleitung bestehen und an den Enden mit einer Vorrichtung zum Anschließen an die Leitung 13 ausgerüstet sein.According to the invention, a pipe 14 in the form of a spiral is wrapped around the chamber of the housing containing the metal bellows. The spiral 14 can be formed from a part of the line 13, as shown in the drawing, but it can also consist of a special pipe and be equipped at the ends with a device for connection to the line 13 .

In Abb. 2 ist eine Kälteanlage dargestellt, in die ein gemäß Abb. i ausgebildetes Expansionsventil eingebaut ist. Das Expansionsventil i ist zwischen dem Flüssigkeitssammler 15 und dem Verdampfer 16 angeordnet. Die von dem Flüssigkeitssammler kommende Leitung 13 ist in Form einer Spirale 14 um den oberen Teil des Ventils herumgeführt. Der Temperaturfühler 9 ist am Ausgang des Verdampfers 16 angeklemmt und steht über die Kapillarleitung io mit dem Metallbalg 8 (Abb. i) in gasdichter Verbindung. In Abb. 2 sind weiterhin mit 17 der Kompressor und mit 18 der Kondensator der Anlage bezeichnet. i9 ist die vom Verdampfer zum Kompressor und 2o die vom Kompressor zum Kondensator führende Leitung.Fig. 2 shows a refrigeration system in which an expansion valve designed as shown in Fig. I is installed. The expansion valve i is arranged between the liquid collector 15 and the evaporator 16. The line 13 coming from the liquid receiver is guided around the upper part of the valve in the form of a spiral 14. The temperature sensor 9 is clamped to the outlet of the evaporator 16 and is in a gas-tight connection with the metal bellows 8 (Fig. I) via the capillary line io. In Fig. 2, 17 the compressor and 18 the condenser of the system are also designated. i9 is the line from the evaporator to the compressor and 2o is the line from the compressor to the condenser.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for automatic regulation of the refrigerant supply to the evaporator of refrigeration machines, consisting of two in separate chambers one after the other arranged metal bellows, of which one metal bellows carries the valve member and via the outlet opening of the valve under the effect of the pressure in the evaporator stands, while the other via a capillary line with one at the evaporator outlet arranged temperature sensor is connected gas-tight, and both are dependent on each other's movement by a connecting link, characterized in that that around the part of the valve containing the metal bellows (8) of the control member Pipeline (14), e.g. B. in the form of a spiral, over which the (cf. Fig. 2) from the condenser (18) or liquid receiver (15) 9tommen.de refrigerant before it flows through the valve of the evaporator line (i2). ° 2. Device according to claim i, characterized in that the metal bellows (8) the control member containing part of the valve, for. B. surrounding spirals Pipeline (1q.), From part of the condenser (18) or liquid receiver (i5) to the evaporator (16) leading line is formed.