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Dokumentenidentifikation DE10153710B4 15.07.2004
Titel Elektrisch betriebenes Umkehrventil für eine Kühl- oder Klimaanlage
Anmelder Dietz, Gustav, 85521 Ottobrunn, DE;
Dietz, Ilse, 85521 Ottobrunn, DE
Erfinder Dietz, Gustav, 85521 Ottobrunn, DE;
Dietz, Ilse, 85521 Ottobrunn, DE
DE-Anmeldedatum 31.10.2001
DE-Aktenzeichen 10153710
Offenlegungstag 15.05.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 15.07.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.07.2004
IPC-Hauptklasse F25B 41/04
IPC-Nebenklasse F25B 47/02   F25B 13/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein elektrisch betriebenes Umkehrventil für eine Kühl- oder Klimaanlage, gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1.

Bisher bekannte Erfindungen können in Bezug auf die Ausführung des Steuergliedes in drei verschiedene Gruppen unterteilt werden:

Ausführung mit Steuerschieber

Ausführung mit Steuerscheibe

Ausführung mit Steuertopf

Teile der Druckchriften US 5.462.085, JP 200 108 2834A, JP 100 478 12A und der DE 251 1370 A1 beziehen sich auf Umkehrventile, die gemeinsam mit einem eine Schieberkammer aufweisenden Gehäuse, einem in der Schieberkammer angeordneten Steuerschieber und zwei mit dem Gehäuse verbundenen Zylinder mit in den Zylindern beweglichen Kolben, die untereinander und mit dem Steuerschieber verbunden sind. Die Bewegung des Steuerschiebers in der Schieberkammer erfolgt durch die Einwirkung der wechselseitigen Druckunterschiede auf die Kolben, die von einem Pilot-Ventil gesteuert werden.

Teile Druckchriften US 5.462.085, JP 06307739A und JP 100 478 12A zeigen Ventile mit der Umkehrung des Kältemittels über drehbare Steuerscheiben mit Bohrungen, oder über in die drehbare Steuerscheibe angeordnete radial verlaufende Schächte und Bohrungen in der Bodenplatte.

Die Druckchriften JP 200 2834A und US 5.462.085 zeigen Ausführungsbeispiele bei denen der Kältemittelstrom entweder über eine Drehscheibe am Boden eins Steuertopfes , oder mit ineinander verschiebbaren mit Steuerlöchern versehenen Steuertöpfen, umgekehrt wird.

Bei Umkehrventilen kommt es im wesentlichen darauf an, daß eine gasdichte Trennung der Niederdruckseite von der Hochdruckseite am Steuerglied gewährleistet ist. Der relativ große Druckunterschied am Steuerglied begrenzt bei vorliegenden Erfindungen den Bereich der erforderlichen Baugrößen oder wird mindestens für größere Anlagen zu aufwendig und zu teuer.

Die Erfindung beseitigt diese Mängel dadurch, daß sie diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruch 1 löst.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele erläutert.

Es zeigen:

1 eine schematische Schnittzeichnung mit einem erfindungsgemäß ausgestatteten Steuerkolben, den Antrieb des Steuerkolbens und eine Möglichkeit der gasdichten Trennung des Zylinderraumes gegenüber dem Gehäuseraum.

2 eine waagerechte Schnittansicht zur Darstellung des Motorantriebs in der Ebene der Motorachse, das Zahnsegment und die Anordnung der Anschläge.

3 eine schematische Schnittzeichnung mit dem Antrieb des Steuerkolbens über ein Zahnrad als Zwischenglied.

4 einen Querschnitt in der Ebene wie 2, jedoch mit dem Antrieb des Steuerkolbens über ein Zahnrad.

5 einen Schnitt durch den Steuerkolben, die Anordnung des Kragens und der Rippen.

6 einen Querschnitt des Steuerkolbens im Zylinder, die vier um 90° versetzten Rohranschlüsse, die Steuerschächte und in der Darstellung den Kältemittelkreislauf.

Bei einer Kühlanlage mit einem eingebauten Umkehrventil strömt im Betriebszustand „kühlen" das Kältemittel vom Kompressor (37) als Heißgas über eine Leitung zum Rohrstutzen Einlaß (12) des Umkehrventils, wird im Umkehrschacht (19) umgelenkt, verläßt danach über den Rohrstutzen Auslaß (14) das Umkehrventil und wird über die Druckleitung (43) zum Kondensator (38) weitergeführt. Im Kondensator (38) wird das gasförmige Kältemittel abgekühlt, fließt flüssig weiter zum Sammler (40), wird danach im Ventil (41) entspannt und strömt weiter zum Verdampfer (39). Vom Verdampfer (39) strömt das Kältemittel über eine Leitung zum Rohranschluß (15) wird im Umkehrschacht (18) umgelenkt, verläßt über den Rohrstutzen (13) das Umkehrventil und kehrt über die Saugleitung (42) zum Kompressor (37) zurück. Der Kreislauf ist geschlossen. In diesem Betriebszustand ist der Kondensator (38) heiß und der Verdampfer (39) kalt.

Nach einer bestimmten Betriebszeit vereist der Verdampfer (39) und muß abgetaut werden. Ein Steuerventil wird aktiviert. Durch umpolen der Hilfswicklung am Kollektor (27) wird die Drehrichtung des Elektromotors (25) umgekehrt. Der Elektromotor (25) bewegt über das Ritzel (26) das Zahnsegment (21) mit dem Steuerkolben (17) vom Anschlag (24) zum Anschlag (23). Die Bewegung des Steuerkolbens (17) wird in der jeweiligen Endstellung durch den Unterbrecher (34) beendet. Der Steuerkolben (17) mit den um 180° versetzten Umkehrschächten (18 und 19) hat eine Drehrichtung um 90° gemacht. Der Umkehrschacht (18) ist nun mit dem Rohrstutzen (12 und 15}, und der Umkehrschacht (19) mit dem Rohrstutzen (14 und 13) strömungsverbunden. Die Anlage arbeitet als Wärmepumpe, das heißt der Verdampfer (39) wird heiß und taut ab, oder wird bei einer Klimaanlage zur Beheizung genutzt. Nach Ablauf des Heizbetriebes wird die Drehrichtung des Elektromotors (25) wieder umgekehrt und die Anlage arbeitet wieder wie eingangs beschrieben im Kühlbetrieb.

Bei Geräten mit größerer Leistung können für die Übersetzung des Antriebes weitere Zahnräder vorgesehen werden.

Die 3 und 4 zeigt eine Ausführung mit einem Zwischenrad. Das Zahnrad (44) ist in der Lagerstütze (46) gelagert, die Lagerstütze (47) sieht den Einbau eines Kugellagers (45) vor.

Für die gasdichte Trennung des Zylinderraumes gegenüber dem Gehäuseraum ist der Schleifring (35) am Kragen (20) zuständig, der eine Feinabdichtung ermöglicht. Um den notwendigen Druck des Schleifrings (35) gegenüber der Ringfläche am Gehäuse (11) sicherzustellen, drückt die Spiralfeder (33) mit der Kugel (32) auf den Bügel (28), der seinerseits den Elektromotor (25) und die Schleifbürstenhalterung mit dem Gehäusedeckel (31) lagemäßig sichert. Die Lagerstützen (29 und 30) bezw. (46 und 47) sind Bestandteile des Gehäusedeckels (31), der außerdem den Unterbrecher (34) und den Sockel (22) aufnimmt.

An den Umkehrschächten (18 und 19) sind in Strömungsrichtung Rippen (36) angeordnet, um beim Umschalten des Umkehrventils sich evtl. bildende Flüssigkeitströpfchen zu zerstören.

Die Erfindung sieht vor, Teile des Umkehrventils aus Kunststoff zu fertigen oder teilweise mit Teflon zu beschichten.

Zur besseren Übersicht über den momentanen Betriebszustand der Anlage, ist eine Kontrolllampe am Gerät anzubringen.


Anspruch[de]
  1. Elektrisch betriebenes Umkehrventil für eine Kühl- oder Klimaanlage bestehend aus einem Zylinder mit vier Rohrstutzen, einem Gehäuse mit dem elektrischen Antrieb und einem im Zylinder zwischen zwei Endstellungen beweglichen Steuerglied, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerglied ein Steuerkolben mit zwei um 180° versetzten in die Lauffläche des Steuerkolbens eingelassenen Umkehrschächten verwendet wird, die Umkehrschächte mit den Rohrstutzen am Zylinder strömungsverbunden sind und daß ein Schleifring den Zylinderraum vom Gehäuse gasdicht trennt.
  2. Umkehrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der 10 Steuerkolben einen ringförmigen Kragen mit einem Zahnsegment und zwei Anschlägen hat.
  3. Umkehrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb des Steuerkolbens , zwischen einem Ritzel und einem Zahmsegment, weitere Zahnräder vorgesehen sind.
  4. Umkehrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Umkehrschächten Rippen vorgesehen sind.
  5. Umkehrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Teile des Umkehrventils aus kältemitelbeständigem Kunststoff gefertigt sind.
  6. Umkehrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben ganz oder teilweise mit Teflon beschichtet wird.
  7. Umkehrventil nach vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß am Umkehrventil eine Kontrolllampe, grün und oder rot, vorgesehen ist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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