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Dokumentenidentifikation DE102004049790B4 16.05.2007
Titel Abschaltventil, Bausatz mit einem Abschaltventil, sowie ein Expansionsventil
Anmelder Otto Egelhof GmbH & Co. KG, 70736 Fellbach, DE
Erfinder Sohn, Jürgen, Dipl.-Ing., 73732 Esslingen, DE
Vertreter Mammel & Maser, 71065 Sindelfingen
DE-Anmeldedatum 12.10.2004
DE-Aktenzeichen 102004049790
Offenlegungstag 21.07.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 16.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.05.2007
IPC-Hauptklasse F25B 41/04(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F25B 41/06(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F25B 49/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Abschaltventil, einen Bausatz mit einem Abschaltventil sowie ein Expansionsventil für Kälteanlagen, insbesondere Fahrzeugklimaanlagen, welche in einem Kältemittelkreislauf eingesetzt werden.

Bei Fahrzeugen wird es zunehmend üblich, Klimaanlagen mit mindestens einem zusätzlichen Verdampfer auszurüsten, um beispielsweise vorne und hinten oder auf der linken und rechten Seite des Fahrzeuginnenraumes getrennt kühlen zu können. Zur Vermeidung eines unnötigen Energieverbrauches ist es wünschenswert, die zusätzlichen Verdampfer bei nichtbestehendem Bedarf abschalten zu können. In Kühlmittelleitungen angeordnete separate Abschaltventile sind jedoch verhältnismäßig kostenaufwendig und benötigen zusätzlichen Bauraum.

Aus der DE 102 18 187 A1 geht ein Abschaltventil für ein Expansionsventil in Kälteanlagen hervor, welches eine Regulierschraube umfasst. An dieser Regulierschraube ist ein Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme einer Wegerzeugungseinrichtung vorgesehen. Diese Regulierschraube umfasst einen Regulierraum, in welchem eine Reguliervorrichtung aufgenommen ist, die eine Regulieröffnung zwischen einer ersten Kühlmitteleinlassöffnung und einer ersten Kühlmittelauslassöffnung öffnet und schließt, um das Kältemittel zu expandieren. Aus dieser Druckschrift geht nicht hervor, dass in der Regulierschraube ein Ventil (Bezugsziffer 47 gemäß der Erfindung) vorgesehen ist, welches eine erste Durchlassöffnung zwischen einem Einlass der Regulierschraube und einem Auslass der Regulierschraube öffnet und schließt, wobei der Anschluss des Ventils in den Regulierraum mündet.

Die DE 102 37 532 A1 stellt eine Weiterentwicklung der DE 102 18 187 A1 dar. Das Abschaltventil für ein Expansionsventil umfasst ebenfalls eine Regulierschraube, welche in Analogie zur Regulierschraube der D1 aufgebaut ist. Zusätzlich ist in der Regulierschraube ein Käfig vorgesehen, welcher ein Regulierelement, beziehungsweise ein Schließglied der Reguliervorrichtung aufnimmt, so dass unabhängig von der Ansteuerung einer thermisch geregelten Betätigungseinrichtung (Thermokopf) zum Bewegen des Ventilschließgliedes eine Hin- und Herbewegung des Käfigs durch die Wegerzeugungseinrichtung ermöglicht ist. Dadurch kann dieses Expansionsventil nicht nur zur Regulierung des Kältekreislaufes für den jeweiligen Verdampfer sondern zusätzlich zum Abschalten des zugehörigen Verdampferkreises eingesetzt werden, in dem die Durchflussöffnung des Expansionsventils durch das Schließglied vollständig verschlossen wird. Dies erfolgt durch Bewegen des Käfigs in seine Schließstellung, in welche das auf eine Seite der Durchlassöffnung gehaltene Schließglied die Durchlassöffnung vollständig verschließt.

Aus der JP 08-210733 A1 ist ein Expansionsventil bekannt geworden, welches in einem Gehäuse ein Regulierventil aufnimmt, das über eine als Thermokopf ausgebildete Betätigungseinrichtung in Abhängigkeit von einem Verdampfungsdruck und der Temperatur in einem zweiten Kältemittelkanal in dem Gehäuse das Expansionsventil öffnet und schließt. An einer Außenseite eines Gehäuses getrennt vom Regulierventil ist ein Magnetventil als Wegerzeugungseinrichtung angeflanscht, welches ein außerhalb dem Gehäuse angeordnetes Ventil ansteuert und eine erste Durchgangsöffnung öffnet und schließt. Das Ventil wird durch einen Kanal versorgt, der von einem ersten Kühlmitteleinlass aus das Gehäuse durchquert und nach dem Regulierventil in ein angeflanschtes separates Gehäuse mündet. Von dort aus ist ein weiterer Kanal vorgesehen, der zum Ausgang des Gehäuses führt. Ein analoges Expansionsventil geht aus der EP 0 874 202 A1 hervor.

Diese Ausgestaltung eines Expansionsventils weist den Nachteil auf, dass ein erhöhter Bauraum erforderlich ist, um ein Abschaltventil an eine Außenseite eines Gehäuses anzuflanschen. Zusätzlich sind in dem Gehäuse eine Vielzahl von Kanalabschnitten erforderlich, um eine Verbindung mit dem an einer Außenseite und außerhalb des Gehäuse angeordneten Abschaltventils zu schaffen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Abschaltventil für ein Expansionsventil in Kälteanlagen zu schaffen, welches eine kompakte Bauweise eines Expansionsventils ermöglicht. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Bausatz mit einem Abschaltventil für ein Expansionsventil in Kälteanlagen vorzuschlagen, welches einen flexiblen Aufbau und eine kompakte Bauweise ermöglicht. Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Expansionsventil für Kälteanlagen zu schaffen, das einen geringen Bauraum und eine kompakte Anordnung für eine Abschaltmöglichkeit bietet.

Diese Aufgabe zur Ausgestaltung einer kompakten Abschaltmöglichkeit wird durch ein Abschaltventil ermöglicht, welches zumindest eine Regulierschraube umfasst, die an einem Ende zumindest eine Aufnahme zum Anbringen einer Wegerzeugungseinrichtung umfasst, welche ein der Regulierschraube zugeordnetes Ventil betätigt und eine erste Durchgangsöffnung zwischen einem Einlass und einem Auslass der Regulierschraube öffnet und schließt, wobei die Regulierschraube mit einem in Strömungsrichtung des Kältemittels dem Ventil nachgeschalteten Regulierraum ausgestattet ist, der zur Aufnahme von zumindest einer Reguliervorrichtung ausgebildet ist.

Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des Abschaltventils wird eine integrierte Abschaltung in einem Expansionsventil ermöglicht. Das Abschaltventil umfasst erfindungsgemäß sowohl ein Ventil zum Öffnen und Schließen der ersten Durchgangsöffnung als auch ein Regulierventil, wodurch eine kompakte Bauweise geschaffen ist. Dieses Abschaltventil ist insbesondere erfindungsgemäß als eine Einheit ausgebildet, wodurch eine Vereinfachung der Montage und eine Reduzierung der Bauteilkomponenten ermöglicht ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Abschaltventils sind in den weiteren Ansprüche angegeben.

Das erfindungsgemäße Abschaltventil ist zumindest teilweise, vorteilhafterweise vollständig in einem Gehäuse eines Expansionsventils angeordnet. Dabei wird das Ventil und die Reguliervorrichtung zwischen einer ersten Kühlmitteleinlassöffnung und einer ersten Kühlmittelauslassöffnung positioniert, wodurch eine platzsparende Anordnung ermöglicht ist.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Abschaltvorrichtung ist vorgesehen, dass die Wegerzeugungseinrichtung an der Regulierschraube integriert ist. Dadurch ist die Wegerzeugungseinrichtung, welche vorzugsweise als Magnetventil ausgebildet ist, ein Teil des Abschaltventils, wodurch eine noch kompaktere Bauweise des Abschaltventils erzielt wird, welches wiederum eine Reduzierung des gesamten Bauraumes für ein Expansionsventil ermöglicht.

Das Abschaltventil wird nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in einen Durchgangskanal zwischen einer ersten Kühlmitteleinlassöffnung und einer ersten Kühlmittelauslassöffnung positioniert. Dadurch wird insbesondere ermöglicht, dass der Zuströmweg zum Ventil der ersten Durchlassöffnung als auch der dem Regulierventil nachgeschalteten Verdampfungsraum gering ausgebildet sind und eine einfache Herstellung in einem Gehäuse des Expansionsventils ermöglichen.

Der Regulierraum des Abschaltventils zur Aufnahme zumindest einer Reguliervorrichtung ist vorteilhafterweise an einem zur ersten Kühlmittelaustrittsöffnung weisenden Ende der Regulierschraube vorgesehen. Dadurch kann eine integrierte und kompakte Anordnung der Reguliervorrichtung geschaffen sein.

Die Reguliervorrichtung ist nach einer bevorzugten Ausführungsform des Abschaltventils austauschbar in dem Regulierraum angeordnet. Dadurch wird eine einfache Anpassung oder Umrüstung des Abschaltventils an unterschiedliche Einsatzbedingungen durch die Verwendung von entsprechend vorgesehenen Reguliervorrichtungen ermöglicht. Gleichzeitig kann eine schnelle Nachrüstung und Umrüstung der Reguliervorrichtung gegeben sein, wobei hierfür ein Ausbau des Abschaltventils genügt.

Die Reguliervorrichtung ist nach einer ersten vorteilhaften Ausführungsform als Regulierventil ausgebildet, welches zumindest ein Ventilelement, vorzugsweise eine Ventilkugel, zumindest eine Dämpfungsfeder und zumindest eine Dämpfungshülse umfasst. Dieses Regulierventil wirkt mit einem Kegelsitz zusammen, welches durch eine in den Kältemittelkanal gebildeten zweiten Durchlassöffnung vorgesehen ist. Die Ansteuerung der Reguliervorrichtung erfolgt über einen Übertragungsstift, der durch die als Thermokopf ausgebildete Betätigungseinrichtung ansteuerbar ist. Somit kann diese Reguliervorrichtung in bekannter Weise angesteuert werden, wobei der Regulierraum bevorzugt zur Aufnahme und/oder Positionierung der Reguliervorrichtung ausgebildet ist.

Die als Regulierventil ausgebildete Reguliervorrichtung umfasst vorteilhafterweise eine Dämpfungshülse mit radial am Regulierraum angreifenden Befestigungselementen. Diese Befestigungselemente können sowohl innerhalb als auch außerhalb des Regulierraumes angreifen. Dadurch ist das Regulierventil zumindest während der Phase des Einbaus des Abschaltventils in das Gehäuse eines Expansionsventils gesichert positioniert.

Die Dämpfungshülse des Regulierventils gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Reguliervorrichtung umfasst vorteilhafterweise Laschen, die an einem vorzugsweise zylindrischen inneren Wandabschnitt des Regulierraumes angreifen und eine Sicherung des Regulierventils zum Regulierraum bewirken.

Alternativ kann zur Sicherung des Regulierventils vorgesehen sein, dass an einem freien Ende des Regulierraumes ein Verriegelungsabschnitt vorgesehen ist, der nach dem Einsetzen des Regulierventils aufgebracht oder eingebracht wird. Dies kann beispielsweise ein Ringbund mit einer Schulter sein, welche den Querschnitt des Regulierraumes verringert, so dass eine Sicherung gegeben ist. Ebenso kann dies durch das lösbare oder unlösbare Befestigen eines Verriegelungsabschnittes an dem Regulierraum gegeben sein. Des Weiteren kann ein Verformen des freien Endes des Regulierraumes vorgesehen sein, wie beispielsweise eine Umbörtelung oder Stauchung oder Einkerbung von Laschen, um das Regulierventil zum Regulierraum zu sichern.

Das Regulierventil gemäß der ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Reguliervorrichtung ist bevorzugt als eine fest miteinander verbundene Einheit ausgebildet. Die Ventilkugel, die Dämpfungsfeder und die Dämpfungshülse sind beispielsweise miteinander verklebt oder verschweißt.

Die Reguliervorrichtung ist nach einer weiteren alternativen Ausführungsform als zumindest eine Blende ausgebildet, welche dem Regulierraum zugeordnet oder in dem Gehäuseabschnitt angeordnet ist. Die zumindest eine Blende weist vorteilhafterweise zumindest eine Regulieröffnung auf, welche eine zweite Durchgangsöffnung in dem Kältemittelkanal bildet. Die Blende ist an dem Regulierraum angrenzend angeordnet oder in den Regulierraum eingesetzt. Ebenso kann die Blende auch den Regulierraum zumindest teilweise umgreifen und schließen, so dass das Kältemittel über die zweite Durchgangsöffnung expandiert und zur ersten Kältemittelaustragsöffnung unmittelbar im Anschluss gelangt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Blende in dem Gehäuseabschnitt angeordnet ist und separat zur Regulierschraube in dem Gehäuse positionierbar ist.

Die zumindest eine Regulieröffnung der zumindest einen Öffnung ist im Querschnitt gesehen zylindrisch, konkav, konvex, düsenförmig, keilförmig, schlitzförmig und/oder segmentförmig ausgebildet. In Abhängigkeit der Einsatzfälle und der vor und nach der Regulieröffnung gegebenen Größenverhältnisse des Kältemittelkanals können entsprechend Formen und/oder Größen und/oder Anzahl der Regulieröffnungen in der Blende vorgesehen sein, um die gewünschte Wirkung einstellen und erzielen zu können.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der als Blende ausgebildeten Reguliervorrichtung ist vorgesehen, dass wenigstens zwei Reguliervorrichtungen in einer Blende eingebracht sind, wobei wenigstens eine Regulieröffnung in Abhängigkeit des im Regulierraum herrschenden Verdampfungsdrucks des Kältemittels öffnet und schließt. Diese durch den Verdampfungsdruck gesteuerte Regulieröffnung kann beispielsweise durch ein federgelagertes Ventilelement, beispielsweise durch eine Kugel oder einen Kegel, gebildet sein.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der als Blende ausgebildeten Reguliervorrichtung ist vorgesehen, dass ein Querschnitt der zumindest einen Regulieröffnung in Abhängigkeit des Verdampfungsdruckes ansteuerbar ist. Dadurch kann die Regulieröffnung variabel an die Einsatzbedingen angepasst sein. Gleichzeitig kann ein sanftes Vergrößern oder Verringern der Regulieröffnung zur Verringerung von auftretenden Druckunterschieden und somit zur Verringerung von Schwingungen beitragen.

Die zumindest eine als Reguliervorrichtung ausgebildete Blende wird vorteilhafterweise als Einlegeteil oder Montageteil ausgebildet, welches beispielsweise durch eine Rast-, Schnapp-, Klipp- oder Schraubverbindung lösbar oder durch eine Press-, Klebe-, Krimpverbindung oder auch durch eine Umbörtelung unlösbar mit dem Regulierraum befestigt wird. Die lösbare Anordnung weist den Vorteil auf, dass ein schnelles Umrüsten durch unterschiedlich ausgebildete Blenden auf unterschiedliche Einsatzfälle ermöglicht ist.

Das Abschaltventil umfasst nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine Blende oder eine Reguliervorrichtung, welche als auswechselbare Einheit in dem Gehäuseabschnitt oder an der Regulierschraube angeordnet sind. Dadurch kann die Flexibilität für die Ausgestaltung eines Abschaltventils erhöht sein. In Abhängigkeit der jeweiligen Arbeitsbedingungen und Anforderungen bezüglich dem Öffnungszeitpunkt des Abschaltventils kann ein modularer Aufbau für die Blende oder die Reguliervorrichtung ermöglicht sein. Beispielsweise ist vorgesehen, dass die Blende oder die Reguliervorrichtung über eine lösbare Verbindung, beispielsweise eine Schraub-, Klemm-, Rastverbindung oder dergleichen, mit der Regulierschraube verbunden wird und eine Einheit bildet, die in den Gehäuseabschnitt zur Aufnahme des Abschaltventils eingesetzt wird. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung ist auch eine Nachrüstung oder Umrüstung eines Expansionsventils mit unterschiedlichen Öffnungsdrücken und Öffnungscharakteristiken ermöglicht.

Zwischen der auswechselbaren Einheit und der Regulierschraube ist vorteilhafterweise ein Ventilsitz ausgebildet, der als Einlegeteil dazwischenliegend angeordnet ist oder dass der Ventilsitz an die auswechselbare Einheit oder die Regulierschraube angeformt ist. Da der Ventilsitz erhöhtem Verschleiß unterliegt, kann durch die einsetzbare Einheit ein schneller Austausch einer einzelnen Komponente ermöglicht sein. Der an der Blende oder der Regulierschraube angeordnete Ventilsitz weist den Vorteil auf, dass eine Reduzierung der Bauteile für die Montage des Abschaltventils ermöglicht ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ventil oder eine Hülse des Ventils im äußeren Randbereich einen Durchgang aufweist, der einen Einlass mit einem Spalt zwischen dem Ventil und der Wegerzeugungseinrichtung verbindet. Dieser Durchgang dient als eine Servoansteuerung zum Öffnen des Ventilsitzes ohne Schlaggeräusche zu erzeugen.

Dieser Durchgang kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform durch eine Axialbohrung gebildet sein, welche sich koaxial zu einer Durchgangsbohrung des Ventils erstreckt. Eine alternative Ausführungsform zur Axialbohrung kann durch eine randoffene Längsnut ausgebildet sein, durch welche ermöglicht ist, dass Kältemittel von dem Einlass zum Spalt zwischen dem Ventil und der Bewegungserzeugungseinrichtung gelangt. Eine weitere alternative Ausgestaltung eines Durchlasses ist dadurch gegeben, dass ein Spalt beziehungsweise ein Ringspalt zwischen dem äußeren Umfang des Ventils oder der Hülse des Ventils und einem Bohrungsabschnitt der Regulierschraube zur Aufnahme des Ventils vorgesehen ist. Zur axialen Führung des Ventils in dem Bohrungsabschnitt können alternativ oder zusätzlich über den Umfang verteilt angeordnete Längsstege vorgesehen sein, die zusätzlich in Längserstreckung Unterbrechungen aufweisen können, um zur radialen Abstützung des Ventils im Bohrungsabschnitt dienen. Eine beliebige Kombination der Ausführungsformen ist möglich.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen einem Stößel und einem Anker der Wegerzeugungseinrichtung zumindest ein Dämpfungsglied vorgesehen ist. Das Dämpfungsglied umfasst zumindest eine Druckfeder, welche den Stößel in einer Schließstellung zum Ventil positioniert und die Öffnungsbewegung dämpft. Zusätzlich oder alternativ ist ein gummielastisches Dämpfungsglied vorgesehen, durch welches verhindert wird, dass der Stößel bei einer Öffnungsbewegung in Richtung auf den Anker zum Anschlagen gelangt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Abschaltventils für ein Expansionsventil ist vorgesehen, dass zumindest ein Adapterelement vorgesehen ist, welches die Regulierschraube zumindest teilweise umgibt und zum Einsetzen in einen Gehäuseabschnitt des Expansionsventils ausgebildet ist. Dadurch können einheitlich hergestellte Abschaltventile durch die Ausgestaltung unterschiedlicher Adapterelemente für verschiedene Gehäuse der Expansionsventile eingesetzt werden.

Die Aufgabe der Erfindung wird des Weiteren durch einen Bausatz mit einem Abschaltventil für ein Expansionsventil gelöst, welches besteht aus

  • – einem Gehäuse, das zumindest eine erste Kühlmitteleinlassöffnung und eine erste Kühlmittelauslassöffnung aufweist, die durch einen Kältemittelkanal miteinander verbunden sind,
  • – einem Abschaltventil mit einem Aufnahmeabschnitt für eine Wegerzeugungseinrichtung zum Betätigen eines Ventils, das eine erste Durchlassöffnung öffnet und schließt und eine Reguliervorrichtung aufnimmt, welche eine zweite Durchlassöffnung umfasst, wobei die Abschaltvorrichtung in dem Kältemittelkanal zwischen der ersten Kühlmitteleinlassöffnung und der ersten Kühlmittelauslassöffnung anordenbar ist,
  • – einer Betätigungseinrichtung zum Bewegen der Reguliervorrichtung relativ zur zweiten Durchlassöffnung, insbesondere über einen auf die Reguliervorrichtung wirkenden Übertragungsstift und
  • – zumindest einem Verschlusselement, welches einen Aufnahmeabschnitt und Bohrungsabschnitt für die Betätigungsvorrichtung oder einen Gehäuseabschnitt zur Aufnahme des Abschaltventils schließt.

Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des Bausatzes ist ermöglicht, dass eine Produktfamilie bestehend aus wenigstens drei verschiedenen Expansionsventilen geschaffen wird, welche durch die vereinheitlichte Ausgestaltung der einzelnen Komponenten in der Herstellung kostengünstig ist und darüber hinaus eine kompakte Ausgestaltung eines Bauraumes ermöglichen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Bausatzes mit einem Abschaltventil für ein Expansionsventil ist eine flexible und kostengünstige Montage für eine Produktfamilie ermöglicht.

Beispielsweise ist die Ausgestaltung eines sogenannten Standardexpansionsventils ermöglicht, welches ein Gehäuse mit einer als Thermokopf ausgestalteten Betätigungseinrichtung umfasst, welche ein Abschaltventil mit einer Reguliervorrichtung ansteuert. Dieses Standardventil ist ohne der Wegerzeugungseinrichtung ausgebildet. Ein Verschlusselement ist im Gehäuseabschnitt vorgesehen.

Eine zweite Ausführungsform umfasst sowohl ein Gehäuse mit einer Betätigungseinrichtung als auch ein Abschaltventil mit einer Wegerzeugungseinrichtung. Hierfür werden sämtliche Komponenten des Bausatzes mit Ausnahme der Verschlusseinrichtung eingesetzt.

Eine weitere alternative Ausführungsform entspricht der vorgenannten Ausführungsform, ohne dass eine Betätigungseinrichtung verwendet wird. Anstelle der in das Gehäuse eingesetzten Betätigungsvorrichtung wird ein Verschlusselement zum Schließen einer zur Reguliervorrichtung mündenden Durchgangsbohrung im Gehäuse eingesetzt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bausatzes ist vorgesehen, dass die Variationsmöglichkeiten für die Produktfamilie eines Expansionsventils durch dies austauschbare Anordnung der Reguliervorrichtung erhöht wird.

Nach einer ersten vorteilhaften Ausführungsform ist die Reguliervorrichtung als ein Regulierventil mit zumindest einer Ventilkugel, zumindest einer Dämpfungsfeder und zumindest einer Dämpfungshülse ausgebildet. Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der Reguliervorrichtung ist eine Blende mit zumindest einer Regulieröffnung dem Bausatz beigefügt. Dadurch können abschaltbare Expansionsventile geschaffen werden, welche ein betätigbares Regulierventil aufweisen oder eine feststehende Blende umfassen, so dass ein abschaltbares Expansionsventil ein sogenanntes abschaltbares Orifice (Blende)-Ventil umfasst.

Der erfindungsgemäße Bausatz kann vorteilhafterweise ein Adapterelement umfassen, welches das Abschaltventil aufnimmt und in einem Gehäuseabschnitt einsetzbar ist, der sich zumindest teilweise in den Kühlmittelkanal zwischen einer ersten Kühlmitteleintrittsöffnung und einer ersten Kühlmittelaustrittsöffnung erstreckt. Dadurch kann die Anzahl der Expansionsventile in einer Produktfamilie erhöht sein.

Die Aufgabe der Erfindung wird des Weiteren durch ein Expansionsventil für Kälteanlagen, insbesondere für Fahrzeugklimaanlagen, gelöst, welches ein Gehäuse mit zumindest einer ersten Kältemitteleinlassöffnung und zumindest einer ersten Kältemittelauslassöffnung umfasst, die durch zumindest einen Kältemittelkanal miteinander verbunden sind und einen Gehäuseabschnitt für ein Abschaltventil aufweist, welches ein Ventil zur Steuerung einer ersten Durchlassöffnung und eine Reguliervorrichtung aufweist, wobei sich der Gehäuseabschnitt zumindest teilweise in den Kältemittelkanal erstreckt.

Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung wird eine integrierte Anordnung des Abschaltventils in das Expansionsventil ermöglicht, wobei das Abschaltventil ein eine erste Durchlassöffnung steuerndes Ventil und eine weitere Reguliervorrichtung umfasst.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Reguliervorrichtung als Blende ausgebildet ist. Dadurch wird ein abschaltbares Blendenventil ausgebildet.

Nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung des Expansionsventils für Kälteanlagen ist vorgesehen, dass das Gehäuse einen Aufnahmeabschnitt zur Anbringung einer Betätigungseinrichtung zum Bewegen der Reguliervorrichtung umfasst, welche als Regulierventil ausgebildet ist. Dieses Expansionsventil weist im Unterschied zum vorgenannten Expansionsventil lediglich zusätzlich einen Aufnahmeabschnitt die Betätigungseinrichtung und eine Durchgangsbohrung für einen Übertragungsstift auf, wobei die äußeren Abmessung dem vorgenannten Expansionsventil entsprechen. Insbesondere bleibt die integrierte Abschaltung zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, in einem Expansionsventil durch die ebenfalls erfindungsgemäße Ausgestaltung des Abschaltventils erhalten.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Expansionsventils sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand den in den Zeichnungen dargestellten Beispielen näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:

1 einen schematischen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Expansionsventils,

2 einen schematischen Querschnitt durch eine weitere alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Expansionsventils,

3a bis f einen schematischen Querschnitt von verschiedenen Ausführungsformen einer erfindungsgemäß als Blende ausgebildeten Reguliervorrichtung,

4 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Abschaltventils mit einem Adapterelement,

5a bis c eine schematische Ansicht von Expansionsventilen, die gemäß dem erfindungsgemäßen Bausatz herstellbar sind,

6 einen schematischen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungemäßen Expansionsventils und

7 einen schematischen Querschnitt einer weiteren alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Expansionsventils.

In 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Expansionsventils 11 dargestellt. Das Expansionsventil 11 umfasst ein Gehäuse 12 mit einer ersten Kühlmitteleinlassöffnung 14, einer ersten Kühlmittelauslassöffnung 16 und einem die erste Kühlmitteleinlassöffnung 14 und die erste Kühlmittelauslassöffnung 16 verbindenden Kühlmittelkanal 17. In dem Gehäuse 12 ist des Weiteren eine zweite Kühlmitteleinlassöffnung 18 und eine zweite Kühlmittelauslassöffnung 19 vorgesehen, die durch einen zweiten Kühlmittelkanal 21 miteinander verbunden sind. An die erste Kühlmitteleinlassöffnung 14 ist die Austrittsseite eines Verflüssigers 22 angeschlossen, dessen Eintrittsseite mit der Austrittsseite eines Kompressors 23 verbunden ist. Die Eintrittsseite des Kompressors 23 steht somit einer Austrittsseite eines Verdampfers 24 in Verbindung.

Das Gehäuse 12 des Expansionsventils 11 weist einen Gehäuseabschnitt 26 auf, der sich in das Gehäuseinnere und in einen Teil des Kältemittelkanals 17 erstreckt. In den Gehäuseabschnitt 26 ist ein Abschaltventil 27 einsetzbar. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist das Abschaltventil 27 zur Verringerung des Bauraumes vorteilhafterweise vollständig in dem Gehäuse integriert.

Das Abschaltventil 27 umfasst eine Regulierschraube 31, welche bevorzugt über ein Gewinde an dem Gehäuseabschnitt 26 angreift. Die Regulierschraube 31 ist als hohlzylindrischer Körper ausgebildet und weist an einem Ende einen Aufnahmeabschnitt 32 zur Anordnung einer Wegerzeugungseinrichtung 33 auf. Diese Wegerzeugungseinrichtung 33 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel als Magnetventil ausgebildet und umfasst einen Anker 36, der von einem Haltebügel 37 aufgenommen ist, welcher wiederum zum Aufnahmeabschnitt 32 befestigt ist. Der Anker 36 wird teilweise von einer Spule 38 umgeben, welche einen axial bewegbaren Stößel 39 aufnimmt, der durch eine Feder, insbesondere Magnetfeder 41, zum Anker 36 positioniert ist. Der Stößel 39 ist in einem Bohrungsabschnitt 42 der Regulierschraube 31 geführt und weist an einem dem Anker 36 gegenüberliegenden Ende einen Ventilkörper 43 auf, der eine Durchgangsbohrung 46 des Ventils 47 öffnet und schließt. Das Ventil 47 umfasst eine Hülse 48, in der ein Dichtungselement 49 angeordnet ist. Dieses Dichtungselement 49 wirkt mit dem Ventilkörper 43 abdichtend zusammen. An einem dem Ventilkörper 43 gegenüberliegenden Ende des Ventils 47 ist ein Ventilsitz 51 vorgesehen, an dem ebenfalls das Dichtungselement 49 abdichtend angreift. Dieser Ventilsitz 51 bildet eine erste Durchlassöffnung 53 in dem Kältemittelkanal 17. Dieser Ventilsitz 51 ist in einem zweiten Bohrungsabschnitt 56 der Regulierschraube 31 eingepresst, eingeschraubt oder dergleichen oder einstückig mit der Regulierschraube 31 ausgebildet.

Das Ventil 47 weist an einer Außenseite einen Aufnahmeabschnitt 58 für eine Schließfeder 59 auf, welche sich einerseits an dem Ventilsitz 51 abstützt und andererseits an einer Schulter des Aufnahmeabschnitts 58. Der Aufnahmeabschnitt 58 erstreckt sich in Längsrichtung zumindest entlang eines Einlasses 61 in der Regulierschraube 31, welcher einen Teil des Kühlmittelkanals 17 bildet und mit diesem in Verbindung steht.

Die Regulierschraube 31 weist beispielsweise eine obere und untere Ringnut 60 auf, die mit einem Längskanal 62 verbunden sind, so dass das Kältemittel von der Kühlmitteleinlassöffnung 14 zum Einlass 61 gelangt. Alternative Zuführmöglichkeiten sind ebenfalls möglich.

Die Regulierschraube 31 ist durch Dichtungselemente 34 medien- und/oder druckdicht in dem Gehäuseabschnitt 26 des Gehäuses 12 angeordnet.

Die Hülse 48 des Ventils 47 weist im äußeren Randbereich eine Axialbohrung 64 auf, welche eine Verbindung zwischen dem Einlass 61 und einem Spalt 66 bildet, wobei der Spalt 66 zwischen dem Stößel 39 und der Hülse 48 ausgebildet ist. Durch diese Axialbohrung 64 wird eine Servoansteuerung ermöglicht. Die Axialbohrung 64 ermöglicht des Weiteren, dass Kältemittel entlang von nicht näher dargestellten Längsnuten am Außenumfang des Stößels 49 in einen Zwischenraum 68 gelangt, der zwischen dem Anker 36 und dem Stößel 39 gebildet ist. Des Weiteren kann der Stößel 39 mit zumindest einer Querbohrung 71 versehen sein, der eine Verbindung zwischen einer Längsnut des Stößels 39 und einem Aufnahmeraum 72 für die Feder 41 bildet. Dadurch wird ein Ablösen des Stößels 39 von dem Anker 36 nach dem Öffnen der Durchgangsbohrung 46 durch die Magnetkraft der Wegerzeugungseinrichtung 33 sichergestellt.

Alternativ zur Querbohrung 71 im Stößel 39 kann auf einer zum Anker 36 weisenden Stirnseite des Stößels 39 zumindest eine Vertiefung vorgesehen sein, die sich bis zum äußeren Randbereich der Stirnseite erstreckt. Dadurch ist eine Verbindung zum Spalt zwischen dem Stößel 39 und seiner Führung in de Wegerzeugungseinrichtung 33 gegeben, in welcher sich Kältemittel befindet. Diese Vertiefung ermöglicht ein einfaches Ablösen des Stößels 39 von dem Anker 36 nach einer Öffnungsbewegung, ohne dass Adhäsionskräfte den Stößel 39 am Anker 36 zurückhalten. Die Vertiefung kann beispielsweise V-förmig, U-förmig, rechteckförmig, halbkreisförmig oder weitere Geometrien umfassen. Eine einfache Herstellung dieser Vertiefung ist durch einen geradlinigen Verlauf gegeben, der sich entlang einer Achse über die gesamte Stirnseite erstreckt. Beispielsweise können auch mehrere geradlinig verlaufende Vertiefungen sternförmig zueinander angeordnet sein. Ebenso können diese Vertiefungen bogensegmentförmig oder dergleichen angeordnet werden. Derartige Vertiefungen können durch eine Fräs- oder Erodierbearbeitung oder durch Einpressen hergestellt werden.

Der Einlass 61 in der Regulierschraube 31 kann vorteilhafterweise zumindest teilweise als Ringnut ausgebildet sein, so dass der Aufnahmeabschnitt 58 vollständig von Kältemitteln umströmt wird.

Das Dichtelement 49 weist eine Durchgangsbohrung 46 auf, welche sich von dem Ventilkörper 43 des Stößels 39 bis zum Ventilsitz 51 erstreckt. Das Dichtungselement 49 ist vorzugsweise gestuft ausgebildet, so dass eine gesicherte Anordnung zum Ventilkörper 43 ausgebildet ist. Am gegenüberliegenden Ende ist das Dichtungselement 49 durch eine Umbörtelung der Hülse 48 gesichert, so dass ein dauerhafter Betrieb gewährleistet ist.

Das Abschaltventil 27 weist einen Regulierraum 76 auf, der in Strömungsrichtung des Kältemittels dem Ventilsitz 51 nachgeschalten ist. Dieser Regulierraum 76 ist zur Aufnahme einer Reguliervorrichtung 78 vorgesehen. Die Reguliervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst ein Regulierventil 79, welches aus einem Kugelventil 81, einer Dämpfungsfeder 82 und einer Dämpfungshülse 83 besteht. Das Kugelventil 81 steht mit einem vorzugsweise kegelförmigen Ventilsitz 86 in Verbindung, der eine zweite Durchlassöffnung 87 im Kühlmittelkanal 17 bildet.

Das Regulierventil 79 ist in den Regulierraum 76 eingesetzt. An der Dämpfungshülse 83 angeordnete Laschen 84 greifen an einer Innenwand 77 des Regulierraumes 76 an, so dass das Regulierventil 79 zum Regulierraum 76 des Abschaltventils 27 positioniert und fixiert ist.

Zur Betätigung des Regulierventils 79 ist eine als Thermokopf ausgebildete Betätigungseinrichtung 91 vorgesehen, welche über einen Übertragungsstift 92 das Regulierventil 79 in eine Öffnungs- und Schließstellung überführt.

Das erfindungsgemäße Abschaltventil 27 weist gemäß der in 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform eine Anordnung auf, bei der das Ventil 47, das Regulierventil 79 und der Übertragungsstift 92 als auch die Wegerzeugungseinrichtung 33 in einer gemeinsamen Längsachse angeordnet sind. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass beispielsweise das Ventil 47 und die Wegerzeugungseinrichtung 33 außerhalb der Längsachse. angeordnet und an einer rechten oder linken Seitenwand des Gehäuses 12 angeordnet sind und ebenfalls zumindest teilweise in dem Gehäuse 12 integriert sind. Der Kältemittelkanal 17 weist gemäß diesem alternativen Ausführungsbeispiel nach dem Ventilsitz 51 eine Umlenkung zum Regulierventil 79 auf.

Die Funktionsweise des dargestellten Expansionsventils 11 ist wie folgt:

Ausgehend von der in 1 dargestellten Abschaltposition des Ventils 47 wird zur Weiterleitung des Kältemittels vom Verflüssiger 22 zum Verdampfer 24 die Wegerzeugungseinrichtung 33 angesteuert, wodurch der Stößel 39 auf den Anker 36 zubewegt wird. Dadurch öffnet der Ventilkörper 43 die Durchgangsbohrung 46, so dass Kältemittel über die Axialbohrung 64 durch die Durchgangsbohrung 46 in den Innenraum des Dichtelements 46 gelangt. Dadurch findet in dem Dichtelement 49 ein sanfter Druckaufbau statt. Gleichzeitig sorgt die Schließfeder 59 dafür, dass das Dichtelement 49 von dem Ventilsitz 51 abhebt, wodurch die erste Durchlassöffnung 53 freigegeben wird. Der Stößel 39 wird auf Grund des in dem Zwischenraum 68 sich befindenden Kältemittel und der ggf. vorhandenen zumindest einen Querbohrung 71 gedämpft in eine Öffnungsstellung bewegt. In einer Endposition liegt das Ventil 47 wiederum an dem Ventilkörper 43 des Stößels 39 an, wodurch das Kältemittel über den Einlass 61 direkt in die erste Durchlassöffnung 53 zum Auslass 63 gelangt, der im ersten Ausführungsbeispiel durch die Öffnungen zwischen den Laschen 84 ausgebildet ist. Die Verstellung der Reguliervorrichtung 78 erfolgt über die als Thermokopf ausgebildete Betätigungsvorrichtung 91 in Abhängigkeit vom Verdampfungsdruck und der Temperatur im zweiten Kühlmittelkanal 21.

Nach dem Abschalten der Wegerzeugungseinrichtung 33 bewirkt die Magnetfeder 41, dass der Stößel 39 die Hülse 48 auf den Ventilsitz 51 entgegen der Federkraft der Schließfeder 59 bewegt, so dass die erste Durchlassöffnung 53 geschlossen wird. Gleichzeitig kann durch die Axialbohrung 64 und die Längsnuten des Stößels 39 ein Strömungs- und Druckausgleich in der Regulierschraube 31 gegeben sein, um ein sanftes Schließen der ersten Durchlassöffnung 53 zu ermöglichen.

In 2 ist eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Expansionsventil 11 dargestellt, welches ein erfindungsgemäßes Abschaltventil 27 aufnimmt. Dieses Expansionsventil 11 kann im Unterschied zu 1 keine Durchgangsbohrung 93 zur Aufnahme eines Übertragungsstiftes 92 aufweisen.

Sofern eine Durchgangsbohrung 93 vorgesehen ist, wird ein Verschlusselement 100 in einen Aufnahmeabschnitt für die Betätigungseinrichtung 91 eingesetzt, welches gleichzeitig die Durchgangbohrung 93 verschließt.

Diese alternative Ausführung der Abschaltvorrichtung 27 weist eine Reguliervorrichtung 78 auf, welche als Blende 94 ausgebildet ist, die zumindest eine Durchgangsbohrung 96 umfasst. Diese Blende 94 schließt gemäß dem Ausführungsbeispiel den Regulierraum 76 ab. Die Blende 94 ist durch lösbare oder unlösbare Verbindung zum Regulierraum 76 befestigt. Die Blende 94 kann alternativ oder zumindest teilweise in dem Regulierraum 76 eingesetzt sein oder in diesen zumindest teilweise eingreifen. Ebenso kann die Blende 94 zu deren Befestigung am Außenumfang angreifen. Durch diese alternative Ausführungsform der Reguliervorrichtung 78 ist eine Anordnung geschaffen, bei der ein Abschaltventil 27 mit einer schaltbaren Blende 94 vorgesehen ist.

Gemäß einer alternativen nicht näher dargestellten Ausführungsform der Reguliervorrichtung 78 kann vorgesehen sein, dass die Blende 94 in Abhängigkeit des Verdampfungsdruckes und der Temperatur den Öffnungsquerschnitt der zumindest einen Durchgangsbohrung 96 selbständig verändert.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Abschaltventils 27 gemäß 2 ist analog dem Abschaltventil 27 gemäß 1 mit Ausnahme des ansteuerbaren Regulierventils 79 über die Betätigungseinrichtung 91.

In den 3a bis f sind verschiedene Ausführungsformen für eine Blende 94 dargestellt. In 3a ist die Blende als Einpreßteil ausgebildet, wobei eine Schulter 97 am äußeren Ende des Regulierraumes 76 anliegt und zumindest teilweise eingreift. Alternativ kann vorgesehen sein, dass an der zylindrischen Innenumfangswand der Blende 94 ein Schraubgewinde vorgesehen ist. Ebenso kann ein Abschnitt zum Umbörteln vorgesehen sein. Alternativ ist ebenfalls möglich, dass die Blende 94 vollständig in den Regulierraum 76 eingesetzt wird und ein äußerer Abschnitt des Regulierraumes 76 zur Fixierung der Blende 94 umgebörtelt wird oder dass ein Sicherungselement in den Regulierraum 76 eingesetzt wird.

In den 3b bis f sind verschiedene Querschnitte für mögliche Durchgangsbohrungen 96 dargestellt. 3b zeigt eine zylindrische Durchgangsbohrung. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Durchgangsbohrungen 96 auch gruppenweise zueinander angeordnet sein können.

In 3c ist die Durchgangsbohrung 96 keilförmig oder düsenförmig sich verjüngend ausgebildet. In 3d weist die Durchgangsbohrung 96 einen Querschnittsverlauf auf, der sich im mittleren Bereich verjüngt.

In 3e sind beispielsweise zwei Durchgangsbohrungen 96 vorgesehen, die in einer nicht dargestellten Draufsicht einen Ringquerschnitt oder dergleichen bilden.

In 3f ist eine Blende 94 mit einer nicht regulierbaren Durchgangsbohrung 96 und einer regulierbaren Durchgangsbohrung 96' dargestellt. Dies kann beispielsweise durch einen federgelagerten Ventilkörper und einem Ventilsitz ermöglicht sein.

In 4 ist eine weitere alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abschaltventils 27 dargestellt. Das Abschaltventil 27 entspricht in der Funktionsweise dem in 1 beschriebenen Abschaltventil 27. Abweichend zu dem in 1 dargestellten Abschaltventil 27 weist das Abschaltventil 27 gemäß 4 ein Adapterelement 99 auf, welches die Regulierschraube 31 vollständig umgibt. Dieses Adapterelement 99 ist in einen Gehäuseabschnitt 26 des Gehäuses 12 zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig einsetzbar. Bei dieser Ausführungsform ist der Regulierraum 76 nur verkürzt ausgebildet und dient zur Aufnahme und/oder Positionierung der Dämpfungsfeder 82. Die Dämpfungshülse 83 greift mit den Laschen 84 an einer Innenwand des Adapterelementes 99 an. Durch die Anpassungsmöglichkeit des Außenumfanges eines Adapterelementes 99 an die Form und Größe des Gehäuseabschnitts 26können die erfindungsgemäßen Abschaltventile 27 mittels Adapterelemente 99 nachgerüstet und in verschiedene Expansionsventile 11 eingesetzt werden.

In den 5a bis c sind drei verschiedene Expansionsventile 11 dargestellt, welche sich auf Grund des erfindungsgemäß vorgesehenen Bausatzes realisieren lassen.

In 5a weist das Expansionsventil 11 ein Gehäuse 12 und eine Betätigungseinrichtung 91 auf, durch welche über den Übertragungsstift 92 ein in einer Regulierschraube 31 angeordnete Reguliervorrichtung 78 ansteuerbar ist. Die Reguliervorrichtung 78 ist als Regulierventil 79 ausgebildet.

In 5b ist ein abschaltbares Expansionsventil 11 mit einem Regulierventil 79 als Reguliervorrichtung 78 vorgesehen. Aus dieser Darstellung wird offensichtlich, dass das Abschaltventil 27, welches das Ventil 47 und die Reguliervorrichtung 78 umfasst, vollständig in dem Gehäuse 12 angeordnet und integriert ist. Das Gehäuse 12 nimmt an einer Oberseite die Betätigungseinrichtung 91 auf.

In 5c ist eine weitere alternative Ausgestaltung eines abschaltbaren Expansionsventils 11 mit einer als Blende 94 ausgebildeten Reguliervorrichtung 78 dargestellt. Eine Aufnahmeabschnitt des Gehäuses 12 für die Betätigungseinrichtung 91 wird durch ein Verschlußelement 100 geschlossen. Dabei wird die Durchgangsbohrung 93, welche eine Bypassleitung bildet, verschlossen, um einen Kurzschluß zwischen dem ersten und zweiten Kühlmittelkanal 17, 21 zu unterbinden.

Der erfindungsgemäße Bausatz ermöglicht somit eine kostenreduzierte Herstellung der Komponenten, als auch eine kompakte Bauweise für Expansionsventile 11, die unterschiedliche Komponenten aufweisen und unterschiedlichen Anforderungen gerecht werden.

In 6 ist eine alternative Ausführungsform eines Expansionsventils 11 zu 1 dargestellt. Im Hinblick auf die übereinstimmenden Merkmale wird darauf Bezug genommen.

6 zeigt beispielsweise eine alternative Ausgestaltung eines Ventils 47, bei welchem anstelle einer Axialbohrung 64 gemäß 1 zumindest eine Längsnut 65 ausgebildet ist, welche ebenfalls eine Zuführung eines Kältemittels von dem Einlass 61 zum Spalt 66 zur Servoansteuerung ermöglicht. Alternativ zur Längsnut 65 oder Axialbohrung 64 ist die Ausgestaltung eines definierten Spaltes zwischen dem Bohrungsabschnitt 42 der Regulierschraube 31 und dem äußeren Umfang des Ventils 47 oder der Hülse 48 des Ventils 47 vorgesehen. Die Größe des Spaltmaßes bestimmt die Durchflussmenge. Es versteht sich, dass auch eine Kombination der einzelnen beschriebenen Ausführungsformen ermöglicht ist. Die Ausgestaltung der beschriebenen Servoansteuerung ist nicht auf das Expansionsventil gemäß 1 und 6 beschränkt.

In 6 ist des Weiteren zur Erzielung eines geräuscharmen und schlagfreien Betriebes vorgesehen, dass ein Dämpfungsglied 40 alleine oder zusätzlich zur Feder 41 vorgesehen ist. Dadurch wird verhindert, dass der Stößel 39 bei Aktivierung der Wegerzeugungseinrichtung 33 an dem Anker anschlägt.

Nach einer weiteren vorteilhafte Ausgestaltung ist eine zweiteilige Regulierschraube 31 vorgesehen. Die Regulierschraube 31 kann alternativ auch mehrteilig ausgebildet sein. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist ein Regulierschraubenabschnitt 31a vorgesehen, der das Ventil 47 aufnimmt und einen Bohrungsabschnitt 42 zur Aufnahme der Wegerzeugungseinrichtung 33 umfasst. Eine Reguliervorrichtung 78 wird in einen Regulierschraubenabschnitt 31b aufgenommen, der lösbar zum Regulierschraubenabschnitt 31a befestigt ist. Der Regulierschraubenabschnitt 31b kann alternativ auch zur Aufnahme einer Blende 94 vorgesehen sein. Dadurch ist eine flexible Ausgestaltung und Bestückung des Regulierschraubenabschnitts 31a für ein Abschaltventil gegeben. Der Regulierschraubenabschnitt 31b kann auch unlösbar eine Blende 94 oder Reguliervorrichtung 78 umfassen. Der Ventilsitz 51 ist beispielsweise als Einsetzteil zum Regulierschraubenabschnitt 31b über eine Schulter gehalten. Alternativ kann der Ventilsitz 51 auch in den Regulierschraubenabschnitt 31b eingepresst oder direkt angeformt sein.

Die in 6 beschriebenen alternativen Ausführungsformen können wahlweise einzeln oder in Kombination auch in den weiteren Ausführungsbeispielen eingesetzt werden.

In 7 ist eine alternativ ein Zwei-Port-Expansionsventil 11 dargestellt. Das Gehäuse 12 umfasst eine erste Kühlmitteleinlassöffnung 14 und eine erste Kühlmittelauslassöffnung 16, wobei die Durchströmung des Kältemittels durch ein Ventil 47 gesteuert ist. Das Abschaltventil 27 umfasst eine zweiteilige Regulierschrauben 31, wobei der Regulierschraubenabschnitt 31b als eine Blende 94 mit einer Regulierbohrung 96 ausgebildet ist und beispielsweise über eine Schraubverbindung zum Regulierschraubenabschnitt 31a verbunden ist. Die Blende 94 umfasst des Weiteren den Ventilsitz 51. Das Ventil 47 ist in dem Bohrungsabschnitt 42 aufgenommen und weist einen Durchlass zur Servoansteuerung auf.

Das Abschaltventil 27 kann aufgrund der Zweiteiligkeit mit der für den vorgesehenen Einsatzfall bestimmten Blende 94 bestückt werden, welche als Regulierschraubenabschnitt 31b zum Regulierschraubenabschnitt 31a fixiert wird. Im Anschluß daran wird die Schließfeder 59 und das Ventil 47 in den Bohrungsabschnitt 42 der Regulierschraube 31 bzw. den Regulierschraubenabschnitt 31a eingesetzt. Anschließend wird vorteilhafterweise in den Bohrungsabschnitt 42 eine Hülse 90 eingesetzt. Diese Hülse 90 wird auch als Ankerhülse bezeichnet. In diese Hülse 90 wird der Stößel 39 eingeführt. Nach dem Einsetzen der Feder 41 und ggf. dem Dämpfungsglied 40 wird der Anker 36 eingesetzt, um im Anschluß daran gemeinsam mit der über die Hülse 90 gestülpten Magnetspule 38 zur Hülse 90 fixiert zu werden.

Ein analoger Zusammenbau gilt auch für die zuvor beschriebenen Ausführungsformen, welche anstelle einer Blende 94 eine Reguliervorrichtung 78 umfassen. Einzelne Abweichungen in der Reihenfolge können zweckmäßigerweise vorgesehen sein. Die einzelnen Schritte für den Zusammenbau des Ventils 11 ist abhängig von der Vielzahl der Komponenten für das Abschaltventil 27 und deren Befestigung zueinander.

Die in den 2, 3a bis f und 7 beschriebenen Blenden 94 können zusätzlich mit einem Filterelement versehen sein. Dieses Filterelement kann auswechselbar in der Regulierbohrung 96 oder der Regulierbohrung 96 vor- oder nachgeschaltet vorgesehen sein. Ebenfalls kann bei den weiteren beschriebenen Ausführungsformen in der ersten Durchlassöffnung 53 des Ventilsitzes 51 oder dieser Durchgangsbohrung nachgestaltet ein Filter oder Filterelement vorgesehen sein.

Die vorgeschriebenen Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels sind beliebig miteinander kombinierbar und nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.


Anspruch[de]
Abschaltventil für ein Expansionsventil (11) in Kälteanlagen, insbesondere Fahrzeugklimaanlagen, mit einer Regulierschraube (31), mit einem an einem Ende der Regulierschraube (31) angeordneten Aufnahmeabschnitt (32) zum Anbringen einer Wegerzeugungseinrichtung (33), dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Regulierschraube (31) angeordnetes Ventil (47) durch die Wegerzeugungseinrichtung (33) betätigbar ist und eine erste Durchlassöffnung (53) zwischen einem Einlass (61) und einem Auslass (63) der Regulierschraube (31) öffnet, wobei der Einlass (61) mit einer ersten Kühlmitteleinlassöffnung (14) durch einen Kühlmittelkanal (17) verbunden ist, und Kältemittel in einen in Strömungsrichtung des Kältemittels dem Ventil (47) nachgeschalteten Regulierraum (76) überführbar ist, der zur Aufnahme von zumindest einer Reguliervorrichtung (78) ausgebildet ist. Abschaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierschraube (31) zumindest teilweise in einem Gehäuse (12) eines Expansionsventils (11) angeordnet ist. Abschaltventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegerzeugungseinrichtung (33) an der Regulierschraube (31) integriert ist. Abschaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierschraube (31) austauschbar in einem Gehäuse (12) des Expansionsventils (11) zwischen einem ersten Kältemitteleinlass (14) und einem ersten Kältemittelauslass (16) positionierbar ist. Abschaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regulierraum (76) zum ersten Kältemittelauslass (16) weisend offen zur Aufnahme der Reguliervorrichtung (78) ausgebildet ist. Abschaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reguliervorrichtung (78) austauschbar in dem Regulierraum (76) angeordnet ist. Abschaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reguliervorrichtung (78) als Regulierventil (79) mit zumindest einem Ventilelement, vorzugsweise einer Ventilkugel (81), zumindest einer Dämpfungsfeder (82) und zumindest einer Dämpfungshülse (83) ausgebildet ist. Abschaltventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Dämpfungshülse (83) radial am Regulierraum (76) angreifende Befestigungselemente (84) aufweist, welche die Reguliervorrichtung (78) zum Regulierraum (76) sichern. Abschaltventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (84) als Laschen ausgebildet sind, welche unter Vorspannung an einer vorzugsweise zylindrischen Innenwand des Regulierraumes (76) angreifen. Abschaltventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass an einem dem Ventil (47) gegenüberliegenden freien Ende des Regulierraumes (76) ein Verriegelungsabschnitt vorgesehen ist, welcher die Reguliervorrichtung (78) zum Regulierraum (76) sichert. Abschaltventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkugel (81), die Dämpfungsfeder (82) und die Dämpfungshülse (83) fest miteinander verbunden sind. Abschaltventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reguliervorrichtung (78) als zumindest eine Blende (94) ausgebildet ist, welche dem Regulierraum (76) zugeordnet oder in dem Gehäuseabschnitt (26) des Gehäuses (12) angeordnet ist. Abschaltventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (94) zumindest eine Regulieröffnung (96) aufweist. Abschaltventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Regulieröffnung (96) im Querschnitt gesehen zylindrisch, konkav, konvex, düsenförmig, keilförmig, schlitzförmig oder segmentförmig ausgebildet ist. Abschaltventil nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (94) wenigstens zwei Regulieröffnungen (96) aufweist, wobei wenigstens eine Regulieröffnung (96') in Abhängigkeit des im Regulierraum (76) herrschenden Verdampfungsdruckes des Kältemittels öffnet. Abschaltventil nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (94) eine in Abhängigkeit des Verdampfungsdrucks im Querschnitt sich verändernde Durchgangsöffnung (96) aufweist. Abschaltventil nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (94) als Einlegeteil durch eine Rast-, Schnapp-, Clip-, Schraubverbindung oder durch eine Press-, Klebeverbindung oder eine Umbörtelung zum Regulierraum (76) befestigt ist. Abschaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blende (94) oder die Reguliervorrichtung (78) als auswechselbare Einheit in dem Gehäuseabschnitt (26) oder an der Regulierschraube (31) angeordnet ist. Abschaltventil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der auswechselbaren Einheit und der Regulierschrauben (31) ein Ventilsitz (51) einsetzbar ist oder dass der Ventilsitz (51) an die auswechselbare Einheit oder die Regulierschraube angeformt ist. Abschaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (47) oder eine Hülse (48) des Ventils (47) zumindest eine außermittig angeordnete Axialbohrung (64), zumindest eine zum Bohrungsabschnitt (42) der Regulierschrauben (31) randoffenen Längsnut (65) oder zumindest zwischen dem Ventil (47) und dem Bohrungsabschnitt (42) der Regulierschraube einen Spalt aufweist, die einen Einlass (61) mit einem Spalt (66) zwischen dem Ventil (47) und der Wegerzeugungseinrichtung (33) verbindet. Abschaltventil nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegerzeugungseinrichtung (33) zwischen einem Anker (36) und einem Stößel (39) zumindest ein Dämpfungsglied (40, 41) aufweist. Abschaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Adapterelement (99) vorgesehen ist, welches zur Aufnahme der Regulierschraube (31) und zum Einsetzen in dem Gehäuseabschnitt (26) eines Expansionsventils (11) vorgesehen ist. Bausatz mit einem Abschaltventil (27), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für ein Expansionsventil (11), wie beispielsweise für Fahrzeugklimaanlagen, bestehend aus

– einem Gehäuse (12), welches zumindest einen ersten Kältemitteleinlass (14) und zumindest einen ersten Kältemittelauslass (16) aufweist, die durch einen Kältemittelkanal (17) miteinander verbunden sind,

– einem Abschaltventil (27), welches einen Aufnahmeabschnitt (32) für eine Wegbegrenzungseinrichtung (33) zum Betätigen eines Ventils (47) auweist, das eine erste Durchlassöffnung (53) in einer Regulierschraube (31) öffnet und schließt und eine Reguliervorrichtung (78) aufnimmt, welche eine zweite Durchlassöffnung (87) in dem Gehäuse (12) öffnet, wobei das Abschaltventil (27) in dem Kältemittelkanal (17) zwischen der ersten Kühlmitteleinlassöffnung (14) und der ersten Kühlmittelauslassöffnung (16) anordenbar ist,

– einer Betätigungseinrichtung (91) zum Bewegen der Reguliervorrichtung (78) relativ zur zweiten Durchlassöffnung (87), insbesondere über einen auf die Reguliervorrichtung (78) wirkenden Übertragungsstift (92) und

– zumindest ein Verschlusselement (100), welches zumindest einen Aufnahmeabschnitt für die Betätigungseinrichtung (91) im Gehäuse (12) oder dem Gehäuseabschnitt (26) zur Aufnahme des Abschaltventils (27) schließt.
Bausatz nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Reguliervorrichtung (78) ein Regulierventil (79) mit zumindest einem Ventilelement, vorzugsweise einer Ventilkugel (81), zumindest einer Dämpfungsfeder (82) und zumindest einer Dämpfungshülse (83) umfasst. Bausatz nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Reguliervorrichtung (78) zumindest eine Blende (94) mit zumindest einer Durchgangsöffnung (96) umfasst. Bausatz nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Adapterelement (99) vorgesehen ist, welches zur Aufnahme des Abschaltventils (27) und zur Positionierung in dem Gehäuseabschnitt (26) des Gehäuses (12) vorgesehen ist. Expansionsventil für Kälteanlagen, insbesondere Fahrzeugklimaanlagen, mit einem Gehäuse (12), welches zumindest eine erste Kältemitteleinlassöffnung (14) und zumindest eine erste Kältemittelauslassöffnung (16) aufweist, die durch zumindest einen Kältemittelkanal (17) miteinander verbunden sind, mit einem Gehäuse (12) vorgesehenen Aufnahmeabschnitt (26) für ein Abschaltventil (27), nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei der Gehäuseabschnitt (26) sich zumindest teilweise in den Kältemittelkanal (17) erstreckt, in den das Abschaltventil (27) einsetzbar ist. Expansionsventil nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Reguliervorrichtung (78) als Blende (94) ausgebildet ist. Expansionsventil nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) eine Betätigungseinrichtung (91) zum Bewegen der Reguliervorrichtung (78) relativ zur zweiten Durchlassöffnung (87), insbesondere über einen auf die Reguliervorrichtung (78) wirkenden Übertragungsstift (92) aufweist, wobei der Übertragungsstift (92) sich in den Kältemittelkanal (17) erstreckt. Expansionsventil nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Reguliervorrichtung (78) als Regulierventil (79) mit zumindest ein Ventilelement, vorzugsweise einer Ventilkugel (81), zumindest einer Dämpfungsfeder (82) und zumindest einer Dämpfungshülse (83) ausgebildet ist. Expansionsventil nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Adapterelement (99) zwischen dem Gehäuseabschnitt (26) und dem Abschaltventil (27) angeordnet ist. Expansionsventil nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Adapterelement (99) Strömungskanäle umfasst, welche zumindest das Kältemittel von der ersten Kältemitteleinlassöffnung (14) zum die erste Durchlassöffnung (53) steuernden Ventil (47) führt. Expansionsventil nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Adapterelement (99) einen Ventilsitz (86) für die Reguliervorrichtung (78) umfasst. Expansionsventil nach einem der Ansprüche 27 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschaltventil (27) in ein Gehäuse (12) eines Zwei-Port- oder Vier-Port-Expansionsventils einsetzbar ist.






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