CN104105910A - 尤其使用在机动车制冷剂循环回路中的具有内部密封装置的球阀 - Google Patents

尤其使用在机动车制冷剂循环回路中的具有内部密封装置的球阀 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种尤其使用在机动车制冷剂循环回路中的具有内部密封装置的球阀(1)，其包括调节驱动装置(2)、带轴承(5)的轴(3)、带球贯通通道(16)的球(4)以及带制冷剂接口(15)的阀壳体(13)，其特征在于，球(4)浮动地支承在阀壳体(13)内，并且球(4)为此布置在两个球密封座(9)之间，其中球密封座(9)形状配合地由阀壳体(13)容纳并且通过密封座环(10)密封地支承至阀壳体，而在阀壳体(13)中相对设置的第二球密封座(9)形状配合地由封闭件(17)容纳并且通过密封座密封件(10)密封地支承至封闭件，其中封闭件(17)通过封闭件密封件(22)相对于阀壳体(13)密封地来支承。

Description

尤其使用在机动车制冷剂循环回路中的具有内部密封装置的球阀
技术领域
本发明涉及一种尤其使用在机动车制冷剂循环回路中的球阀。
背景技术
球阀具有驱动在轴承上支承的轴的调节驱动装置，该轴把旋转运动传递到由具有球贯通通道的球构成的阀部件上。这些部件支承在阀壳体内，而且球阀被认为是坚固的和成本低廉的并且用于各种用途。
在用于机动车空调设备的新式制冷剂系统中集成了越来越多的新式功能，这些新式功能与对相应的制冷剂系统的各个部件的高要求有关。例如值得期望的是，在机动车制冷剂系统的构造方案中集成了热泵功能。为此需要所使用的部件、特别是阀和拓展部件具备膨胀的功能。此外其要求，即能够关于经过阀的制冷剂流双向地使用所述阀，并且在可移动的应用中所述系统同样满足对于制冷剂系统的非常高的密封要求。
在现有技术中，到目前为止根本不能提供适合于这种实际情况的部件，而因此需要修改经论证的部件并且与新的目的相匹配。
在现有技术中，例如根据DE 24 30 409 A1已知了一种球阀，而该球阀适合于作为用于流体-管路布置的部件，以便满足关于密封性和装配方便性以及独立部件数量的优化的要求。
在球阀中，关于与利用阀进行调节的流体的通流相关的所谓的内部密封性的密封性问题，已经得到非常普遍的公开。
与此不同地，因为用于阀体的调节运动的转动轴必须相对于周围环境被密封，以便防止待调节的流体经过转动地支承的轴溢出，所以外部密封性与阀相对于该阀的周围环境的密封性有关。
在制冷剂系统中，因为也以非常高的温度和压力差给这些部件加上了负荷，所以对于阀附加了其他的要求。特别是由于出现的热应力及材料收缩或膨胀，与此相关的密封件必须适应非常高的要求。此外由于以下情况使这个问题尖锐化，即在使用在可移动的应用、例如机动车中时，对制冷剂导流系统提出了非常高的要求。这表现在，即在可移动的应用中期望部件的非常长的使用寿命和可靠性，以便把制冷剂向周围环境的溢出减小到最低限度。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提出一种具有关于阀的内部密封的高密封性的阀，该阀适合于使用在机动车空调系统的制冷剂系统中。
该目的通过根据权利要求1的球阀的特征来实现。进一步方案在从属权利要求中给出。
该目的通过具有内部密封装置的本发明的球阀来得以解决，因为所述球阀非常适合于使用在机动车制冷剂循环回路中。
球阀主要包括调节驱动装置、带轴承的轴、带球贯通通道的球以及具有流体管路接口和特别是制冷剂接口的阀壳体。根据本发明的球阀的特征在于，球浮动地支承在阀壳体内，并且为此该球布置在两个球密封座之间。一个球密封座形状配合地由阀壳体容纳并且朝着阀壳体通过密封座密封件密封地支承。此外在阀壳体中相对设置的第二球密封座形状配合地由封闭件容纳并且朝着封闭件通过密封座密封件密封地支承。封闭件通过封闭件密封件相对于阀壳体密封地支承。
根据本发明的一个有利的构造方案，球密封座构造为中空圆筒形环，该球密封座的内侧面至少部分地具有相应于球来构造的球密封面。该球密封面构造为球台。球面的下述部分称为球台，该球台通过两个平行的平面从球面切开来得到。在球的“关闭”位置，球贯通通道横向于阀的通流方向来布置，并且球密封面这样平放在球中，使得没有流体可以穿过在球和球密封座的球密封面之间的、相应地彼此重叠的面。
优选地，所述密封座密封件分别在轴向方向上布置在球密封座与阀壳体或封闭件之间。由此，球阀的内部密封性能够直接通过在通流方向上轴向地作用的压紧力来调节。根据作用的压紧力和材料的可塑性和密封座密封件的厚度，球在这些界限内在轴向方向上移动地支承，这被称为浮动的支承。
根据本发明的另一个构造方案，不同于各密封部件的轴向布置，封闭件密封件在径向方向上布置在阀壳体和封闭件之间。因此，径向地布置的密封件反作用于冷却剂在封闭件和阀体之间的轴向通流。
根据一个优选的构造方案，上述情况通过以下方式来实现，即封闭件通过外螺纹布置在阀壳体的相应的内螺纹上。
为了实现球在轴向方向上的可移动性，根据本发明的一个有利的构造方案，在轴上布置有凸起部，该凸起部将轴的转动调节运动通过在球中的配合槽传递到球上。在此，凸起部的形态和/或配合槽的结构这样来构造，即在与凸起部配合时在垂直于通流方向的位置上存在间隙。
此外球阀的一个优选的构造方案得出，即球除了球贯通通道之外还具有膨胀槽，该膨胀槽以背离球贯通通道且朝向所述腔的方式在球的外侧上延伸并且通过该膨胀槽能够减小阀的通流截面以使流过球阀的流体膨胀。
优选地，上述膨胀槽的横截面远离球贯通通道地减小，从而通过球从“关闭”位置向“开启”位置的转动将阀的通流截面首先限制到膨胀槽的横截面上，该开启位置表示在阀的内部具有最小的通流截面的位置。在这个位置上，制冷剂从制冷剂接口经过球表面上的膨胀槽流到阀壳体的内部腔中，进入球贯通通道的内部，并且通过对置侧上的腔以及所述膨胀槽到达制冷剂接口。膨胀槽沿着配属的调节运动来限制阀的自由通流截面，并且因此能够调节出最小流量率并且使流过球阀的流体膨胀。因此实现了将球阀的通流特性根据轴的调节角度有利地向着小的或最小的流量率改变。
与此相反地，根据现有技术的球阀的通流特性具有如下特征，即由球阀的结构类型决定地、由于轴的调节角度对通流率的过大作用仅仅能够有限地对流量率进行精密调节。在小的调节角度下，阀壳体内、即球内的球贯通通道也已被如此大幅度地打开，以至于几乎没有能对小的通流率进行精密调节的可能性。现在，膨胀槽允许在球的0°至70°之间的调节角或接通位置的范围内对通过球阀的流量率进行精密调节。因此以非常有利的方式实现了，能够通过这个可简单调节通流率的结构措施将具有已知鲁棒性的球阀用作冷却剂系统的膨胀阀。
特别优选地，相应地构造膨胀槽直至65°至70°的球调节角度。
本发明的方案首先在于，球阀的内部密封通过球在两个球密封座之间的浮动支承来实现，其中球密封座在该球密封座一侧通过球密封座密封件密封地支承。
球的浮动支承实现了用于球的内部密封结构的合理制造，该密封结构能够以非常有利的方式简单地来支承并且也在维修时能够容易地更换。
阀类型适合于通过修改促动器和球几何构型来实现二/二阀、三/二阀及四/二换向阀。
附图说明
由实施例的下述说明参考所属的附图得出本发明的构造方案的其他的细节、特征和优点。附图中：
图1：示出球阀的横截面图；
图2：示出通过球阀的阀壳体以及在100％流通位置上的阀体的横截面图；
图3：示出在膨胀位置上的球阀的横截面图；
图4：示出具有球阀的主要部件的球阀的分解图。
具体实施方式
图1以横截面图示出了具有主要部件的球阀1。球阀1具有调节驱动装置2，该调节驱动装置根据阀的期望的流量来使轴3旋转。轴3通过凸起部20与球4连接，凸起部20配合在球4中的配合槽21内。在此，配合槽21在宽度上这样来确定尺寸，使得凸起部20在配合槽内具有间隙，由此，球4构造为能够在确定的界限内在流动方向的轴线上移动，这对于球4的浮动的支承是有利的构造方案。
在球4内构造球贯通通道16，在球阀1的开启的阀位置下，流体通过该球贯通通道从阀的入口流到阀的出口。在用于制冷剂系统的球阀1的所示的构造方案中，阀的入口和出口构造为制冷剂接口15。
轴3绕着其轴线可旋转运动地支承在轴承5内。轴承5具有外部轴封件6和内部轴封件7，在所述轴封件之间构造流体轴封件8。包括外部轴封件6、内部轴封件7以及位于中间的流体轴封件8的密封装置具有的目的是，防止流过球阀1的流体经过轴承5中的轴3的间隙溢出。这个密封系统也称为外部双重密封系统并且对于球阀1的外部泄漏率而言是十分重要的。
关于内部密封件，球4支承在两个球密封座9之中或之间，其中，阀壳体13内的球密封座9和所述封闭件17分别通过密封座环10在轴向方向上浮动地支承。除非另行定义，那么轴向方向理解为阀体13的纵轴线，沿着该纵轴线进行球阀1的通流。
在图2和图3中示出在不同的运行情况或接通位置中的阀的主要部件，该阀具有制冷剂接口15、阀壳体13以及带配属的密封座密封件10的密封座9。
图2以截面图示出球阀的阀壳体13并且示出流体通道的俯视图。在通道两侧的制冷剂接口15可以不仅是流体入口，而且可以是流体出口，并且表明了用于流体的双方向通流的可能性。阀壳体13具有以腔12的形式的空槽，球4布置在所述腔内。球4具有球贯通通道16，在根据图2的相应的接通中，该球贯通通道表示通过阀的最大通流截面。球4从两侧由球密封座9密封地来保持，并且球密封座相对于阀壳体13和封闭件17分别通过密封座环10来密封和支承。密封座环10在轴向方向上承受负荷，这理解为，密封力在轴向方向上起作用并且密封座环10分别在两个径向的圆环面之间在球密封座9的端侧上被压紧或预加载。因此，实现了在轴向和径向方向上的密封。球密封座9在轴向方向上被导向地形状配合地由阀体13容纳，并且相对设置的球密封座9在轴向方向上被导向地由封闭件17容纳。
空心圆柱体状的封闭件17通过外螺纹拧入到具有相应内螺纹的阀壳体13中，并且因此能够轴向地根据螺距来精密地定位。通过拧入封闭件17将密封力施加给布置在球密封座9的端面上的密封座密封件10。封闭件17在封闭件的外部圆周上具有封闭件密封件22，该封闭件密封件使封闭件17相对于阀体13密封。封闭件密封件22在封闭件17的圆周上的布置实现了在各部件相互密封的同时使封闭件17在阀壳体13中轴向地移动。
在球4中，在球的表面上构造膨胀槽14，该膨胀槽在球4的旋转平面中沿着圆周从球通孔16逐渐变细地构造。
图3中，球4在腔12中这样转动，使得将阀的通流截面减小到也称为通流槽的膨胀槽14的限定的范围上。在此可看出，腔12具有流过阀的流体的流体系统压力。
在根据图3的阀的位置上，制冷剂因此从制冷剂接口15通过膨胀槽流到腔12内，穿过球贯通通道16流到相对设置的腔12以及通孔16另端上的膨胀槽14，并且通过该膨胀槽流到阀另一侧上的制冷剂接口15的口。
在图4中以分解图示出球阀1。这些主要部件即调节驱动装置2、阀体13、具有凸起部20轴3以及球4通过用于轴3且具有轴承5的支承装配属的外部轴封件和内部轴封件6和7以及具有膜片11的流体轴封件8部件来补充。在所述的构造方案中，利用相置的球密封座9来支承球4，述球密封座在它那侧通过密封座密封件10相对于阀体13密封地来支承在另一侧相对于封闭件17密封地来支承。封闭件密封件22使球阀1的示的部件完整。
参考标号表
1   球阀
2   调节驱动装置
3   轴
4   球
5   轴承
6   外部轴封件
7   内部轴封件
8   流体轴封件
9   球密封座
10  密封座密封件
11  膜片
12  腔
13  阀壳体
14  膨胀槽
15  制冷剂接口
16  球贯通通道
17  封闭件
20  凸起部
21  配合槽
22  封闭件密封件

Claims (9)

1.一种尤其使用在机动车制冷剂循环回路中的具有内部密封装置的球阀(1)，具有调节驱动装置(2)、带轴承(5)的轴(3)、带球贯通通道(16)的球(4)以及带制冷剂接口(15)的阀壳体(13)，其特征在于，所述球(4)浮动地支承在所述阀壳体(13)内，并且所述球(4)为此布置在两个球密封座(9)之间，所述球密封座(9)形状配合地由所述阀壳体(13)容纳并且朝着该阀壳体通过密封座密封件(10)密封地支承，在所述阀壳体(13)中对置的第二球密封座(9)形状配合地由封闭件(17)容纳并且朝着所述封闭件通过密封座密封件(10)密封地支承，所述封闭件(17)通过封闭件密封件(22)相对于所述阀体(13)密封地支承。
2.根据权利要求1所述的球阀(1)，其特征在于，所述球密封座(9)构造为空心圆柱体状的环，其内侧相应于所述球(4)地具有球密封面，所述球密封面构造为球台。
3.根据权利要求1或2所述的球阀(1)，其特征在于，所述密封座密封件(10)在轴向方向上布置在所述球密封座(9)与所述阀壳体(13)或所述封闭件(17)之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的球阀(1)，其特征在于，所述封闭件密封件(22)在径向方向上布置在所述阀壳体(13)和所述封闭件(17)之间。
5.根据权利要求4所述的球阀(1)，其特征在于，所述封闭件(17)通过外螺纹布置在所述阀壳体(13)中的相应的内螺纹上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的球阀(1)，其特征在于，在所述轴(3)上布置有凸起部(20)，所述凸起部把所述轴(3)的转动调节运动通过所述球(4)中的配合槽(21)传递到所述球上。
7.根据权利要求6所述的球阀(1)，其特征在于，所述配合槽(21)在与所述凸起部(20)配合时在垂直于通流方向的位置上以存在间隙的方式构成。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的球阀(1)，其特征在于，所述球(4)除了所述球贯通通道(16)之外还具有膨胀槽(14)，所述膨胀槽以背离球贯通通道(16)朝向腔(12)的方式在所述球(4)的外侧上延伸并且通过所述膨胀槽能够减小通流截面以使流过球阀(1)的流体膨胀。
9.根据权利要求8所述的球阀(1)，其特征在于，相应地构造膨胀槽(14)直至所述球(4)的65°至70°的调节角度。
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