CN114439974A - 用于调节流体循环回路中的流体的分配和流量的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于调节流体循环回路中的流体、尤其制冷剂循环回路中的制冷剂的分配和流量的设备。设备具有：壳体，所述壳体具有用于与流体管路连接的接口，所述接口分别经由穿通开口与壳体的至少一个内部体积连接；以及至少一个设置在壳体的内部体积中的阀元件，所述阀元件具有用于使阀元件相对于壳体运动的驱动元件。至少一个阀元件以可围绕旋转轴线转动的方式支承，并且具有至少三个构成为穿通孔的开口，所述开口在阀元件的内部形成共同的体积。在此，第一开口的对称轴线和阀元件的旋转轴线设置在共同的轴线上。本发明还涉及一种所述设备在机动车的热学系统的制冷剂循环回路、尤其热管理系统中的应用。

Description

用于调节流体循环回路中的流体的分配和流量的设备
本发明申请是申请日为2019年4月4日、申请号为“201910270911.9”、发明名称为“用于调节流体循环回路中的流体的分配和流量的设备”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于调节流体循环回路中的流体的分配和流量的设备，所述流体尤其是制冷剂循环回路中的制冷剂。所述设备具有：壳体，所述壳体具有用于与流体管路连接的接口，所述接口分别经由穿通开口与壳体的内部体积连接；以及设置在壳体的内部体积中的阀元件，所述阀元件具有用于使阀元件相对于壳体运动的驱动元件。
背景技术
在从现有技术中已知的机动车中，通过具有用于制冷剂和冷却剂的不同的循环回路的空调系统来应对客舱中的乘客的舒适度的高的要求，其中所述空调系统具有不同地运行的换热器。具有电动驱动器的常规的机动车(简称为电动车)或者具有由电动机和内燃机构成的混合驱动器的机动车(简称为混合车)，由于构成具有电传动系的附加的部件、如高压电池、内部充电器、变压器、逆变器以及电动机，与具有纯的内燃机驱动器的机动车相比具有对冷量或热量的更高的供给需求。除了真正的空调系统的制冷剂循环回路以外，已知的具有纯电驱动器或电混合驱动器的机动车构成为具有冷却剂循环回路，在所述冷却剂循环回路中，引导为了导出由驱动部件发射的热量而循环的冷却剂通过冷却剂-制冷剂-换热器，以便将冷却剂的热量传递给在制冷剂循环回路中循环的制冷剂。尤其，所述车辆构成为具有用于电储能器、如传动系的高压电池快速充电的可能性，以及对储能器的冷却的提高的要求。
电驱动的机动车的热学系统由于所需的能量需求对机动车的行程范围具有显著影响。因此，通过将热流按照需求在具有不同的子系统的机动车中分配例如能够实现对部件的更快速的状况调整(Konditionierung)，所述部件要求最优的运行温度。在电池电运行的机动车和具有混合驱动器的机动车中，热学系统的运行对机动车的行程范围的影响最小化，在所述机动车中，除了对客舱的状况调整以外例如对电传动系的高压部件的状况调整也是特别令人感兴趣的。
从现有技术中还已知的是，空调系统的制冷剂循环回路构成为可在作为热泵的模式中运行和可在作为制冷设备的模式中运行，以便将热能在机动车之内分配。例如，尤其地，在制冷剂循环回路在热泵模式中运行时能够从环境空气或冷却剂循环回路中吸收热量，所述热量接着传递到机动车的具有热量需求的部件上。在制冷剂循环回路在致冷设备模式中运行时，能够从客舱中或从到客舱的进气或其他部件中吸收热量并且例如传递到周围环境。在此，在热学系统之内，载热剂循环回路、如制冷剂循环回路和冷却剂循环回路相互连接并且与机动车的其他部件连接。特别地，在混合驱动的机动车中存在将用于对不同部件进行状况调整的热学系统设置在现有的构造空间中的大的挑战。
在DE 10 2013 206 626A1中公开一种用于对车辆进行空气调节的制冷剂循环回路。制冷剂循环回路具有压缩机以及多个作为蒸发器或冷凝器运行的、用于与制冷剂传递热量的换热器。在此，制冷剂循环回路构成为具有至少三个蒸发器和两个冷凝器，其中在每个蒸发器上游连接有用于使制冷剂膨胀的膨胀阀并且在每个冷凝器下游连接有用于避免在制冷剂循环回路之内的制冷剂移动的止回阀。制冷剂循环回路的部件、尤其大量阀分别经由连接管路集成在制冷剂循环回路中。
在此，每个阀构成用于实施仅一个功能，以至于分别需要大量的阀和连接管路，这除了高的成本以外也造成制冷剂循环回路的大的重量并且需要很大的结构空间。
从DE 10 2014 105 097 A1中得出一种用于多个阀、尤其膨胀阀或截止阀的阀体装置。所述装置具有阀体，所述阀体具有多个用于流体的流动路径以及多个调整单元连同相关联的驱动单元。阀体两件式地由具有流动路径的流动路径元件和限界元件构成。阀体装置在此特定地具有四个在体部中结合的制冷剂阀，也为了由此减少在制冷剂循环回路中的连接管路的数量。
两件式的阀体装置的非常复杂的构成方案需要附加的部件，如密封装置、引导装置和旋拧装置，这还造成高的制造成本、在安装时的高的易出错性、对密封性和牢固性的高的要求以及大的重量。
从现有技术中还未知的是：流体循环回路的、尤其制冷剂循环回路的所有阀在内部进而在共同的体部或壳体中彼此互连地构成。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于调节机动车的热学系统的流体循环回路中、尤其制冷剂循环回路中的流体的分配和流量的设备。在此，应当借助最小数量的部件将尤其电池电驱动的或混合驱动的机动车的热学系统的最大数量的热源和热沉在制冷剂侧彼此连接。应可为不同部件提供在不同的温度水平上的制冷剂。此外，设备的制造、维护和运行成本以及所需的结构空间应当是最小的。热学系统应当能够以最大效率运行。
所述目的通过具有本发明的特征的主题来实现。改进方案在下面的描述中给出。
所述目的通过一种用于调节流体循环回路中的流体、尤其制冷剂循环回路中的制冷剂的分配和流量的设备来实现。所述设备具有：壳体，所述壳体具有用于与流体管路连接的接口，所述接口分别经由穿通开口与壳体的至少一个内部体积连接；以及至少一个设置在壳体的内部体积中的阀元件，所述阀元件具有用于使阀元件相对于壳体运动的驱动元件。
根据本发明的构思，至少一个阀元件以可围绕旋转轴线转动的方式支承，并且具有至少三个构成为穿通孔的开口，所述开口在阀元件的内部中形成共同的体积。在此，第一开口的对称轴线和阀元件的旋转轴线设置在共同的轴线上。阀元件有利地球形地或圆柱形地构成。
根据本发明的一个改进方案，阀元件的第一开口在如下侧上构成，所述侧与壳体的朝向驱动元件定向的侧相对置。在阀元件的球形的设计方案中，阀元件的第一开口和驱动元件相对于彼此对角线地设置，而在阀元件的圆柱形的设计方案中，阀元件的第一开口和驱动元件分别设置在圆柱的端侧的区域中。
根据本发明的一个优选的设计方案，至少一个阀元件在壳体之内定向地设置成，使得阀元件的第一开口的穿通孔和第一接口的穿通开口构成共同的穿通部，尤其用于流体的流动通道。在此，阀元件的第一开口的对称轴线和第一接口的穿通开口的对称轴线在共同的轴线上设置。
阀元件的开口的穿通孔优选以相同的并且在长度上恒定的直径构成。
尤其圆柱地构成的开口的对称轴线和阀元件的旋转轴线有利地具有在阀元件的中心的共同的交点。
根据本发明的另一优选的设计方案，阀元件的第二开口和第三开口在阀元件的共同的中间平面中相对于彼此以不同于0°和180°的角度设置。在此，中间平面正交于阀元件的旋转轴线定向。所述角度在中间平面中展开。
本发明的另一优点在于，在阀元件的表面上，从第三开口的边缘开始构成至少一个槽，所述槽沿着阀元件的中间平面延伸并且与开口的体积连接。
在阀元件的表面上，从第三开口的边缘开始构成优选两个槽，所述槽尤其具有相同的且恒定的宽度、相同的且恒定的深度以及相同的且恒定的长度。所述槽在第三开口的两侧沿着阀元件的中间平面延伸。在此，从第三开口延伸的第二槽与阀元件的第二开口对角线相对置地构成。
根据本发明的一个改进方案，壳体的第一接口、第二接口以及第三接口的穿通开口的对称轴线和阀元件的旋转轴线具有共同的交点，阀元件以中点设置在所述交点中。
根据本发明的一个有利的设计方案，至少一个阀元件经由连接元件与设置在壳体之外的驱动元件连接。在设备具有至少两个阀元件的构成方案中，优选每个阀元件经由连接元件与驱动元件连接，使得阀元件可彼此独立地运动。
根据本发明的另一优点，壳体的第二接口的和第三接口的穿通开口在共同的轴线上设置。此外，第一接口的穿通开口和连接元件在共同的轴线上设置为，使得壳体的接口的穿通开口T形地相对于彼此定向。
在此，第一接口优选在相对于阀元件与驱动元件相对置的侧上设置。此外，第二接口和第三接口在优选方形的壳体的相对置的并且与第一接口那侧不同的侧上设置。
连接元件有利地构成为轴。在此，连接元件设置为尤其在第一端部上固定地与驱动元件连接并且在远离第一端部构成的第二端部上通过侧部伸入到壳体中并且与阀元件连接。
驱动元件优选分别构成为电伺服马达，尤其构成为步进马达。
本发明的另一优点在于，在设备具有偶数个至少两个阀元件的构成方案中，阀元件的两个驱动元件分别设置在壳体的相对置的侧上并且阀元件的旋转轴线设置在共同的轴线上。
在设备具有至少两个阀元件的构成方案中，第一接口的穿通开口优选在连接部位处彼此连接。
根据本发明的设备构成为高度集成的部件，尤其构成为制冷剂阀，用于执行多个功能。在所述设备中，多个单独阀的功能组合。
本发明的有利的设计方案能够实现用于调节机动车的热学系统、尤其热管理系统的制冷剂循环回路中的流体的分配和流量的设备的应用，所述设备用于对至少一个输送给客舱的空气质量流以及传动系的至少一个部件进行状况调整。在此，热学系统能够具有至少一个所述制冷剂循环回路以及至少一个也用于从制冷剂循环回路中吸收热量的冷却剂循环回路。所述设备于是用作为用于车辆空调装置的适应性的多路制冷剂阀。
根据本发明的设备尤其作为可多变的、具有多个用于制冷剂的可能的穿流路径的制冷剂阀概括来说具有多种优点：
-借助最小数量的部件能够将尤其电池电驱动或混合驱动的机动车的热学系统的最大数量的热源和热沉在制冷剂侧彼此连接；
-在安装时减少的复杂性造成更少的故障和失灵概率，这减少预期的保修成本；
-重量最小；
-通过取消连接管路和密封部位，制冷剂的泄漏最小，由此减少在维护情况下用于终端客户的成本；和
-保护环境和收集器和/或蓄电池体积设计得更小，因为需要小的制冷剂初始填充量，由此用于车辆制造商的成本最小；
-根据需求，为不同部件提供不同温度水平的制冷剂；
-在热学系统运行时的效率最大；和
-最小的制造、维护和运行成本以及最小的所需的结构空间。
附图说明
参照附图，从下面对实施例的描述中得出本发明的设计方案的其他细节、特征和优点。附图示出：
图1a示出现有技术中的机动车的具有作为蒸发器或冷凝器运行的换热器的空调系统的制冷剂循环回路；
图1b示出类似于现有技术中的根据图1a的制冷剂循环回路的可在热泵模式中运行的制冷剂循环回路；
图2示出用于调节流体循环回路中的流体的分配和流量的设备的第一实施方式、尤其用于机动车的热学系统的制冷剂循环回路的阀的示意图；
图3示出图2中的设备的阀元件；
图4示出类似于图1b中的制冷剂循环回路的可在热泵模式中运行的制冷剂循环回路，其具有根据图2的用于调节制冷剂的分配和流量的设备，所述设备具有根据图3的阀元件；
图5a-5d示出图4中的设备的图3中的阀元件的不同的布线变型形式；
图6示出用于调节流体循环回路中的流体的分配和流量的设备的第二实施方式、尤其用于机动车的热学系统的制冷剂循环回路的阀的示意图；
图7示出图1b中的可在热泵模式中运行的制冷剂循环回路，其具有根据图6的用于调节制冷剂的分配和流量的设备；
图8示出根据本发明的设备的第三实施方式；以及
图9示出根据本发明的设备的第四实施方式。
具体实施方式
在图1a和1b中分别示出现有技术中的机动车的空调系统的制冷剂循环回路1a、1b，所述制冷剂循环回路具有压缩机2并且分别具有多个可作为蒸发器或冷凝器/气体冷却器运行的换热器3、5、11、13，以与制冷剂传递热量。制冷剂循环回路分别构成为具有两个冷凝器/气体冷却器3、5和两个蒸发器11、13，其中沿制冷剂的流动方向在每个冷凝器/气体冷却器3、5下游连接有阀4、6，尤其是截止阀，特别是磁阀，用于分配制冷剂的质量流，或者是止回阀，用于避免在制冷剂循环回路1a、1b之内的制冷剂移动，以及在每个蒸发器11、13的上游设置有膨胀机构12、14，尤其膨胀阀，用于制冷剂的减压。制冷剂循环回路1a、1b的部件经由连接管路彼此流体连接。
从压缩机2中作为高压气体流出的制冷剂能够根据需求导入到第一流动路径7和/或第二流动路径8中，所述第一流动路径和/或第二流动路径从分支部位9延伸直至通口部位10或直至连接部位19a、19b。在此，制冷剂的质量流能够在分支部位9处在0％和100％之间无级地分配。在第一流动路径7之内构成第一冷凝器/气体冷却器3连同设置在下游的第一阀4，而在第二流动路径8之内构成第二冷凝器/气体冷却器5连同设置在下游的第二阀6。流动路径7、8可彼此平行地加载制冷剂。
此外，从流动路径7、8流出的制冷剂根据需求导入到第三流动路径15和/或第四流动路径16中，所述第三流动路径和/或第四流动路径从分支部位17或连接部位19a、19b延伸直至通口部位18。在此，制冷剂的质量流能够在分支部位17或连接部位19a、19b处在0和100％之间无级地分配。在第三流动路径15之内构成第一蒸发器11连同设置在上游的第一膨胀阀12，而在第四流动路径16之内构成第二蒸发器13连同设置在上游的第二膨胀阀14。流动路径15、16可彼此平行地加载制冷剂。
如果在例如具有制冷剂R134a或者在特定的环境条件下具有二氧化碳的制冷剂循环回路的亚临界运行中制冷剂液化，那么换热器称作为冷凝器。一部分热传递在恒定的温度下发生。在换热器中的超临界的散热中或在超临界的运行中，制冷剂的温度持续减小。在此情况下，换热器也称作为气体冷却器。超临界的运行能够在例如具有制冷剂二氧化碳的制冷剂循环回路的特定的环境条件或运行方式下出现。
每个阀4、6、12、14构成为用于执行仅一个功能，使得需要多个阀和连接管路。
从图2中以示意图得出用于调节流体循环回路中的流体的分配和流量的设备20-1的第一实施方式，尤其是用于机动车的热学系统的制冷剂循环回路的阀。所述设备20-1构成为用于执行多个功能的高度集成的制冷剂阀，以便尤其代替根据现有技术的至少两个阀并且将四个阀的数量减少到两个部件。
设备20-1具有优选方形的壳体21-1，所述壳体具有作为制冷剂的次级入口/出口的第一接口22、作为制冷剂的初级入口的第二接口23以及作为制冷剂至作为蒸发器运行的换热器的出口的第三接口24。用于作为与制冷剂循环回路的其他部件的连接管路的制冷剂管路的接口22、23、24分别经由穿通开口与壳体21-1的内部体积连接。在体积之内设置有阀元件25。接口22、23、24的穿通开口的对称轴线和阀元件25的旋转轴线具有共同的交点，在所述交点中设置有阀元件25。
壳体21-1除了在接口22、23、24的区域中是关闭的。壳体21-1的外部形状构成为，使得确保功能，例如还有在系统之内的正确的设置，并且在部件重量最小的情况下成本有益的批量生产是可能的。
球形的阀元件25经由连接元件27与设置在壳体21-1之外的驱动元件26连接。例如构成为轴或构成为调整杆的连接元件27在第一端部上固定地与驱动元件26连接。借助远离第一端部构成的第二端部，连接元件27设置成穿过壳体21-1的壁部伸入到壳体21-1中。驱动元件26例如构成为用于驱动连接元件27的伺服马达。
第一接口22在驱动元件26的相对置的侧上设置在壳体21-1上，而第二接口23和第三接口24在相对置的并且与第一接口22那侧不同的侧上构成。第二接口23的和第三接口24的穿通开口设置在共同的轴线上，而第一接口22的穿通开口和连接元件27设置在共同的轴线上。接口22、23、24的穿通开口T形地相对于彼此定向，其中穿通开口的中轴线在阀元件25的中点中相交。
在图3中示出图2中的设备20-1的阀元件25。阀元件25具有三个构成为穿通孔的开口28、29、30，所述开口构成为具有相同的且在开口28、29、30的长度上恒定的直径。
圆柱形的开口28、29、30的对称轴线和阀元件25的旋转轴线具有在阀元件25的中心的共同的交点。在此，第一开口28的对称轴线与阀元件25的旋转轴线同轴地定向，也就是说第一开口28的对称轴线和阀元件25的旋转轴线设置在共同的轴线上。阀元件25的第一开口28在如下侧上构成，所述侧与阀元件25与驱动元件26的连接元件27进行连接的侧相对置。第一开口28和驱动元件26的连接元件27由此彼此对角线地在阀元件25上构成。
第二开口29和第三开口30在共同的、正交于阀元件25的旋转轴线定向的中间平面中相对于彼此以不同于0°和180°的角度设置。此外，第三开口30具有在阀元件25的表面上构成的槽31、32，所述槽优选具有恒定的宽度和恒定的深度。分别构成为长形的凹陷部的槽31、32从阀元件25的中间平面的第三开口30的边缘开始朝向第二开口29延伸。具有相同的长度且构成为用于制冷剂的膨胀凹口的槽31、32设置在第二开口29和第三开口30的中间平面中。在此，第二槽32在与第二开口29对角线地相对置的区域中延伸。
根据一个未示出的实施方式，在槽31、32的部位处分别设有具有比第三开口30的直径更小的直径的穿通孔，所述穿通孔从大圆、也就是说阀元件25的具有开口29、30的中间平面延伸到阀元件25之内的由开口28、29、30限定的敞开的体积中。
球形的阀元件25根据图2在壳体21-1之内定向为，使得阀元件25的第一开口28的穿通孔和壳体21-1的第一接口22的穿通开口形成共同的穿通部。阀元件25的第一开口28的对称轴线和壳体21-1的第一接口22的穿通开口相对于彼此同轴地或在共同的轴线上设置。
具有开口28、29、30的阀元件25在具有接口22、23、24以及所属的穿通开口的壳体21-1之内可运动地设置为，阻挡或开启用于制冷剂的穿流开口。阀元件25还朝向壳体21-1以流体密封的方式密封，以便有针对性地提供用于制冷剂的入口和出口。设备20-1的各个部件的生产公差选择为，使得流体、尤其制冷剂仅能够流过具有穿通开口的接口22、23、24以及阀元件25的开口28、29、30并且避免在阀元件25的表面和壳体21-1之间的不期望的旁通流动。
图4示出可在热泵模式中运行的制冷剂循环回路1c，与图1b类似地，所述制冷剂循环回路具有两个根据图2的根据本发明的用于调节制冷剂的分配和流量的设备20-1，所述设备分别具有根据图3的阀元件25。制冷剂循环回路1c与图1b中的制冷剂循环回路1b的区别在于代替阀4、6、12、14构成设备20-1。所述设备20-1分别代替构成为截止阀的阀4、6和构成为膨胀阀的阀12、14，所述阀为了说明以集成到设备20-1的符号中的方式示出。制冷剂循环回路1b、1c的相同的部件设有相同的附图标记。此外，参照对图1b的制冷剂循环回路的描述。
在阀4、6和连接部位19a、19b之间以及在连接部位19a、19b和阀12、14之间的连接管路取消。
设备20-1所用于的制冷剂循环回路1c能够借助任意制冷剂、尤其R1234yf、R134a、R744、R404a、R600a、R290、R152a、R32及其混合物运行。
从图5a至5d中得出图4中的设备20-1的图3中的阀元件25的不同的布线变型形式，所述布线变型形式可通过阀元件25围绕旋转轴线33在壳体21-1之内和相对于壳体21-1旋转来设定。借助具有开口28、29、30的阀元件25在具有接口22、23、24以及所属的穿通开口的壳体21-1之内沿转动方向34转动，将用于制冷剂穿过制冷剂循环回路的预定的穿流开口进而流动路径打开或关闭。此外，能够将制冷剂在引导通过构成为用于制冷剂的膨胀凹口的槽31、32时根据开启的穿流开口减压到较低的压力水平。设备20-1构成为与阀元件25连接，使得用于制冷剂的进入或离开的第一接口22与第一开口28连接地始终打开。
在图5a中示出阀元件25在设备20-1以第二接口23打开以使制冷剂进入的方式布线时的位置。壳体21-1的第二接口23的穿通开口的和阀元件25的第二开口29的对称轴线相对于彼此同轴地定向。第三接口24也是打开的，尽管壳体21-1的第三接口24的穿通开口的和阀元件25的第三开口30的在阀元件25的中点处相交的对称轴线成角度地进而不相对于彼此同轴地定向。在此，壳体21-1的第三接口24的穿通开口经由构成为膨胀凹口的第二槽32与阀元件25的第三开口30连接。在穿流第二槽32时，制冷剂减压并且以低压水平从设备20-1流出。
在根据图4的制冷剂循环回路1c中使用设备20-1时，在给出的布线中，至少一个构成为具有冷凝器/气体冷却器3、5的流动路径7、8是打开的，并且在低压水平上在两相区域中存在的制冷剂能够导入到至少一个具有蒸发器11、13的流动路径15、16中。
图5b示出阀元件25在从根据图5a的位置开始沿转动方向34围绕旋转轴线33转动90°之后的状态，其中设备20-1以第二接口23关闭的方式布线。壳体21-1的第二接口23的穿通开口的和阀元件25的第二开口29的在阀元件25的中点处相交的对称轴线成角度地进而不相对于彼此同轴地定向。第三接口24打开，尽管壳体21-1的第三接口24的穿通开口的和阀元件25的第三开口30的对称轴线又成角度地进而不相对于彼此同轴地定向。在此，壳体21-1的第三接口24的穿通开口经由构成为膨胀凹口的第一槽31与阀元件25的第三开口30连接。在穿流第一槽31时，制冷剂减压并且以低压水平从设备20-1中流出。
在根据图4的制冷剂循环回路1c中使用设备20-1时，在给出的布线中，构成为具有冷凝器/气体冷却器3、5的流动路径7、8关闭，并且在低压水平上在两相区域中存在的制冷剂能够导入到具有蒸发器11、13的流动路径15、16中。
在图5c中示出阀元件25在从根据图5b的位置开始沿转动方向34围绕旋转轴线33继续转动之后的状态，其中示出设备20-1以第二接口23关闭并且第三接口24关闭的方式布线。壳体21-1的第二接口23的或第三接口24的穿通开口的和阀元件25的第二开口29的或第三开口30的在阀元件25的中点处相交的对称轴线分别成角度地进而不相对于彼此同轴地定向。在第三开口30的区域中构成的槽31、32也由壳体21-1完全地覆盖。
在根据图4的制冷剂循环回路1c中使用设备20-1时，在给出的布线中，构成为具有冷凝器/气体冷却器3、5的流动路径7、8以及具有蒸发器11、13的流动路径15、16关闭。
从图5d中得出阀元件25在从根据图5c的位置开始沿转动方向34围绕旋转轴线33继续转动90°之后的状态，其中设备20-1以第二接口23打开以使制冷剂进入并且第三接口24关闭的方式布线。壳体21-1的第二接口23的穿通开口的和阀元件25的第三开口30的对称轴线相对于彼此同轴地定向，而壳体21-1的第三接口24的穿通开口的和阀元件25的第二开口29的对称轴线分别成角度地进而不相对于彼此同轴地定向。
在根据图4的制冷剂循环回路1c中使用设备20-1时，在给出的布线中，至少一个构成为具有冷凝器/气体冷却器3、5的流动路径7、8打开并且具有蒸发器11、13的流动路径15、16关闭。
基于图4中的制冷剂循环回路1c，两个设备20-1能够集成到根据图6的具有壳体21-2的共同的设备20-2中。在此，还弃用在第一接口22之间的连接管路，以至于由于设备内部的连接也不可能在第一接口22处出现外部泄漏。
在图6中以示意图示出用于调节流体循环回路中的流体的分配和流量的设备20-2的第二实施方式，尤其是用于机动车的热学系统的制冷剂循环回路的阀。所述设备20-2构成为用于执行多个功能的高度集成的制冷剂阀，以便尤其代替根据现有技术的至少四个阀并且将四个阀的数量减少至一个部件。
所述设备20-2基本上由两个根据图2至4的设备20-1构成，所述设备设置在共同的壳体21-2中。在此，初始的设备20-1在制冷剂侧经由分别在方形的壳体21-1的下侧上构成的第一接口22彼此连接。两个设备20-1的第一接口22的耦合部位对应于连接部位22’。由此，将两个初始的设备20-1的单独功能彼此组合。
所述设备20-2具有优选长形的壳体21-2，所述壳体具有作为制冷剂的入口的两个第二接口23a、23b以及作为制冷剂分别至作为蒸发器运行的换热器的出口的两个第三接口24a、24b。用于作为与制冷剂循环回路的其他部件的连接管路的制冷剂管路的接口23a、23b、24a、24b分别经由穿通开口与壳体21-2的内部体积连接。在体积之内分别设置有根据图3中的阀元件25的阀元件25a、25b。一方面第一阀元件25a的旋转轴线和接口23a、24a的穿通开口的对称轴线以及另一方面第二阀元件25b的旋转轴线和接口23b、24b的穿通开口的对称轴线分别具有共同的交点，在所述交点中设置有相应的阀元件25a、25b。
球形的阀元件25a、25b分别经由连接元件27a、27b与设置在壳体21-2之外的驱动元件26a、26b连接。例如构成为轴或构成为调整杆的连接元件27a、27b在第一端部上固定地与驱动元件26a、26b连接。借助远离第一端部构成的第二端部，连接元件27a、27b设置成穿过壳体21-2的壁部伸入到壳体21-2中。在壳体21-2的相对置的侧上安置的驱动元件26a、26b分别例如构成为用于驱动连接元件27a、27b的伺服马达。阀元件25a、25b的旋转轴线同轴地进而在共同的轴线上定向。由驱动元件26a、26b产生的转动运动经由连接元件27a、27b传递到阀元件25a、25b上，其中阀元件25a、25b借助于驱动元件26a、26b能够彼此独立地分别围绕旋转轴线运动。
共同地在壳体21-2的第一侧上构成的第二接口23a、23b和共同地在壳体21-2的第二侧上构成的第三接口24a、24b分别相对置地设置。在此，第二接口23a、23b的和第三接口24a、24b的穿通开口分别在共同的轴线上定向。此外，连接元件27a、27b设置在共同的轴线上。第二接口23a、23b的、第三接口24a、24b的穿通开口和连接部位22’分别T形地相对于彼此构成，其中穿通开口的中轴线分别在阀元件25a、25b的中点处相交。在此，与阀元件25a、25b的共同的旋转轴线同轴地构成穿通孔，使得能够安装驱动元件26a、26b的连接元件27a、27b并且在两个阀元件25a、25b之间或分别与连接部位22’建立制冷剂侧的连接。
壳体21-2还具有两个穿通孔，所述穿通孔分别沿从第二接口23a、23b至第三接口24a、24b的方向进而垂直于驱动元件26a、26b的两个连接元件27a、27b的穿通孔定向，使得球形的阀元件25a、25b能够装入到壳体21-2中。在装入阀元件25a、25b之后，分别在两侧上将具有轴承套的挡板引入、尤其拧入到壳体21-2中，以至于阀元件25a、25b也向外以流体密封的方式密封。
替选地，代替分别构成为具有阀元件25a、25b的直径的竖直的穿通孔，也能够设有具有不同大的直径的各两个孔的组合，其中第一直径对应于阀元件25a、25b的直径加上用于旋转运动的间隙，并且第二直径对应于接口23a、23b、24a、24b的穿通开口，以至于仅需要在一侧引入、尤其拧紧用于封闭设备20-2的挡板。在此，接口23a、23b、24a、24b的穿通开口的直径小于阀元件25a、25b的直径。
从图7中得出可在热泵模式中运行的制冷剂循环回路1d，类似于图1b和图4，所述制冷剂循环回路具有根据图6的根据本发明的用于调节制冷剂的分配和流量的设备20-2，所述设备具有根据图3的阀元件25a、25b。制冷剂循环回路1d与图4中的制冷剂循环回路1c的区别在于代替阀4、6、12、14构成设备20-2。所述设备20-2代替分别构成为截止阀的阀4、6和分别构成为膨胀阀的阀12、14，所述阀为了说明以集成到设备20-2的符号中的方式示出。制冷剂循环回路1b、1c、1d的相同的部件设有相同的附图标记。此外，参照对图1b的制冷剂循环回路的描述。
与图1b中的制冷剂循环回路1b相比，在制冷剂循环回路1d中取消在阀4、6和连接部位19a、19b之间，在连接部位19a、19b和阀12、14之间的连接管路，以及在连接部位19a、19b之间的连接管路。与图4中的制冷剂循环回路1c相比，在制冷剂循环回路1d中取消在第一接口22之间的连接管路。
所述设备20-2能够在连接部位22’的区域中具有未示出的较大的内部体积，以便在设备20-2的内部储存制冷剂，以与工作点和外部泄漏无关地始终确保在制冷剂循环回路中的匹配的制冷剂填充量，或者例如设置用于干燥制冷剂/油混合物的干燥剂材料。
在图8中示出根据本发明的设备20-3的第三实施方式。与根据图6的设备20-2相比，根据图8的设备20-3的壳体21-3构成为具有至少一个附加的第一接口22z。所述附加的第一接口22z经由穿通开口与连接部位22’流体耦合。在此，连接部位22’也构成为具有较大的内部体积。
在设备20-3的附加的第一接口22z上能够直接地或经由连接管路连接有制冷剂循环回路的不同的部件，如蓄电池，制冷剂收集器，压力传感器和/或温度传感器，外部阀，如卸压阀，保险片，分离器，换热器，如内部换热器，冷凝器/气体冷却器或蒸发器，压缩机或膨胀器或喷射器。附加的阀或传感器还能够以在设备20-3的壳体21-3之内集成的方式设置。
将内部换热器在此理解为在循环回路内部的换热器，所述换热器用于在处于高压的制冷剂和处于低压的制冷剂之间的热传递。在此例如一方面将液态的制冷剂在冷凝之后继续冷却并且另一方面将吸气在压缩机之前过度加热。
在图9中示出根据本发明的设备20-4的第四实施方式，作为类似于根据图6的两阀体解决方案的多阀体解决方案。所述设备20-4也构成为高度集成的、用于执行多个功能的制冷剂阀，以便尤其代替现有技术中的制冷剂循环回路的至少八个阀并且将制冷剂循环回路的部件的数量减少到一个部件。
所述设备20-4基本上由四个根据图2至4的设备20-1构成，所述设备设置在共同的壳体21-4之内。在此，初始的设备20-1在制冷剂侧上经由第一接口22彼此连接。第一接口22的耦合部位对应于连接部位22”。由此将初始的设备20-1的单功能彼此组合。
设备20-4的壳体21-4具有作为制冷剂的入口的四个第二接口23a、23b、23c、23d以及作为制冷剂分别通向作为蒸发器运行的换热器的出口的四个第三接口24a、24b、24c、24d。用于作为与制冷剂循环回路的其他部件的连接管路的制冷剂管路的接口23a、23b、23c、23d、24a、24b、24c、24d分别经由穿通开口与壳体21-4的内部体积连接。在体积之内分别设置有根据图3中的阀元件25的阀元件25a、25b、25c、25d。
球形的阀元件25a、25b、25c、25d分别经由连接元件27a、27b、27c、27d与设置在壳体21-4之外的驱动元件26a、26b、26c、26d连接。在此，在阀元件25a、25b、25c、25d的数量为偶数时，始终两个驱动元件26a、26b、26c、26d相对置地设置。所述设备20-4的所有阀在制冷剂侧经由设备20-1的初始的第一接口22彼此耦合。替选地，设备的具有奇数数量的阀元件的构成方案也是可行的。
根据本公开的实施例，还公开了以下附记：
1.一种用于调节至少一个流体循环回路中的流体、尤其制冷剂循环回路中的制冷剂的分配和流量的设备(20-1，20-2，20-3，20-4)，所述设备具有：壳体(21-1，21-2，21-3，21-4)，所述壳体具有用于与流体管路连接的接口(22，22z，23，23a，23b，23c，23d，24，24a，24b，24c，24d)，所述接口分别经由穿通开口与所述壳体(21-1，21-2，21-3，21-4)的至少一个内部体积连接；以及至少一个设置在所述壳体(21-1，21-2，21-3，21-4)的内部体积中的阀元件(25，25a，25b，25c，25d)，所述阀元件具有用于使所述阀元件(25，25a，25b，25c，25d)相对于所述壳体(21-1，21-2，21-3，21-4)运动的驱动元件(26，26a，26b，26c，26d)，
其特征在于，
所述至少一个阀元件(25，25a，25b，25c，25d)以可围绕旋转轴线(33)转动的方式支承，并且具有至少三个构成为穿通孔的开口(28，29，30)，所述开口在所述阀元件(25，25a，25b，25c，25d)的内部形成共同的体积，其中第一开口(28)的对称轴线和所述阀元件(25，25a，25b，25c，25d)的旋转轴线(33)设置在共同的轴线上。
2.根据附记1所述的设备(20-1，20-2，20-3，20-4)，
其特征在于，
所述阀元件(25，25a，25b，25c，25d)球形地或圆柱形地构成。
3.根据附记1或2所述的设备(20-1，20-2，20-3，20-4)，
其特征在于，
所述阀元件(25，25a，25b，25c，25d)的所述第一开口(28)在如下侧上构成，所述侧与朝向所述驱动元件(26，26a，26b，26c，26d)定向的侧相对置。
4.根据附记1至3中任一项所述的设备(20-1，20-2，20-3，20-4)，
其特征在于，
所述至少一个阀元件(25，25a，25b，25c，25d)在所述壳体(21-1，21-2，21-3，21-4)之内定向地设置成，使得所述阀元件(25，25a，25b，25c，25d)的所述第一开口(28)的穿通孔和第一接口(22)的所述穿通开口构成共同的穿通部，其中所述阀元件(25，25a，25b，25c，25d)的所述第一开口(28)的对称轴线和所述第一接口(22)的所述穿通开口的对称轴线设置在共同的轴线上。
5.根据附记1至4中任一项所述的设备(20-1，20-2，20-3，20-4)，
其特征在于，
所述阀元件(25，25a，25b，25c，25d)的开口(28，29，30)的穿通孔具有相同的且在长度上恒定的直径。
6.根据附记1至5中任一项所述的设备(20-1，20-2，20-3，20-4)，
其特征在于，
所述阀元件(25，25a，25b，25c，25d)的开口(28，29，30)的对称轴线和旋转轴线(33)具有在所述阀元件(25，25a，25b，25c，25d)的中心处的共同的交点。
7.根据附记1至6中任一项所述的设备(20-1，20-2，20-3，20-4)，
其特征在于，
所述阀元件(25，25a，25b，25c，25d)的第二开口(19)和第三开口(30)在所述阀元件(25，25a，25b，25c，25d)的共同的中间平面中相对于彼此以不同于0°和180°的角度设置，其中所述中间平面正交于所述阀元件(25，25a，25b，25c，25d)的旋转轴线(33)定向。
8.根据附记7所述的设备(20-1，20-2，20-3，20-4)，
其特征在于，
在所述阀元件(25，25a，25b，25c，25d)的表面上从所述第三开口(30)的边缘开始构成至少一个槽(31，32)，所述槽沿着所述阀元件(25，25a，25b，25c，25d)的所述中间平面延伸。
9.根据附记8所述的设备(20-1，20-2，20-3，20-4)，
其特征在于，
在所述阀元件(25，25a，25b，25c，25d)的表面上从所述第三开口(30)的边缘开始构成两个槽(31，32)，所述槽在所述第三开口(30)的两侧沿着所述阀元件(25，25a，25b，25c，25d)的所述中间平面延伸。
10.根据附记9所述的设备(20-1，20-2，20-3，20-4)，
其特征在于，
所述阀元件(25，25a，25b，25c，25d)的所述第二开口(20)的第二槽(32)对角线相对置地构成。
11.根据附记1至10中任一项所述的设备(20-1，20-2，20-3，20-4)，
其特征在于，
所述壳体(21-1，21-2，21-3，21-4)的第一接口(22)的、第二接口(23，23a，23b，23c，23d)的以及第三接口(24，24a，24b，24c，24d)的穿通开口的对称轴线和阀元件(25，25a，25b，25c，25d)的旋转轴线(33)具有共同的交点，所述阀元件(25，25a，25b，25c，25d)以中点设置在所述交点中。
12.根据附记1至11中任一项所述的设备(20-1，20-2，20-3，20-4)，
其特征在于，
所述阀元件(25，25a，25b，25c，25d)经由连接元件(27，27a，27b，27c，27d)与设置在所述壳体(21-1，21-2，21-3，21-4)之外的驱动元件(26，26a，26b，26c，26d)连接。
13.根据附记12所述的设备(20-2，20-3，20-4)，
其特征在于，
在构成至少两个阀元件(25a，25b，25c，25d)时，每个阀元件(25a，25b，25c，25d)构成为经由连接元件(27a，27b，27c，27d)与驱动元件(26a，26b，26c，26d)连接，使得所述阀元件(25a，25b，25c，25d)能够彼此独立地运动。
14.根据附记12或13所述的设备(20-1，20-2，20-3，20-4)，
其特征在于，
第二接口(23，23a，23b，23c，23d)的和第三接口(24，24a，24b，24c，24d)的穿通开口设置在共同的轴线上，并且第一接口(22)的穿通开口和所述连接元件(27，27a，27b，27c，27d)在共同的轴线上设置成，使得所述接口(22，23，23a，23b，23c，23d，24，24a，24b，24c，24d)的穿通开口T形地相对于彼此定向。
15.根据附记14所述的设备(20-1，20-2，20-3，20-4)，
其特征在于，
所述第一接口(22)在相对于所述阀元件(25，25a，25b，25c，25d)与所述驱动元件(26，26a，26b，26c，26d)相对置的侧上设置，并且所述第二接口(23，23a，23b，23c，23d)和所述第三接口(24，24a，24b，24c，24d)在所述壳体(21-1，21-2，21-3，21-4)的彼此相对置并且不同于所述第一接口(22)那侧的侧上构成。
16.根据附记12至15中任一项所述的设备(20-1，20-2，20-3，20-4)，
其特征在于，
所述连接元件(27，27a，27b，27c，27d)构成为轴。
17.根据附记16所述的设备(20-1，20-2，20-3，20-4)，
其特征在于，
所述连接元件(27，27a，27b，27c，27d)设置为在第一端部上固定地与所述驱动元件(26，26a，26b，26c，26d)连接，并且在远离所述第一端部构成的第二端部上通过侧部伸入到所述壳体(21-1，21-2，21-3，21-4)中并且与所述阀元件(25，25a，25b，25c，25d)连接。
18.根据附记12至17中任一项所述的设备(20-2，20-3，20-4)，
其特征在于，
在构成偶数个至少两个阀元件(25a，25b，25c，25d)时，所述阀元件(25a，25b，25c，25d)的两个驱动元件(26a，26b，26c，26d)分别设置在所述壳体(21-2，21-3，21-4)的相对置的侧上，并且所述阀元件(25a，25b，25c，25d)的旋转轴线设置在共同的轴线上。
19.根据附记4至18中任一项所述的设备(20-2，20-3，20-4)，
其特征在于，
在构成至少两个阀元件(25a，25b，25c，25d)时，所述第一接口(22)的所述穿通开口构成为在连接部位(22’，22”)处彼此连接。
20.根据附记1至19中任一项所述的设备(20-1，20-2，20-3，20-4)，
其特征在于，
所述驱动元件(26，26a，26b，26c，26d)构成为伺服马达。
21.一种根据附记1至20中任一项所述的用于调节流体的分配和流量的设备(20-1，20-2，20-3，20-4)在机动车的热学系统的制冷剂循环回路中、尤其热管理系统中的应用，所述设备用于对至少一个要输送给客舱的空气质量流以及传动系的至少一个部件进行状况调整。
附图标记列表
1a、1b、1c、1d 制冷剂循环回路
2 压缩机
3 换热器、第一冷凝器/气体冷却器
4 第一阀
5 换热器、第二冷凝器/气体冷却器
6 第二阀
7 第一流体路径
8 第二流体路径
9 分支部位
10 通口部位
11 换热器、第一蒸发器
12 第一膨胀机构、膨胀阀、阀
13 换热器、第二蒸发器
14 第二膨胀机构、膨胀阀、阀
15 第三流动路径
16 第四流动路径
17 分支部位
18 通口部位
19a、19b 连接部位
20-1、20-2、20-3、20-4 设备
21-1、21-2、21-3、21-4 壳体
22 壳体21-1的第一接口
22’，22” 第一接口的连接部位
22z 壳体21-3的第一接口
23、23a、23b、23c、23d 壳体21-1、21-2、21-3、21-4的第二接口
24、24a、24b、24c、24d 壳体21-1、21-2、21-3、21-4的第三接口
25、25a (第一)阀元件
25b 第二阀元件
25c 第三阀元件
25d 第四阀元件
26、26a 阀元件25、25a的(第一)驱动元件
26b 第二阀元件25b的驱动元件
26c 第三阀元件25c的驱动元件
26d 第四阀元件25d的驱动元件
27、27a 驱动元件26、26a的连接元件
27b 驱动元件26b的连接元件
27c 驱动元件26c的连接元件
27d 驱动元件26d的连接元件
28 阀元件25的第一开口
29 阀元件25的第二开口
30 阀元件25的第三开口
31 第一槽
32 第二槽
33 阀元件25的旋转轴线
34 阀元件25的转动方向。

Claims (17)

1.一种用于调节制冷剂循环回路中的制冷剂的分配和流量的设备，所述制冷剂循环回路包括压缩机、至少一个冷凝器和至少一个蒸发器，其中所述设备设置在所述至少一个冷凝器和所述至少一个蒸发器之间并且用作为膨胀设备，所述设备具有：壳体，所述壳体具有用于与流体管路连接的接口，所述接口分别经由穿通开口与所述壳体的至少一个内部体积连接；以及至少一个设置在所述壳体的内部体积中的阀元件，所述阀元件具有用于使所述阀元件相对于所述壳体运动的驱动元件，
其特征在于，
所述至少一个阀元件以可围绕旋转轴线转动的方式支承，并且具有至少三个构成为穿通孔的开口，所述开口在所述阀元件的内部形成共同的体积，其中第一开口的对称轴线和所述阀元件的旋转轴线设置在共同的轴线上，
其中所述阀元件的第二开口和第三开口在所述阀元件的共同的中间平面中相对于彼此以不同于0°和180°的角度设置，和
其中在所述阀元件的表面上从所述第三开口的边缘开始构成两个槽，所述槽沿着所述阀元件的所述中间平面延伸，并且
其中这两个槽中的每个槽与所述第三开口连接，使得进入这两个槽之一的流体在流入到所述第三开口时膨胀。
2.根据权利要求1所述的设备，
其特征在于，
所述阀元件球形地或圆柱形地构成。
3.根据权利要求1或2所述的设备，
其特征在于，
所述阀元件的所述第一开口在如下侧上构成，所述侧与朝向所述驱动元件定向的侧相对置。
4.根据权利要求1或2所述的设备，
其特征在于，
所述至少一个阀元件在所述壳体之内定向地设置成，使得所述阀元件的所述第一开口的穿通孔和第一接口的所述穿通开口构成共同的穿通部，其中所述阀元件的所述第一开口的对称轴线和所述第一接口的所述穿通开口的对称轴线设置在共同的轴线上。
5.根据权利要求1或2所述的设备，
其特征在于，
所述阀元件的开口的穿通孔具有相同的且在长度上恒定的直径。
6.根据权利要求1或2所述的设备，
其特征在于，
所述阀元件的开口的对称轴线和旋转轴线具有在所述阀元件的中心处的共同的交点。
7.根据权利要求1或2所述的设备，
其特征在于，
在所述阀元件的表面上从所述第三开口的边缘开始构成两个槽，所述槽在所述第三开口的两侧沿着所述阀元件的所述中间平面延伸。
8.根据权利要求1或2所述的设备，
其特征在于，
所述壳体的第一接口的、第二接口的以及第三接口的穿通开口的对称轴线和阀元件的旋转轴线具有共同的交点，所述阀元件以中点设置在所述交点中。
9.根据权利要求1或2所述的设备，
其特征在于，
所述阀元件经由连接元件与设置在所述壳体之外的驱动元件连接。
10.根据权利要求9所述的设备，
其特征在于，
在构成至少两个阀元件时，每个阀元件构成为经由连接元件与驱动元件连接，使得所述阀元件能够彼此独立地运动。
11.根据权利要求10所述的设备，
其特征在于，
第二接口的和第三接口的穿通开口设置在共同的轴线上，并且第一接口的穿通开口和所述连接元件在共同的轴线上设置成，使得所述接口的穿通开口T形地相对于彼此定向。
12.根据权利要求11所述的设备，
其特征在于，
所述第一接口在相对于所述阀元件与所述驱动元件相对置的侧上设置，并且所述第二接口和所述第三接口在所述壳体的彼此相对置并且不同于所述第一接口那侧的侧上构成。
13.根据权利要求9所述的设备，
其特征在于，
所述连接元件构成为轴。
14.根据权利要求13所述的设备，
其特征在于，
所述连接元件设置为在第一端部上固定地与所述驱动元件连接，并且在远离所述第一端部构成的第二端部上通过侧部伸入到所述壳体中并且与所述阀元件连接。
15.根据权利要求9所述的设备，
其特征在于，
在构成偶数个至少两个阀元件时，所述阀元件的两个驱动元件分别设置在所述壳体的相对置的侧上，并且所述阀元件的旋转轴线设置在共同的轴线上。
16.根据权利要求3所述的设备，
其特征在于，
在构成至少两个阀元件时，所述第一接口的所述穿通开口构成为在连接部位处彼此连接。
17.根据权利要求1或2所述的设备，
其特征在于，
所述驱动元件构成为伺服马达。
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