CN114593217A - 用于膨胀阀的阀体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆(4)的空调系统(3)、电池冷却器和/或油冷却器的膨胀阀(2)的阀体(1)，该阀体具有阀针(10)和弹簧(5)，其中，阀针(10)和弹簧(5)一体地形成。由此，能够创建一种构造简单且节约成本的膨胀阀(2)。

Description

用于膨胀阀的阀体
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆空调系统的膨胀阀的阀体。此外，本发明还涉及一种具有这种阀体的转子、一种具有这种阀体和/或这种转子的膨胀阀以及一种具有这种膨胀阀的机动车辆的空调系统。
背景技术
来自EP 3 392 538 A1的电致动阀具有转子和通过分离罐与该转子分离的定子。为了检测转子的旋转角度位置，设置有传感器。
膨胀阀(也称为节流阀)是通过局部收缩流动横截面来减小流经流体的压力从而导致体积增加或膨胀的阀。在空调系统中，尤其是在机动车辆中的空调系统中，这种膨胀阀降低了通常如几乎沸腾的液体一样进入到膨胀阀中的制冷剂的压力。在该过程中，由于制冷剂在通过膨胀阀时膨胀(压力从10bar降到1bar，同时液体温度下降)，因此发生了状态的等焓变化。在阀中进行膨胀的目的是使液体以略微过热(任然为液体)进入到蒸发器中。此外，制冷剂进入到蒸发器中，在该蒸发器中制冷剂的液体部分的蒸发过程从周围吸收热量从而蒸发。流经蒸发器(热交换器)的流体或空气在该过程中被冷却。
然而，从现有技术中已知的电子膨胀阀的缺点在于，这些膨胀阀具有相对复杂、精细的设计并因此昂贵的结构。
发明内容
因此，本发明解决的问题是提出一种阀体的改进的或至少替代的实施例，使用该实施例尤其能够克服现有技术中已知的缺点。
根据本发明，该问题通过独立权利要求1的主题解决。有利实施例是从属权利要求的主题。
本发明基于以下总体构思：现在首次一体地形成具有阀针和弹簧的阀体(在现有技术中已知的阀体中的阀针和弹簧由两个部分形成)，从而能够结构简单地并且成本低廉地、尤其是具有更少部件地制造出配备有这种阀体的膨胀阀。根据本发明的阀体不再需要像迄今为止那样在膨胀阀的转子中安装弹簧，因为弹簧已经形成阀体的一体部分。通过阀针和弹簧的一体式设计，不仅能够降低装配成本，还能够降低存储和物流成本。通过一体式设计，额外地显著简化了处理。还能够实现公差链的减少，因为由于零件数量的减少，因此出现了更小的操作和装配间隙。
在根据本发明的阀体的一个有利的进一步改进方案中，弹簧包括两个曲折形状的臂部，该臂部在一端处一体地连接到阀针并在另一端处一体地连接到支撑环、尤其是连接到支撑盘。曲折延伸的臂部提供弹簧力，该弹簧力能够根据臂部的厚度或臂部的横截面轻易地调节，并能够实现均匀的并且相对于阀体导向件的无倾斜的预加载，其中阀针以可平移调节的方式安装在阀体导向件中。同时，支撑环能够实现在例如膨胀阀转子的永磁体上进行平面支撑，因此与例如螺旋弹簧相比，在关闭操作期间(即当阀体及其阀针压到阀座上时)，弹簧与转子的永磁体之间会出现相对较低的接触压力，使得例如支撑环相对于永磁体的扭转仍然是可能的。
实际上，弹簧的两个臂部彼此反向地曲折延伸。由此，可以避免在弹簧臂部张紧期间阀体的旋转运动，因此，即使在臂部张紧期间，该弹簧臂部也只是平移调节，而不是旋转调节。
在根据本发明的阀体的一个进一步有利实施例中，阀针包括套环和锥形阀面，其中，能够设置纵向凹槽，该纵向凹槽从套环经由阀针一直延伸到阀面。因此，与具有例如用于制冷剂的中央开口的支撑环一起，能够在膨胀阀打开的情况下实现制冷剂的可靠通过。这尤其重要，因为在膨胀阀打开期间，套环移动到设置有弹簧的空间中，因此流体必须从该空间逸出以便防止压力过度增加。在此，纵向凹槽起到排放口的作用，否则介质只能通过螺纹以及在针与黄铜套筒之间逸出。然而，那里的横截面非常小，使得打开期间的压力阻力会显著地更高。
在根据本发明的解决方案的一个有利的进一步改进方案中，阀体连同阀针和弹簧形成为一体式塑料注射成型零件或通常由塑料形成。这提供了巨大的优势：阀体能够同时以高质量和节约成本的方式形成。塑料设计的另一个主要优势是：塑料冷却下来就会变硬或变脆。同时，弹簧在冷却下来时会变短，因此会发生预应力损失。然而，由于塑料在冷却下来期间变得更脆或更硬，弹簧会以更少的压缩再次获得更大的力。相反，在温度升高期间也会发生同样的情况，在此期间弹簧膨胀从而出现更大的压缩，而同时塑料变得更软，因此弹簧力转而降低。因此，弹簧的轴向压力下以相对稳定的方式围绕预定的工作点达到平衡。
本发明还基于以下总体构思：为膨胀阀的转子配备前段所述的阀体，其中转子包括永磁体，该永磁体与阀体和阀体导向件一起形成预装配的组件。由此，可以完全预制这种转子并在该预装配的状态下安装膨胀阀。由于可以预制转子，其装配能够外包或转移到单独的工作站。由此，能够对制造过程产生积极影响。
本发明还基于以下总体构思：为空调系统、电池冷却器和/或油冷却器的膨胀阀配备上一段所述的这种阀体或转子。在此，根据本发明的膨胀阀具有壳体和步进马达，该步进马达包括设置在其中的定子和转子。在此，转子能够由包括永磁体、阀体和阀体导向件的预装配的组件形成。因此，总体上可以由更少的部件制造这种膨胀阀，从而在装配以及存储和物流成本方面更加节约成本。
实际上，设置有用于检测阀体的位置的传感器。这种传感器例如位于膨胀阀的壳体中的干区域中，该干区域通过围绕转子的分隔罐与转子侧的湿区域分离。通过将传感器设置在干区域中，能够以受保护的方式设置该传感器。通过例如形成为3D霍尔传感器的传感器能够检测由转子的永磁体生成的磁场，从而能够检测转子的位置进而检测阀体的位置进而检测膨胀阀的打开状态。这种3D霍尔传感器节约成本，从而可以节约成本又极其精确地检测膨胀阀的打开或关闭位置。
此外，本发明基于以下总体构思：为空调系统配备这种膨胀阀，从而将前述膨胀阀的优势转移到空调系统中。
本发明的其他重要特征和优点可从从属权利要求、附图以及通过附图从相关的附图说明中获得。
应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，以上提到的并且仍将在下文中解释的特征不仅可以以所述的相应组合使用，还可以以其他组合或单独使用。
附图说明
在附图中示出了本发明的优选的实施例，并且在下面的说明中对其进行了详细说明，其中，相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。
分别示意性地示出，
图1以视图示出了根据本发明的阀体，
图2以截面表示示出了具有根据本发明的阀体的根据本发明的转子，
图3示出了穿过例如用于空调系统的根据本发明的膨胀阀的截面示图。
具体实施方式
根据图1，用于机动车辆4的空调系统3、电池冷却器和/或油冷却器的根据本发明的膨胀阀2(参见图3)的阀体1包括阀针10和弹簧5，其中，根据本发明的阀针10和弹簧5一体地形成。通过一体式设计，能够尤其减少许多零件，因此能够降低存储和物流成本以及装配成本。
通过阀体1的一体式设计，还能够减少公差链，因为弹簧5和阀针10不再需要组装在一起而是已经以牢固结合的状态进行制造并因此省去了在阀体上装配弹簧时通常会出现的操作或组装间隙。
在此，根据图1至图3的弹簧5包括两个曲折形状的臂部6、6'，该臂部在一端处一体地连接到阀体1并且在另一端处一体地连接到支撑环7。支撑环7具有开口8，经由该开口能够引导流体(例如制冷剂)。
根据图1至图3，两个臂部6、6'彼此反向地曲折地(具体参见图2和图3)形成，因此能够避免在弹簧5加载时阀体的扭转。根据图1至图3，两个臂部6、6'总共具有三个曲折形状的弧，其中，显然还能够想到更多或更少这样的弧。
更仔细地观察阀针10能够注意到，该阀针包括套环9和锥形阀面11。在膨胀阀2关闭的情况下，阀针10或阀体1通过锥形阀面11紧紧地压在相关联的阀座12(参见图3)上。
同样地，设置有纵向凹槽13，其从套环9经由阀针10一直延伸到阀面11。通过纵向凹槽13，能够在阀体导向件14(见图2和3)内进行流体引导。在阀体导向件14中，在不倾斜并且优选地没有间隙的情况下阀体1进行导向。通过臂部6、6'的相反曲折的走向，也能够确保无倾斜调节。在此，弹簧5和臂部6、6'能够由塑料形成，这提供了巨大的优势：虽然弹簧5在温度降低时减小，但同时变硬，因为塑料变得更硬更脆，并且在由于长度而压缩较小的情况下，弹簧5会以更大的力挤压。相反，在温度升高时也会发生同样的情况，因此，弹簧5伸长从而在轴向上产生更大的压力但同时变软而压紧力由此再次降低。由此，弹簧5的轴向压紧力以相对稳定的方式围绕预定的工作点来回波动。
此外，弹簧5的臂部6、6'使得弹簧5在止动件中的扭转成为可能，因为在关闭操作期间通过永磁体15内的相对大的支撑环7仅产生非常低的接触压力。由于存在的介质或膨胀阀2内存在的流体(例如制冷剂和齿轮油)，附加地润滑状态始终存在。因此，在弹簧5过度张紧的情况下，支撑环7能够通过滑动来跟随。由此，能够可靠地排除扭转失效。除此之外，臂部6、6'由于其弧的设计而非常灵活，并且通过略微倾斜的位置来适应阀体1与支撑环7之间的扭转。
在此，套环9代表止动件，如根据图1和图2所示出的，阀体1利用该套环抵靠在阀体导向件14上。在一个特别优选的实施例中，包括具有支撑环7和臂部6、6'的弹簧5的阀针10形成为一体式塑料注塑零件，因此能够高质量且附加地节约成本地制造。
根据图2，示出了根据本发明的转子16，其包括具有弹簧5的阀体1、永磁体15和阀体导向件14，它们彼此形成预装配的组件。转子1的装配能够如下进行：首先，将阀体1及其阀针10插入到阀导向件14中，然后将阀体导向件14拧入到永磁体15的内螺纹中。通过拧入，弹簧5的支撑环7紧靠永磁体15的内前面，因此弹簧5被压缩。在此之后，以该方式预制的转子16能够安装在根据图3的膨胀阀2中。
此外，膨胀阀2具有壳体17和步进马达8，该步进马达由转子16和围绕转子16的定子19形成。此外，前述的阀座12设置在壳体17中，转子16的阀体1的阀针10通过弹簧5以其阀面11预紧抵靠在阀座12上。在此，转子16位于湿区域20中，该湿区域通过分离罐21与干区域22分离。此外，传感器23(例如3D霍尔传感器)位于干区域中，经由该传感器检测由永磁体15生成的磁场并由此能够推断阀体1的位置或者间接推断膨胀阀2的开启或关闭状态。
在根据本发明的一体式阀体1、预装配的转子16以及包括所述转子16的膨胀阀2或具有集成弹簧5的阀体1的情况下，这样的膨胀阀2能够更容易且更节约成本地构造，同时也更容易装配。通过将弹簧5集成在阀体1上或阀体1中，能够附加地减少零件的数量，因此能够降低存储和物流成本。

Claims (11)

1.一种用于机动车辆(4)的空调系统(3)、电池冷却器和/或油冷却器的膨胀阀(2)的阀体(1)，所述阀体具有阀针和弹簧(5)，其中，所述阀针(10)和所述弹簧(5)一体地形成。
2.根据权利要求1所述的阀体，
其特征在于，
所述弹簧(5)包括在一端处一体地连接到所述阀针(10)并且在另一端处一体地连接到支撑环(7)的两个臂部(6、6')、尤其是两个曲折形状的臂部(6、6')。
3.根据权利要求1或2所述的阀体，
其特征在于，
所述两个臂部(6、6')彼此反向地曲折地延伸。
4.根据前述权利要求中任一项所述的阀体，
其特征在于，
所述阀针(10)包括套环(9)和锥形阀面(11)。
5.根据权利要求4所述的阀体，
其特征在于，
设置有纵向凹槽(13)，其从所述套环(9)经由所述阀针(10)一直延伸到所述阀面(11)。
6.根据权利要求4或5所述的阀体，
其特征在于，
所述阀体(1)连同所述阀针(10)和所述弹簧(5)由塑料形成、尤其是形成为一体式塑料注塑零件。
7.一种具有根据前述权利要求中任一项所述的阀体(1)的膨胀阀(2)的转子(16)，其中，所述转子(16)具有永磁体(15)，所述永磁体与阀体(1)、阀体导向件(14)一起形成预装配的组件。
8.根据权利要求7所述的转子，
其特征在于，
所述阀体(1)及其阀针(10)在所述阀体导向件(14)中优选无间隙地进行导向。
9.一种用于机动车辆(4)的空调系统(3)、电池冷却器和/或油冷却器的膨胀阀(2)，
-具有壳体(17)，
-具有阀座(12)和根据权利要求1至6中任一项所述的阀体(1)以及/或者具有根据权利要求7或8所述的转子(16)，其中所述阀体与所述阀座相互作用并且所述阀体形成为阀针。
10.根据权利要求9所述的膨胀阀，
其特征在于，
设置有用于检测所述阀体(1)的位置的传感器(23)。
11.一种具有根据权利要求9或10所述的膨胀阀(2)的机动车辆(4)的空调系统(3)。
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