CN117881913A - 具有能同时调整的阀功能的阀设备、具有该阀设备的制冷设备及具有制冷设备的机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种用于机动车的制冷介质回路的阀设备(50)，其具有：为第一阀功能配设的第一阀装置(52)；为第二阀功能配设的第二阀装置(54)；设置成用于为每个阀装置(52、54)调整不同的切换位置(S1、S2、S3)的调整装置(56)；设置成用于将调整装置(56)调整到不同的切换位置(S1、S2、S3)中的驱动装置(58)；以及将调整装置(56)与驱动装置(58)相互连接的转动轴(60)。在此规定，调整装置(56)构造成，借助于调整装置(56)相对于第一阀装置(52)并且相对于第二阀装置(54)的转动(DR)，可在第二阀装置(54)关闭的同时调整用于第一阀装置(52)的不同开度。此外，描述了一种具有这种阀设备的制冷设备以及一种具有这种制冷设备的机动车。

Description

具有能同时调整的阀功能的阀设备、具有该阀设备的制冷设 备及具有制冷设备的机动车
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的制冷介质回路的阀设备，该阀设备具有：为第一阀功能配设的第一阀装置；为第二阀功能配设的第二阀装置；设置成用于为每个阀装置调整到不同的切换位置的调整装置；设置成用于将调整装置调整到不同的切换位置中的驱动装置；以及将调整装置与驱动装置相互连接的转动轴。此外，本发明涉及一种具有这种阀设备的制冷设备以及一种具有这种制冷设备的机动车。
背景技术
从DE 102017 102 841 A1中已知一种作为由多个截止阀组成的组合的多路阀，以能够实现在一个制冷回路中的不同切换状态。
从CN 211 779 144 U中已知一种用于制冷回路的阀设备，该阀设备具有可线性运动的调整装置(执行器)。
JP 2016 155 525 A1和DE 102019 205 929 A1公开了涉及在机动车的空调设备中的空气引导的不同方案。
在用于尤其是电驱动的机动车的制冷设备中，通常仅仅有限的结构空间可供使用，其中，尤其是具有热泵功能的制冷设备具有很多可调整的阀，这些阀分别配设有单个的执行器或调整装置。
发明内容
本发明的目的在于，给出一种阀设备，在该阀设备中可以降低对单个构件的需求并且进而也降低结构空间需求。
该目的通过具有相应的独立权利要求所述的特征的阀设备、制冷设备和机动车实现。在从属权利要求中给出具有适宜的改进方案的有利的设计方案。
因此，提出一种用于机动车的制冷介质回路的阀设备，其具有
为第一阀功能配设的第一阀装置；
为第二阀功能配设的第二阀装置；
设置成用于为每个阀装置调整到不同的切换位置的调整装置；
设置成用于将调整装置调整到不同的切换位置中的驱动装置；以及
将调整装置与驱动装置相互连接的转动轴。
在此规定，调整装置构造成，借助于调整装置相对于第一阀装置以及相对于第二阀装置的转动，可在第二阀装置关闭的同时调整第一阀装置的不同开度。
借助于这种阀设备实现，借助于转动的驱动装置实现至少两个阀功能。由此，可以取消阀装置中的一个的至少一个单独的驱动装置，从而可以节省构件和结构空间。由此，阀设备形成具有至少两个阀功能的紧凑的阀模块的形式。
在阀设备中，第一阀装置可以是膨胀阀，或者具有膨胀阀的阀功能。第二阀装置可以是截止阀，或者具有截止阀的阀功能。由此，在唯一的阀设备中组合了不同的阀功能，其中，阀功能也可通过共用的、尤其是唯一的调整装置调整。
在阀设备中，调整装置可以具有至少一个调整元件，该调整元件构造成球形的或圆形的。换句话说，为了实现不同的阀功能，可以设置单独一个调整元件或者将共同形成调整装置的多个调整元件组合。
在此，调整装置的至少一个调整元件可以具有可与制冷介质回路流动连接的第一流道区段，该第一流道区段具有关于调整装置的转动方向/沿着调整装置的转动方向改变的流动横截面，尤其是具有根据调整装置的转动方向增大或减小的有效流动横截面。
补充地，调整装置的至少一个调整元件可以具有可与制冷介质回路流动连接的第二流道区段，该第二流道区段具有关于调整装置的转动方向不变的流动横截面。
由此，通过在唯一的调整元件中或相应的调整元件中的第一或第二流道区段的设计方案，可以以紧凑的结构形式实现不同的阀功能。
根据第一备选方案，阀设备可以具有膨胀阀和截止阀，其中，为膨胀阀和截止阀配设有相应的球形的调整元件。换句话说，为每个阀设置相应的球形的调整元件，其中，调整元件共同分配给调整装置，或形成调整装置，并且可借助于公共的转动轴同时调整。
根据第二备选方案，阀设备可以具有膨胀阀功能和截止阀功能，其中，阀设备可以具有圆形的调整元件，尤其是转动滑块元件。
在此，阀设备可以具有一个与制冷介质回路相连接的输入区段和两个与制冷介质回路相连接的输出区段，其中，输出区段中的一个和输入区段根据圆形的调整元件的转动位置相互流动连接。
在此补充地，圆形的调整元件可以具有两个彼此分离的流道区段，其中，两个流道区段可与输入区段流动连接，每个流道区段可与输出区段中的仅仅一个流动连接。
由此，根据第二备选方案，借助于唯一的调整元件，尤其是转动滑块元件，实现两个可能的阀功能。换句话说，在阀设备中实现两个阀或阀功能，其具有共用的用于制冷介质的输入区段，但是具有流体技术上相互分离的输出区段。
在这两个备选方案中，借助于调整装置的同时转动调整相应的阀或阀功能。
此外，提出一种具有用于机动车的具有热泵功能的制冷设备，其中，制冷设备包括：
与初级支路和次级支路可连接或连接的制冷介质压缩机；
布置在初级支路中的直接或间接作用的外部的热交换器；
布置在初级支路中的蒸发器；
布置在次级支路中的形成热源的至少另一热交换器，尤其是热调节器；
布置在制冷介质压缩机和外部的热交换器之间的初级支路阀；
布置在制冷介质压缩机和形成热源的所述另一热交换器，尤其是热调节器之间的次级支路阀。
在此规定，制冷设备具有至少一个以上描述的阀设备，该阀设备布置在初级支路或次级支路中。
在制冷设备中，阀设备可以布置在次级支路中并且具有以下阀功能：
在形成热源的所述另一热交换器，尤其是热调节器和外部的热交换器之间的膨胀阀功能；
在形成热源的所述另一热交换器，尤其是热调节器和蒸发器之间的截止阀功能。
一种机动车，尤其是至少部分地电驱动的机动车，可以实施成具有这种制冷设备。
附图说明
从以下参考附图对实施方式的描述中得到本发明的其它优点和细节。
其中：
图1示出了阀设备的一个示例的简化的且示意性的截面图；
图2以根据图1的截面线II-II的简化的且示意性的截面图示出了图1的阀设备的三种切换状态；
图3在部分图A)和B)中从斜上方和斜下方示出了阀设备的另一示例的简化的且示意性的立体图；
图4以根据图3的截面线IV-IV的简化的且示意性的截面图示出了图3的阀设备的两种切换状态；
图5示出了对于切换状态S2的根据图4的截面线V-V的简化的且示意性的截面图；
图6示出了具有图1至5的阀设备的示例性的布置方案的制冷设备的简化的且示意性的视图。
具体实施方式
图1以简化的且示意性的截面图示出了用于在图1中未详细示出的制冷介质回路的阀设备50的一个示例。阀设备50包括为第一阀功能配设的第一阀装置52。此外，阀设备50具有为第二阀功能配设的第二阀装置54。
参考所选择的截面图，阀设备50可以从左向右被制冷介质穿流，这通过白色的空心箭头指出。阀设备50具有制冷介质入口K1和两个制冷介质出口KA。
此外，阀设备50包括调整装置56，调整装置设置成，用于为每个阀装置52、54调整到不同的切换位置，以下还将参考图2更准确地对其进行描述。为此，阀设备50包括在此仅仅示意性地示出的驱动装置58，该驱动装置设置成，用于将调整装置56调整到不同的切换位置中。为了可以转动调整装置56，调整装置可以借助于转动轴60与驱动装置58相连接。
图2以三个截面图示出了在相应不同的切换位置S1、S2、S3中的第一阀装置52和第二阀装置54。图2的截面相应于图1的相应的截面线II-II，其中，为每个阀52、54分别设置起作用的阀球52k、54k，该阀球是调整装置56的一部分。
在所示出的图1和2的示例中，第一阀装置52具有膨胀阀的功能，第二阀装置54具有截止阀的功能。如已经所述，阀球52k、54k设置成调整装置56的调整元件。
所示出的不同的切换位置S1至S3可以通过调整装置56或从属的调整元件或阀球52k、54k绕转动轴线DA或沿着转动方向DR的转动调整。
在切换位置S1中，如此调整调整装置56，使得两个调整元件或阀球52k、54k关闭或切断相应的阀52、54。由此防止了经由阀设备50的两个阀52、54的制冷介质流。
在切换位置S2中，使调整装置56相对于切换位置S1逆时针转动。在该切换位置S2中，制冷介质可以以被节流的方式流过第一阀52，其中，仍然切断经由第二阀54的流量。
在此，第一阀装置(膨胀阀)的阀球或调整元件52k具有可与制冷介质回路流动连接的第一流道区段52f，该第一流道区段具有关于调整装置56的转动方向DR改变的流动横截面。参考此处简化示出的阀52的球形，可以沿着球的侧面设置凹部，该凹部具有逐渐加深的深度。在图2的截面图中，由于流道区段的深度逐渐加深，也可以将流道区段52f称为新月形的。但第一流道区段52f的设计方案不限制在这种类型的新月形上。概言之，第一流道区段52f具有根据调整装置56的转动方向DR增大或减小的有效流动横截面。
如从图2中和所示出的切换位置S1和S2中得到的那样，调整装置56构造成，借助于调整装置56相对于第一阀装置52以及相对于第二阀装置54的转动，可在第二阀装置54关闭的同时调整第一阀装置52的不同开度。
在切换位置S3中，继续使调整装置56相对于切换位置S2逆时针转动。在该切换位置S3中，制冷介质可以流过第二阀54，其中，切断经由第一阀52的流量。
调整装置56的两个阀球52k、54k或调整元件具有可与制冷介质回路流动连接的第二流道区段52g、54g，第二流道区段具有关于调整装置的转动方向不变的、尤其是恒定的流动横截面。在此，第二流道区段52g、54g的流动横截面可以基本上与制冷介质回路中的其余管路横截面同样大。
以下参考图3至5描述阀设备50的另一示例。
图3以简化的且示意性的立体图示出了阀设备50，其中，在图3A中看向阀设备50的上侧51，而在图3B中看向阀设备50的下侧53。阀设备50具有一个制冷介质入口KI和两个制冷介质出口KA。在此，在阀设备50的上侧51和下侧53上分别设置相应的制冷介质出口KA。在图3和4中借助于白色的空心箭头示出了流入和流出的制冷介质。
此外，在图3B中还可看到设置在下侧53处的驱动装置58的一部分，以下参考图4和5的截面图解释驱动装置的功能。
在图4中以几乎相应于图3的截面线IV-IV的截面图示出了阀设备50。在图4中上方示出了在切换位置S2中的阀设备50，在图4中下方示出了在切换位置S3中的阀设备。
阀设备50具有两个阀功能。在图4中示出的切换位置S2中，阀设备50用作膨胀阀52，其中，制冷介质入口KI和布置在下侧53处的制冷介质出口KA在流动技术上相互连接。此时，禁止从制冷介质入口KI向在阀设备的上侧51处的制冷介质出口KA的制冷介质流动。由此，就此而言阀设备50用作截止阀54。在图4中示出的切换位置S3中，阀设备50用作打开的截止阀54，其中，关闭膨胀阀52。此时，制冷介质入口KI和布置在上侧51处的制冷介质出口KA在流动技术上相互连接。
为了可以调整到不同的切换位置，阀设备50包括具有调整元件55的调整装置56，在该示例中，调整元件实施成转动滑块或转动盘。调整元件或转动滑块55通过转动轴60与驱动装置58相连接。
在该示例中，转动轴60是带动元件62的一部分，带动元件以不能相对转动的方式与调整元件55或转动滑块耦联。例如，带动元件62和转动滑块55的耦联通过连接销64实现，该连接销与在转动滑块55处的对应的开口66相接合。也可设想，转动轴60直接与转动滑块55相连接，使得不必设置带动元件62。此外，也可设想与此处示例性地示出的连接销64不同的在带动元件62和转动滑块55之间的连接方案。
如从图5的图示中可见，转动滑块包括第一流道区段52f和与第一流道区段分离的第二流道区段54f。第一流道区段52f具有关于调整元件55或转动滑块的转动方向DR改变的流动横截面。尤其是，在相应的切换位置，例如S2中与制冷介质入口KI相连接的流动横截面根据调整装置55的转动方向DR改变，从而可供使用的流动横截面增大或减小。在图5的截面图中，也可以将流道区段52f称为新月形的。
应指出的是，在图5的截面图中，在切换位置S2中关于制冷介质入口KI示出了调整元件55或转动滑块。
此外从图5中可见，第二流道区段54f与转动位置或转动方向无关地具有不变的流动横截面。第二流道区段54f持续地与设置在阀设备50的上侧51处的制冷介质出口KA流动连接。在切换位置S3(图4)中，第二流道区段54f将制冷介质入口KI与在上侧51处的制冷介质出口KA相连接。此时，第二流道区段54f形成为在阀设备50的制冷介质入口KI和制冷介质出口KA之间的U形的转向区段的形式。当调整元件55或转动滑块关于图5转动180°时，可以实现切换位置S3。
由此，通过制冷介质入口KI、第一流道区段52f和在下侧53处的制冷介质出口KA的共同作用，阀设备50具有膨胀阀或膨胀阀功能52。通过制冷介质入口KI、第二流道区段54f和在上侧51处的制冷介质出口KA的共同作用，阀设备50具有截止阀或截止阀功能54。
由此，共同观察图4和5可见，带有调整元件55的调整装置56构造成，借助于调整装置56相对于第一阀装置52以及相对于第二阀装置54的转动，可在第二阀装置54关闭的同时调整第一阀装置52的不同开度。
对于图3至5的阀设备，还应指出的是，也可以将阀设备引入与图2的切换位置S1相似的切换位置中，其中，如此使调整元件50转动，使得切断两个制冷介质出口KA。换句话说，可以借助于调整装置56如此调整调整元件55，使得关闭或切断相应的阀功能52、54。由此禁止经由阀设备50的制冷介质流。
对于阀设备50的两个示例(图1和2或图3至5)还应指出的是，阀设备，尤其是其阀或阀功能52、54可以实施成，其可单向地或双向地被制冷介质穿流。
仅仅示例性地，在图6中示意性地且简化地示出了用于机动车的制冷设备10的实施方式。制冷设备10包括制冷介质回路11，其不仅可以在制冷设备运行(也简称为AC运行)中而且可以在热泵模式中运行。在所示出的实施方式中，制冷设备10包括制冷介质压缩机12、外部的热交换器18、内部的热交换器20、蒸发器22和蓄存器或制冷介质收集器24。外部的热交换器18可以构造成冷凝器或气体冷却器。尤其是，在所示出的实施方式中，外部的热交换器18可双向被穿流。
在此，蒸发器22例如作为用于车辆的前部蒸发器示出。蒸发器22也代表在车辆中的其他可能的蒸发器，例如在流动技术上可以彼此并联的后座蒸发器。换句话说，制冷设备10也包括至少一个蒸发器22。
在压缩机12下游布置有截止阀A4。在蒸发器22上游设置膨胀阀AE2。
在该说明书的范围内，在制冷设备10的整个制冷介质回路11中，从压缩机12到外部的热交换器18、到内部的热交换器20并且到蒸发器22的区段被称为初级支路1。
制冷设备10还包括热调节器26(也被称为热气冷凝器或热气冷却器)。在热调节器26上游布置有截止阀A3。在热调节器26下游布置有截止阀A1。此外，在热调节器26下游布置有膨胀阀AE4。
在该说明书的范围内，在制冷设备10的整个制冷介质回路中，从压缩机12到热调节器26、到膨胀阀AE4并且到分支部Ab2的区段被称为次级支路16。次级支路16包括加热支路16.1，加热支路从截止阀A3通过热调节器26延伸到截止阀A1。此外，次级支路16包括再次加热支路或再加热支路16.2，再加热支路可在上游与热调节器26并且在下游与外部的热交换器18流动连接。在此，次级支路16或再加热支路16.2在分支点Ab2处通入初级支路14中。
制冷设备10包括另一蒸发器或冷水机28。冷水机28设置成在流动技术上与蒸发器22并联。例如，冷水机28可以用于冷却车辆的电子部件，但也可以用于在利用至少一个电子部件的废热的情况下实现水热泵功能。在上游，在冷水机28之前连接有膨胀阀AE1。
制冷设备10也可以具有例如实施成高压PTC加热元件的电加热元件30。电加热元件30用作用于被引导到车辆内部空间中的输送空气流L的附加加热器。在此，电加热元件30可以与热调节器26和蒸发器22一起安置在空调设备32中。在此，电加热元件30可以布置成连接在热调节器26之后。
此外，在图1中还可看到止回阀R1和R2。此外，还示出了几个用于获取制冷介质的压力或/和温度的传感器pT1至pT5。应指出的是，在此仅仅示例性地示出传感器的数量及其布置方案。制冷设备10也可以具有更少或更多的传感器。在所示出的示例中，作为传感器，示出了组合的压力/温度传感器pT1至pT5。但同样可设想，将彼此分离的传感器用于测量压力和温度，并且必要时也沿着制冷介质管路空间上彼此分开地布置传感器。
例如，以上提出的阀设备50可以具有或结合截止阀A1和膨胀阀AE4的功能。在此，截止阀A1相应于第二阀装置54，膨胀阀AE4相应于第一阀装置52。这通过包围两个阀A1和AE4的虚线的矩形示出。即，如以上以及描述的那样，阀设备50尤其是设计并设置成，能够在一个阀设备中借助于单独一个执行器实现至少两种不同的阀功能。当然，两个阀A1和AE4在阀设备50中的布置方案的示例仅仅是示例性的，并且显而易见的是，也可以在共用的阀设备中安置其他阀组合。
未详细示出的机动车可以实施成具有以上描述的制冷设备10，该制冷设备具有至少一个以上描述的阀设备50。

Claims (13)

1.一种用于机动车的制冷介质回路的阀设备(50)，该阀设备具有为第一阀功能配设的第一阀装置(52)；
为第二阀功能配设的第二阀装置(54)；
设置成用于为每个阀装置(52、54)调整到不同的切换位置(S1、S2、S3)的调整装置(56)；
设置成用于将调整装置(56)调整到不同的切换位置(S1、S2、S3)中的驱动装置(58)；以及
将调整装置(56)与驱动装置(58)相互连接的转动轴(60)，
其特征在于，
调整装置(56)构造成，借助于调整装置(56)相对于第一阀装置(52)以及相对于第二阀装置(54)的转动(DR)，能在第二阀装置(54)关闭的同时调整第一阀装置(52)的不同开度。
2.根据权利要求1所述的阀设备(50)，其特征在于，第一阀装置(52)是膨胀阀，或者具有膨胀阀的阀功能。
3.根据权利要求1或2所述的阀设备(50)，其特征在于，第二阀装置(54)是截止阀，或者具有截止阀的阀功能。
4.根据上述权利要求中任一项所述的阀设备(50)，其特征在于，调整装置(56)具有至少一个调整元件(52K、54K、55)，所述调整元件构造成球形的或圆形的。
5.根据权利要求4所述的阀设备(50)，其特征在于，调整装置(56)的至少一个调整元件(52K、55)具有能与制冷介质回路流动连接的第一流道区段(52f)，所述第一流道区段具有关于调整装置(56)的转动方向(DR)改变的流动横截面，尤其是具有根据调整装置(56)的转动方向(DR)增大或减小的有效流动横截面。
6.根据权利要求3或4所述的阀设备(50)，其特征在于，调整装置(56)的至少一个调整元件(52k、54k、55)具有能与制冷介质回路流动连接的第二流道区段(54f、54g)，所述第二流道区段具有关于调整装置(56)的转动方向(DR)不变的流动横截面。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的阀设备(50)，其特征在于，阀设备(50)具有膨胀阀(52)和截止阀(54)，其中，为膨胀阀(52)和截止阀(54)配设有相应的球形的调整元件(52k、54k)。
8.根据权利要求4至6中任一项所述的阀设备(50)，其特征在于，阀设备(50)具有膨胀阀功能(52)和截止阀功能(54)，其中，阀设备具有圆形的调整元件(55)，尤其是转动滑块元件。
9.根据权利要求8所述的阀设备(50)，其特征在于，阀设备(50)具有一个与制冷介质回路相连接的输入区段(KI)和两个与制冷介质回路相连接的输出区段(KA)，其中，输出区段(KA)中的一个和输入区段(KI)根据圆形的调整元件(55)的转动位置(S1、S2、S3)相互流动连接。
10.根据权利要求9所述的阀设备(50)，其特征在于，圆形的调整元件(55)具有两个彼此分离的流道区段(52f、54f)，其中，两个流道区段(52f、54f)能与输入区段(KI)流动连接，每个流道区段(52f、54f)能与输出区段(KA)中的仅仅一个流动连接。
11.一种用于机动车的具有热泵功能的制冷设备(10)，其中，制冷设备(10)包括：
与初级支路(14)和次级支路(16)能连接或连接的制冷介质压缩机(12)；
布置在初级支路(14)中的直接或间接作用的外部的热交换器(18)；
布置在初级支路(14)中的蒸发器(22)；
布置在次级支路(16)中的、形成热源的至少另一热交换器(26)，尤其是热调节器；
布置在制冷介质压缩机(12)和外部的热交换器(18)之间的初级支路阀(A4)；
布置在制冷介质压缩机(12)和形成热源的所述另一热交换器(26)，尤其是热调节器之间的次级支路阀(A3)；
其特征在于，
制冷设备(10)具有至少一个根据上述权利要求中任一项所述的阀设备(50、A1、AE4)，所述阀设备布置在初级支路(14)或次级支路(16)中。
12.根据权利要求11所述的制冷设备(10)，其特征在于，阀设备(50)布置在次级支路(16)中并且具有以下阀功能：
在形成热源的另一热交换器(26)，尤其是热调节器和外部的热交换器(18)之间的膨胀阀功能(AE4)；
在形成热源的另一热交换器(26)，尤其是热调节器和蒸发器(22)之间的截止阀功能(A1)。
13.一种机动车，其具有根据权利要求11或12所述的制冷设备(10)。
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