DE102005042448A1

DE102005042448A1 - Expansionsventil

Info

Publication number: DE102005042448A1
Application number: DE102005042448A
Authority: DE
Inventors: Thomas Gerken; Jean-Jacques Robin; Michael Sickelmann; Achim Wiebelt
Original assignee: Behr GmbH and Co KG; Otto Egelhof GmbH and Co KG
Current assignee: Otto Egelhof GmbH and Co KG; Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2005-09-06
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2007-03-08
Also published as: EP1926944A1; WO2007028499A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Expansionsventil für eine Klimaanlage, insbesondere für eine mit CO¶2¶ als Kältemittel betriebene Kälteanlage, mit einem Ventilgehäuse (22), welches eine Zuführöffnung (23) und eine Abführöffnung (26) aufweist, mit einem Expansionsorgan (24), welches die Zuführöffnung (23) oder eine damit verbundene Fluidverbindung (17) mit der Abführöffnung (26) oder einer damit verbundenen Fluidverbindung (18) verbindet, wobei parallel zu dem Expansionsorgan (24) ein Bypassventil (27) vorgesehen ist, wobei an einem Ende (41) des Ventilgehäuses (22) ein Befestigungsabschnitt (42) vorgesehen ist, der die Zuführöffnung (23) und die Abführöffnung (26) gemeinsam in einem die Fluidverbindungen (17, 18) umfassenden Anschlussblock (21) der Kälteanlage (11) fixiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Expansionsventil für eine Kälteanlage, insbesondere für eine mit CO₂ als Kältemittel betriebenen Kälteanlage, mit einem Ventilgehäuse, welches eine Zuführöffnung und eine Abführöffnung aufweist, mit einem Expansionsorgan, welches die Zuführöffnung oder eine damit verbundene Fluidverbindung mit der Abführöffnung oder einer damit verbundenen Fluidverbindung verbindet, wobei parallel zu dem Expansionsorgan ein Bypassventil vorgesehen ist.

Ein solches Expansionsventil ist aus der EP 1 134 467 A1 bekannt. Diesem Expansionsventil wird auf der Hochdruckseite verdichtetes Kältemittel von einem inneren Wärmetauscher über eine Zuführleitung zugeführt. Vom Expansionsventil führt eine Abführleitung zum Innenwärme tauscher bzw. Verdampfer, der der Umgebung Wärme entzieht, wodurch beispielsweise die Kühlung eines Fahrzeuginnenraumes erzielt wird. Die vom inneren Wärmetauscher zum Expansionsventil führende Zuführleitung als auch die vom Expansionsventil zum Innenwärmetauscher abführende Abführleitung wird jeweils über eine Schraubverbindung mit dem Ventilgehäuse verbunden.

Ein solches Expansionsventil weist den Nachteil auf, dass durch die Verwendung eines Gehäuseblocks für die Anschlussstellen der Zuführleitung und Abführleitung zum und vom Expansionsventil ein relativ großer Bauraum benötigt wird. Darüber hinaus kann ein solcher Gehäuseblock, an dem jeweils eine Schraubverbindung für eine Zuführ- und eine Abführleitung vorgesehen ist, nicht in weitere Komponenten der Klimaanlage integriert werden. Die Montagefreundlichkeit und Kompaktheit der einzelnen Komponenten sind jedoch wesentliche Kernforderungen für die Klimaanlage. Darüber hinaus werden sehr strenge gesetzliche Anforderungen an die Dichtigkeit des Systems und zum sicheren Betrieb von Kältemittelanlagen auferlegt. Die Dichtigkeit eines System hängt jedoch in erster Linie von der Anzahl der Verbindungsstellen ab.

Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Expansionsventil zu schaffen, durch welches die Anzahl der Verbindungsstellen zur Kälteanlage reduziert, die Montagefreundlichkeit erhöht und die Kompaktheit verbessert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Expansionsventil gelöst, an welchem an einem Ende des Ventilgehäuses ein Befestigungsabschnitt vorgesehen ist, der die Zuführöffnung und die Abführöffnung gemeinsam in einem die Fluidverbindungen umfassenden Anschlussblock der Kälteanlage fixiert.

Dadurch wird die Anzahl der Anschlüsse beziehungsweise Verbindungsstellen zwischen dem Expansionsventil und der Kälteanlage um eine Verbindungsstelle reduziert. Somit wird bereits dadurch eine Erhöhung der Dichtigkeit des System erzielt. Darüber hinaus weist die Anordnung des Befestigungsabschnittes an einem Ende des Ventilgehäuses den Vor teil auf, dass ein patronenförmiges Ventilgehäuse geschaffen ist, welches eine kompakte Anordnung und leichte Montage ermöglicht, zumal nur eine Verbindungsstelle erforderlich ist, um das Expansionsventil mit einem die Fluidverbindungen aufweisenden Anschlussblock zu verbinden.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Befestigungsabschnitt als Schraubgewinde ausgebildet ist. Somit kann ohne zusätzliche Bauteile eine schnelle und einfache Montage realisiert werden. Das Expansionsventil ist als Einschraubeinheit ausgebildet und kann in einfacher Weise montiert und demontiert beziehungsweise ausgetauscht werden.

An dem anschlussseitigen Ende des Ventilgehäuses sind die Zuführ- und Abführöffnung bevorzugt achsparallel angeordnet. Dadurch wird eine kompakte Bauweise und ein einfacher Aufbau ermöglicht, um eine Anschlussstelle an einem Anschlussblock auszubilden.

Zwischen der Zuführ- und Abführöffnung ist bevorzugt am stirnseitigen Ende des Ventilgehäuses zumindest eine Dichtung vorgesehen. Dadurch ist die Hochdruckseite von der Niederdruckseite getrennt.

Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass am anschlussseitigen Ende des Ventilgehäuses zumindest eine Dichtung zwischen der Zuführöffnung und dem Befestigungsabschnitt vorgesehen ist. Dadurch können die Dichtungen stirnseitig am Ende des Ventilgehäuses vorgesehen sein, wodurch beide Dichtungen innerhalb einer Anschlussstelle zwischen dem Ventilgehäuse und dem Anschlussblock angeordnet sind.

Nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Dichtung zum Abdichten der Zuführöffnung zur Umgebung zwischen dem Befestigungsabschnitt und einem Außenumfang des Ventilgehäuses vorgesehen ist. Diese Dichtung greift an einer äußeren Fläche am Anschlussblock an. Hierbei handelt es sich um eine außenliegende Dichtung, wobei diese Dichtung in einer anderen Ebene vorgesehen ist als die innenliegende Dichtung, welche die Zuführöffnung zur Abführöffnung trennt.

Die Dichtungen können bevorzugt als Schneid-/Klemmkante oder durch einen Zapfen ausgebildet sein, der in eine Nut eingreift, in der zusätzlich noch ein Dichtring vorgesehen sein kann. Die Schneid-/Klemmkante als Dichtung weist den Vorteil auf, dass ohne zusätzliche Bauteile und deren lagerichtigen Positionierung eine einfache Montage des Ventilgehäuses zum Anschlussblock gegeben ist. Alternativ kann der Einsatz des Dichtungsringes vorgesehen sein. Dieser weist den Vorteil auf, dass sich die sogenannten O-Ringe seit langem bewährt haben und das Anzugsmoment gering gehalten werden kann. Zusätzlich ermöglichen die Dichtungsringe flexible Konstruktion durch eine radiale und/oder axiale Anordnung am oder zum Ventilgehäuse und Anschlussblock.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eine Dichtung für die Zuführöffnung zum Abdichten gegenüber der Atmosphäre als auch zumindest eine Dichtung zwischen der Zuführöffnung und der Abführöffnung in einer Ebene am anschlussseitigen Ende des Ventilgehäuses vorgesehen sind. Dadurch können fertigungstechnisch und geometrisch einfache Verhältnisse gegeben sein, um die Dichtungen herzustellen.

Die Zuführöffnung weist nach einer bevorzugten Ausführungsform am anschlussseitigen Ende des Ventilgehäuses wenigstens eine Durchgangsbohrung auf, die nach dem Fixieren des Ventilgehäuses am Anschlussblock durch einen Ringkanal versorgt wird, in den eine Zuführleitung im Anschlussblock mündet. Dadurch kann eine gleichmäßige Druckbeaufschlagung auf die Flächen des Ventilschließgliedes ermöglicht sein. Der Ringkanal kann durch die Dichtungen und einen dazwischenliegenden Bereich am anschlussseitigen Ende des Ventilgehäuses, durch eine ringförmige Vertiefung in einer Anschlussfläche des Anschlussblockes oder durch eine Kombination ausgebildet sein.

Das Ventilgehäuse ist vorzugsweise aus einem ersten und zumindest einem weiteren Gehäuseabschnitt aufgebaut, wobei deren Anschlussstel len gegen die Umgebung abgedichtet sind. Dadurch wird eine einfache Montage der Bauteilkomponenten des Expansionsventils ermöglicht. Ein erster Gehäuseabschnitt, der das anschlussseitige Ende umfasst, kann von hinten mit den einzelnen Bauteilen bestückt werden, so dass anschließend ein einfaches Verschließen ermöglicht wird. Die Anschlussstelle zwischen dem ersten und zumindest einem weiteren Gehäuseabschnitt wird bevorzugt durch eine Schweißverbindung hermetisch geschlossen.

Das mehrteilige Gehäuse weist bevorzugt zwischen dem ersten und zumindest einem weiteren Gehäuseabschnitt ein Gewinde auf. Dadurch kann eine schnelle Montage und eine Feineinstellung einer Rückstelleinrichtung für das Bypassventil in einfacher Weise ermöglicht sein, bevor das Gehäuse gegen die Atmosphäre abgedichtet wird.

Das Ventilgehäuse weist bevorzugt an einem anschlussseitigen Ende gegenüberliegenden Ende einen Flächenabschnitt zur Montage und Demontage des Expansionsventils mit einem Werkzeug auf. Dieser Flächenabschnitt dient zum Ansetzen eines Werkzeuges, damit die Montage erleichtert und bevorzugt ein minimal notwendiges Anzugsdrehmoment aufgebracht wird. Gleichzeitig kann durch das Aufbringen eines geforderten Anzugdrehmomentes sichergestellt werden, dass die Dichtigkeit des Systems gegeben ist. Darüber hinaus wird durch einen solchen Flächenabschnitt die Demontage und der Austausch eines Expansionsventil erleichtert.

Das Expansionsventil weist bevorzugt in dem Ventilgehäuse am anschlussseitigen Ende in Strömungsrichtung gesehen nach der Zuführöffnung einen Aufnahmeabschnitt für einen Filter auf. Durch den Einsatz eines Filters kann die Lebensdauer des Ventils erhöht werden. Der Filter kann in einfacher Weise in diesen Aufnahmeabschnitt eingesetzt sein. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Filter in Strömungsrichtung gesehen vor der Zuführöffnung in einem dafür vorgesehenen Aufnahmeabschnitt angeordnet ist und die Dichtungen entsprechend an den Aufnahmeabschnitt angepasst angeordnet sind.

In dem Ventilgehäuse ist bevorzugt zwischen der Zuführöffnung und Abführöffnung parallel zum Ventilschließglied ein Expansionsorgan vorgesehen, welches mit einem vorbestimmten Strömungsquerschnitt die Zuführöffnung und Abführöffnung miteinander verbindet. Dadurch wird bei einem Kompressorbetrieb ein Kältemittelstrom von der Hochdruck- zur Niederdruckseite zugelassen. Das Expansionsorgan kann einen konstanten oder variablen Strömungsquerschnitt aufweisen.

Nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Befestigungsabschnitt als Flansch ausgebildet ist. Dieser Flansch ist bevorzugt an dem Gehäuse angeordnet, wodurch über eine Schraubverbindung eine einfache und sichere Verbindung zum Anschlussblock ermöglicht ist. Gleichzeitig kann vorgesehen sein, dass ein Teil des patronenförmigen Ventilgehäuses in den Anschlussblock hineinragt um eine Verbindung zwischen der Zuführleitung und der gegenüberliegenden Zuführöffnung als auch Abführöffnung und der zugeordneten Abführleitung zu ermöglichen.

Nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung des Befestigungsabschnitts ist vorgesehen, dass das Ventilgehäuse vollständig in einem Anschlussblock einsetzbar ist und an einem dem stirnseitigen Ende gegenüberliegenden Ende mit einer lösbaren Arretierung fixiert ist. Dadurch ist wiederum eine Verbindungsstelle zwischen dem Anschlussblock und dem Expansionsventil geschaffen, um die Dichtigkeit des Systems zu erhöhen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Anschlussblock separat in einer Kälteanlage vorgesehen oder als Abschnitt oder Teil einer Systemkomponente der Kälteanlage ausgebildet ist. Beispielsweise kann der Anschlussblock Teil eines Verdampfers oder eines Anschlussflansches von Verbindungsleitungen zwischen dem Verdampfer und dem inneren Wärmetauscher ausgebildet sein.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnun gen dargestellten Beispiele 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 Eine schematische vergrößerte Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Expansionsventils in einer schematisch dargestellten Kälteanlage,
2 eine schematische Darstellung eines Anschlussblockes mit einer Zu- und Abführleitung sowie einem erfindungsgemäßen Expansionsventil,
3a bis c schematische Darstellungen eines erfindungsgemäßen Expansionsventil mit alternativen Ausführungsformen zur Anordnung von Dichtungen und
4a bis c schematische Darstellungen von verschiedenen Befestigungsabschnitten des erfindungsgemäßen Expansionsventil zum Anschluss an einem Anschlussblock.
In 1 ist ein Kältemittelkreislauf 11 dargestellt, der bevorzugt mit CO₂ als Kältemittel betrieben wird. Ein Kompressor 12 führt verdichtetes Kältemittel hochdruckseitig einem Außenwärmetauscher 14 zu. Dieser steht mit der Umgebung in Verbindung und gibt Wärme nach außen ab. Diesem nachgeschalten ist ein innerer Wärmetauscher 15, der das Kältemittel hochdruckseitig einem erfindungsgemäßen Expansionsventil 16 über eine Zuführleitung 17 zuführt. Vor dem Expansionsventil 16 liegt hochdruckseitig ein Eingangsdruck an, der beispielsweise im Sommer 120 und im Winter bis zu 70 bar betragen kann. Das Kältemittel durchströmt das Expansionsventil 16 und gelangt zur Niederdruckseite. Ausgangsseitig weist das Expansionsventil 16 Drücke z. B. kleiner 60 bar auf. Über eine Abführleitung 18 gelangt das durch die Druckentspannung abgeführte Kältemittel in einen Verdampfer 19 und entzieht der Umgebung Wärme, wodurch die Kühlung beispielsweise eines Fahrzeuginnenraumes erzielt wird. Dem Verdampfer 19 ist beispielsweise ein Sammler 20 nachgeschalten. Das dampfförmige Kältemittel durchströmt anschließend den inneren Wärmetauscher 15 und gelangt zum Kompressor 12.
In 1 ist eine schematisch vergrößerte Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Expansionsventils 16 dargestellt, welches an einem Anschlussblock 21 befestigt ist. Der Anschlussblock 21 kann als separates Bauteil oder als Teil eines Verdampfers 19 sowie als Teil oder Bestandteil einer anderen Komponente der Klimaanlage 11 ausgebildet sein.
In einem Ventilgehäuse 22 des Expansionsventils 16 ist eine Zuführöffnung 23 vorgesehen, die zu einem Expansionsorgan 24 führt und die Zuführöffnung 23 durch eine vorbestimmte Querschnittsöffnung mit einer Abführöffnung 26 verbindet. Parallel zum Expansionsorgan 24 ist ein Bypassventil 27 vorgesehen, welches mit einem Druckraum 28 in Verbindung steht. Das Bypassventil 27 umfasst ein Ventilschließglied 30 mit einem beispielsweise kugel- oder kegelförmigen Schließkörper, der in einem Ventilsitz in einer Schließposition eine Durchgangsöffnung 31 schließt. Das Ventilschließglied 30 wird durch eine Rückstelleinrichtung 33 in einer Schließposition gehalten. Die Rückstelleinrichtung 33 ist beispielsweise durch ein Federelement 34 wie beispielsweise eine Schraubdruckfeder ausgebildet. Die Rückstelleinrichtung 33 umfasst des Weiteren einen Balg 36 oder eine Membran mit einem Federelement, wie dies in der DE 100 12 714 A1 beschrieben ist, auf die vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Zur Anpassung des Expansionsventils 16 an die Kälteanlage wird der Öffnungsquerschnitt des Expansionsorgans 24 ausgelegt, so dass bei einem Kompressorbetrieb ein Grundmassestrom die Kälteanlage durchströmen kann. Das Bypassventil 27 öffnet erst ab dem Überschreiten eines einstellbaren oder vorgesehenes Wertes des Hochdruckes, um einen Überdruck abzubauen.
Das Ventilgehäuse 22 des Expansionsventils 16 weist an einem zum Anschlussblock 21 weisenden anschlussseitigen Ende 41 einen Befestigungsabschnitt 42 auf, über den das Ventilgehäuse 22 zum Anschluss block 21 fixiert ist. Bevorzugt ist der Befestigungsabschnitt 42 als ein Schraubgewinde ausgebildet, so dass eine einfache Montage und Demontage ermöglicht ist. Die Ausgestaltung des Befestigungsabschnitts 42 am Ventilgehäuse 22, durch welche die Zuführöffnung 23 und Abführöffnung 26 gemeinsam zur Zuführleitung 17 und Abführleitung 18 positioniert werden, weist den Vorteil auf, dass nur eine Anschlussstelle beziehungsweise Verbindungsstelle erforderlich ist, wodurch die Dichtigkeit der Kälteanlage 11 erhöht ist.
Zur einfachen Montage und Ausgestaltung des Ventilgehäuses 22, insbesondere in Form einer Patrone ist vorgesehen, dass die Zuführöffnung 23 und Abführöffnung 26 achsparallel am anschlussseitigen Ende 41 des Ventilgehäuses 22 vorgesehen sind. Zur Trennung der Hochdruckseite von der Niederdruckseite als auch zur Abdichtung der Hochdruckseite zur Umgebung ist am stirnseitigen Ende 41 des Ventilgehäuses 22 eine Dichtung 44 vorgesehen. Zur Trennung der Hochdruckseite zur Atmosphäre ist am stirnseitigen Ende 41 eine Dichtung 45. Die Dichtungen 44, 45 sind bevorzugt ringförmig ausgebildet. Diese verlaufen beispielsweise gemäß 1 koaxial zueinander, wodurch zwischen dem Anschlussblock 21 und der Zuführöffnung 23 des Ventilgehäuses 22 ein Ringkanal 46 ausgebildet ist. Dadurch kann das verdichtete Kältemittel sich gleichmäßig im Ringkanal 46 verteilen und durch eine oder mehrere Durchbrechungen, die die Zuführöffnung 23 bilden, in den Druckraum 28 gelangen.
Die Dichtungen 44, 45 sind beispielsweise als Schneid-/Klemmkante ausgebildet und liegen bei der in 1 dargestellten Ausführungsform bevorzugt in einer Ebene. Beim Befestigen des Ventilgehäuse 22 im Anschlussblock 21 greifen diese Dichtungen 44, 45 an einer Anlagefläche 48 des Anschlussblockes 21 an oder graben sich zumindest teilweise in diese ein, um eine dichte Anordnung zu schaffen. Durch die Anbringung der Dichtungen 44, 45 am anschlussseitigen Ende 41 des Ventilgehäuses 22 liegenn die Dichtungen 44, 45 innerhalb der Verbindungsstelle. Alternativ zur dargestellten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass zwischen der Dichtung 44, welche die Hochdruckseite von der Niederdruckseite trennt, und Dichtung 45, welche die Hochdruckseite zur Um gebung trennt, eine gestufte Anordnung vorgesehen ist, so dass diese Dichtungen 44, 45 in unterschiedlichen Ebenen liegen, jedoch gemeinsam beim Befestigen des Expansionsventils 16 zum Anschlussblock 21 ihre Dichtwirkung erzielen. Des Weiteren kann alternativ vorgesehen sein, dass anstelle der Schneid-/Klemmkanten O-Ring-Dichtungen vorgesehen sind, welche beispielsweise in Vertiefungen der Anlagefläche 48 eingelegt sind, bevor das Ventilgehäuse 22 zum Anschlussblock 21 befestigt wird. Weitere Anordnungen und Ausgestaltungen der Dichtungen sind ebenfalls möglich.
Im Ausführungsbeispiel ist das Ventilgehäuse 22 mehrteilig ausgebildet und weist einen ersten Gehäuseabschnitt 51 und einen weiteren Gehäuseabschnitt 52 auf. An dem ersten Gehäuseabschnitt 51 sind am stirnseitigen Ende unmittelbar die Dichtungen 44, 45 angeformt sowie der Befestigungsabschnitt 42. Gleichzeitig umfasst der erste Gehäuseabschnitt 51 einen Aufnahmeabschnitt 54 für einen Filter 56, der in diesen Abschnitt 54 eingesetzt werden kann. Dieser Aufnahmeabschnitt 54 kann auch außen liegend ausgebildet sein, so dass vor dem Befestigen des Expansionsventils 16 am Anschlussblock 21 der Filter 56 eingelegt und positioniert wird.
An einem Außenumfang 57 nahe dem Befestigungsabschnitt 42 des ersten Gehäuseabschnittes 51 kann alternativ eine Dichtung 45 vorgesehen sein, welche an einer Stirnseite 59 des Anschlussblockes 21 angreift. Somit ist eine äußere Dichtung gebildet anstelle zur inneren Dichtung 44 oder zusätzlich zur Dichtung 45 zwischen der Zuführöffnung 23 und dem Befestigungsabschnitt 42.
Der erste und weitere Gehäuseabschnitt 51, 52 sind bevorzugt über eine Schraubverbindung zueinander gehalten. Bevor diese Schraubverbindung durch eine Schweißnaht hermetisch abgedichtet wird, kann eine Einjustierung erfolgen. Im weiteren Gehäuseabschnitt 52 kann zusätzlich ein Deckel 61 vorgesehen sein. Alternativ kann der Deckel 61 auch einstückig mit dem weiteren Gehäuseabschnitt 52 verbunden sein. Dem anschlussseitigen Ende 41 gegenüber liegend ist am Ventilgehäuse 22 ein Flächenabschnitt 63 vorgesehen, der den Angriff eines Werkzeug für die Montage und Demontage ermöglicht. Dadurch kann die Handhabung erleichtert werden und das erforderliche Anzugsmoment aufgebracht werden. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass eine dichte Verbindungsstelle geschaffen ist, da die Dichtungen 44, 45 mit einer notwendigen Anpresskraft beaufschlagt sind, um die Abdichtwirkung zu erzielen.
Das erfindungsgemäße Expansionsventil 16 gemäß 1 ist als Einschraubeinheit mit einem einzigen Befestigungsabschnitt 42 ausgebildet. Alternativ kann ebenso auch vorgesehen sein, dass beispielsweise zwei getrennte Befestigungsabschnitte vorgesehen sind, wobei ein erster Befestigungsabschnitt der Abführöffnung 26 und ein zweiter Befestigungsabschnitt der Zuführöffnung 23 zugeordnet sein kann und dennoch nur eine Verbindungsstelle zum Anschlussblock 21 geschaffen ist.
Das Expansionsventil 16 kann beispielsweise unmittelbar in einem Verdampfer oder einem weiteren Bauteil der Klimaanlage 11 befestigt und integriert sein. Eine solche Integration am Verdampfer 19 kann beispielsweise in der Art erfolgen, dass ein zusätzlicher Block in oder an einem Einspritzrohr des Verdampfers 19 angelötet ist. In dieses Einspritzrohr wird anschließend das Expansionsventil 16 als Patrone eingeschraubt. Bei diesem Ausführungsbeispiel, wie auch bei den weiteren, kann zusätzlich auch eine Niederdruckberstscheibe eingebaut werden.
In 2 ist schematisch ein Anschlussblock 21 dargestellt, der das erfindungsgemäße Expansionsventil 16 aufnimmt. An dem Anschlussblock 21 ist bspw. über eine Flanschverbindung 66 eine Zuführleitung 17 mit dem Anschlussblock 21 verbunden. Niederdruckseitig ist bspw. eine Abführleitung 18 angelötet. Die Anordnung von Zuführleitung zur Abführleitung 18 ist nur beispielhaft. Durch die strichliniert angeordnete Abführleitung 18 ist eine alternative Ausführungsform zur Anordnung dargestellt. Alternativ zur Flanschverbindung 66 der Zuführleitung 17 kann auch eine Lötverbindung oder dergleichen vorgesehen sein. Die in 2 beschriebene Zuführleitung 17 und Abführleitung 18 kann auch in vertauschter Weise im Anschlussbock 21 fixiert sein.
In den 3a bis c sind weitere alternativen Ausführungsbeispiele zur Anordnung von Dichtungen 44, 45 zu 1 dargestellt. Bei der in 3 dargestellten Anordnung ist am stirnseitigen Ende 41 des Expansionsventils 16 eine Dichtung 44 vorgesehen, die als Schneidkante oder Dichtring ausgebildet ist. Diese Dichtung 44 wirkt in axialer Richtung. Zwischen der Umgebung und einem innen liegenden stirnseitigen Ende 41 des Expansionsventils 16 ist eine Dichtung 45 vorgesehen. Diese Dichtung 45 wirkt in radialer Richtung. Bevorzugt sind Dichtungsringe eingesetzt. Durch diese Anordnung können die Zuführöffnung 23 und die Abführöffnung 26 beide am stirnseitigen Ende 41 liegen oder um 90° versetzt zueinander angeordnet sein, so dass die Zuführöffnung 23 an einer Umfangswand des Ventilgehäuses 22 vorgesehen ist. Die Strömungsrichtungen sind durch die Pfeile gekennzeichnet.
In 3b ist das stirnseitige Ende gestuft ausgebildet, so dass die Zuführöffnung 23 in einer getrennten Ebene zur Abführöffnung 26 liegt. Bspw. kann die Abdichtung zwischen Zuführöffnung 23 und Abführöffnung 26 gemäß der Darstellung als radiale Dichtung 44 vorgesehen sein. Ebenfalls ist stirnseitig eine axiale Dichtung möglich. Die Dichtung 45 ist benachbart zur Zuführöffnung 23 als axial wirkende Dichtung vorgesehen. Diese kann auch benachbart in radialer Richtung wirken. Die Pfeile zeigen die Strömungsrichtungen für die Zuführung und Abführung des Kältemittels.
Eine weitere alternative Ausgestaltung eines stirnseitigen Ende 41 des Ventilgehäuses 22 des Expansionsventils 16 ist die in 3c dargestellte gestufte Anordnung. Bspw. ist die Dichtung 44 radial wirkend angeordnet und die Dichtung 45 axial wirkend vorgesehen. Eine beliebige Vertauschung als auch nur eine radiale oder nur axiale wirkende Anordnung ist ebenfalls möglich. Dazwischenliegend können die Zuführöffnung 23 und Abführöffnung 26 axial als auch radial ausgerichtet vorgesehen sein.
In den 4a bis c sind beispielhaft Ausführungsformen zur Befestigung des Expansionsventils 16 über nur eine Verbindungsstelle mit einem Anschlussblock 21 vorgesehen. In 4a weist das stirnseitige Ende 41 einen Zapfen 67 auf, der bspw. in eine Bohrung der Abführöffnung 16 eingreift und eine Vorzentrierung oder zusätzliche Zentrierung des Ventilgehäuses 22 zum Anschlussblock 21 ermöglicht. Der Zapfen 67 umfasst gleichzeitig die Abführöffnung 26. An einem Abschnitt 68 ist die Zuführöffnung 23 vorgesehen.
In 4b ist die Anordnung des Expansionsventils 16 über eine Flanschverbindung 71 zum Anschlussblock 21 vorgesehen. Ein Flansch 72 liegt bündig an eine Stirnseite 59 des Anschlussblocks 21 an und wird über eine Schraubverbindung fixiert. Das stirnseitige Ende 41 des Ventilgehäuses 22 kann bündig zur Stirnseite 59 angeordnet sein oder gemäß dem Ausführungsbeispiel in eine Vertiefung eingreifen. Das stirnseitige Ende 41 des Expansionsventils 16 in 4b entspricht bspw. bezüglich der Anordnung der Zuführ- und Abführöffnung 23, 26 der Ausführungsform gemäß 1. Alternativ kann das stirnseitige Ende 41 auch gestuft ausgebildet sein und eine Anordnung gemäß den 3a bis c umfassen.
In 4c ist eine weitere alternative Ausführungsform zur Anordnung eines Expansionsventils 16 zum Anschlussblock 21 dargestellt. Das Ventilgehäuse 22 ist vollständig in den Anschlussblock 21 eingesetzt. Über eine lösbare Arretierung 74 ist das Ventilgehäuse zum Anschlussblock 21 fixiert. Die Anschlüsse für die Zuführöffnung 23 und Abführöffnung 28 kann gemäß der Prinzipdarstellung ausgebildet sein oder die vorbeschriebenen Varianten umfassen.

Claims

Expansionsventil für eine Klimaanlage, insbesondere für eine mit CO₂ als Kältemittel betriebene Kälteanlage, mit einem Ventilgehäuse (22), welches eine Zuführöffnung (23) und eine Abführöffnung (26) aufweist, mit einem Expansionsorgan (24), welches die Zuführöffnung (23) oder eine damit verbundene Fluidverbindung (17) mit der Abführöffnung (26) oder einer damit verbundenen Fluidverbindung (18) verbindet, wobei parallel zu dem Expansionsorgan (24) ein Bypassventil (27) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende (41) des Ventilgehäuses (22) ein Befestigungsabschnitt (42) vorgesehen ist, der die Zuführöffnung (23) und die Abführöffnung (26) gemeinsam in einem die Fluidverbindungen (17, 18) umfassenden Anschlussblock (21) der Kälteanlage (11) fixiert.
Expansionsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (42) als Schraubgewinde ausgebildet ist.
Expansionsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- und Abführöffnung (23, 26) achsparallel im Ventilgehäuse (22) am anschlussseitigen Ende (41) des Ventilgehäuses (22) angeordnet sind.
Expansionsventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am stirnseitigen Ende (41) des Ventilgehäuses (22) zwischen der Zuführöffnung (23) und der Abführöffnung (26) zumindest eine Dichtung (44) vorgesehen ist.
Expansionsventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am anschlussseitigen Ende (41) des Ventilgehäuses (22) eine Dichtung (45) zwischen der Zuführöffnung (23) und dem Befestigungsabschnitt (42) vorgesehen ist.
Expansionsventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Befestigungsabschnitt (42) und einem Außenumfang (57) am Ventilgehäuse (22) eine Dichtung (45) vorgesehen ist, die an einer äußeren Fläche (59) des Anschlussblockes (21) angreift.
Expansionsventil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen (45) als Schneid-/Klemmkante oder als eine Dichtung in Form eines Zapfens und einer Nut ausgebildet sind.
Expansionsventil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen (44, 45) als Dichtring ausgebildet sind, die radial oder axial am Anschlussblock (21) angreifen.
Expansionsventil nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die als Schneid-/Klemmkante ausgebildeten Dichtungen (44, 45) in einer Ebene am anschlussseitigen Ende (41) des Ven tilgehäuses (22) vorgesehen sind.
Expansionsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführöffnung (23) am anschlussseitigen Ende (41) des Ventilgehäuses (22) wenigstens eine Durchgangsbohrung aufweist, die nach dem Fixieren des Ventilgehäuses (22) zum Anschlussblock (21) durch einen Ringkanal (46) in Verbindung steht, in den eine Zuführleitung (17) im Anschlussblock (21) mündet.
Expansionsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (22) zumindest einen ersten und einen weiteren Gehäuseabschnitt (51, 52) aufweist, deren Anschlussstellen gegen die Umgebung abgedichtet sind.
Expansionsventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zumindest eine weitere Gehäuseabschnitt (51, 52) durch ein Gewinde miteinander in Verbindung stehen.
Expansionsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem dem anschlussseitigen Ende (41) gegenüberliegenden Ende ein Flächenabschnitt (63) zur Montage und Demontage des Ventilgehäuses (22) mit einem Werkzeug vorgesehen ist.
Expansionsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ventilgehäuse (22) am anschlussseitigen Ende (42) in Strömungsrichtung nach der Zuführöffnung (23) einen Aufnahmeabschnitt (54) für einen Filter (56) aufweist.
Expansionsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das parallel zum Ventilschließglied (30) angeordnete Expansionsorgan (24) mit einem konstanten oder variablen Öffnungsquerschnitt die Zuführöffnung (23) mit der Abführöff nung (26) verbindet.
Expansionsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (42) als Flansch (72) ausgebildet ist.
Expansionsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (22) vollständig in einem Anschlussblock (21) einsetzbar ist und dem stirnseitigen Ende (41) ein Befestigungsabschnitt (42) aufweist, der als separat an dem Anschlussblock (21) oder Ventilgehäuse (22) angreifende Arretierung (74) ausgebildet ist.
Expansionsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussblock (21) separat in einer Kälteanlage (11) vorgesehen oder als Abschnitt einer Systemkomponente der Kälteanlage (11) ausgebildet ist.