DE102006001142B3 - Air conditioning circuit control valve has a resilient axially sliding actuator with radial holes by which refrigerant may flow through bores in the housing according to its axial position - Google Patents

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Abstract

The valve (1) has a sliding actuator (18) which has a flexible tubular construction and opposing holes (21) which cooperates with bores (22) in the housing (15) so that electromagnetic action (6,12) opens or closes the flow path to control the critical operation of the carbon dioxide refrigerant.

Description

Die Erfindung betrifft ein Längsschieberventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a longitudinal slide valve according to the preamble of claim 1.

Stand der Technikwas standing of the technique

Für bestimmte Anwendungsfälle, wie z. B. bei Klimaanlagen mit dem Kältemittel R 744, werden angesteuerte Regelventile benötigt, die gleichzeitig gute regelungstechnische Eigenschaften und eine sehr gute Abdichtung für bestimmte Betriebspunkte aufweisen. R 744 ist die Bezeichnung für ein Kältemittel auf der Basis von CO2. Das Kältemittel R 744 verhält sich, abgesehen von Kurzzeiteffekten umweltneutral, es weist ein sehr geringes Ozonabbaupotential bezüglich der Erdatmosphäre aus und zeichnet sich durch ein sehr geringes Treibhauspotential aus.For certain applications, such. As in air conditioning systems with the refrigerant R 744, controlled control valves are needed, which have both good control properties and a very good seal for certain operating points. R 744 is the name for a refrigerant based on CO 2 . Apart from short-term effects, the R 744 refrigerant is environmentally neutral, has a very low ozone depletion potential with respect to the Earth's atmosphere and is characterized by a very low global warming potential.

Regelventile werden als Flach-, Dreh-, und Längsschieberventile ausgeführt, die ein gutes Regelverhalten aufweisen. Sie sind in der Lage, hohe Drücke und große Volumenströme bei kleinem Bauvolumen und mit relativ geringem Aufwand zu bewältigen. Nachteilig ist jedoch, dass sie auf Grund von unvermeidbaren Spalten zwischen dem Kolbenschieber und dem Führungszylinder des Ventils hohe Leckageströme aufweisen, die abgeführt werden müssen. Um der Forderung nach geringster Leckage nachkommen zu können, werden in einem transkritischen R 744 Klimakreislauf häufig reine Sitzventile oder kombinierte Schiebersitzventile projektiert, da mit reinen Schieberventilen Forderungen nach geringster interner Leckage für diese Anwendung unerreichbar scheinen.control valves be used as flat, rotary and longitudinal slide valves executed which have a good control behavior. They are capable of high pressures and size flow rates to cope with a small volume of construction and with relatively little effort. The disadvantage, however, is that they are due to unavoidable columns between the piston valve and the guide cylinder of the valve high leakage currents have that dissipated Need to become. In order to be able to meet the demand for the least leakage, be in a transcritical R 744 climate cycle often pure seat valves or Combined slide seat valves designed, as with pure slide valves Demands for lowest internal leakage for this application unattainable seem to be.

DE 103 05 947 A1 zeigt ein Schieberventil als Expansionsorgan zur Regelung des transkritischen Bereiches einer Klimaanlage mit dem Kältemittel R 744, welches unvermeidbar durch interne Leckage charakterisiert ist. DE 103 05 947 A1 shows a spool valve as an expansion device for controlling the trans-critical range of an air conditioner with the refrigerant R 744, which is inevitably characterized by internal leakage.

DE 34 46 384 C2 beschreibt ein Flachschieberventil als Schaltventil, wobei ein Fluidstrom mit Hilfe eines kippenden Rohres zwischen zwei Anschlüssen geschaltet wird. Das Kipprohr wird mittels eines Flachschiebers betätigt. DE 34 46 384 C2 describes a flat slide valve as a switching valve, wherein a fluid flow is switched by means of a tilting tube between two terminals. The tilting tube is actuated by means of a flat slide.

DE 40 27 610 C2 offenbart ein Schaltventil mit einem zweiteiligen ebenen Ventilschieber, bei dem die beiden Teile elastomer gegeneinander abgedichtet sind. Der Schieber wird zwischen zwei Dichtflächen bewegt. DE 40 27 610 C2 discloses a switching valve with a two-part planar valve spool, in which the two parts are elastomerically sealed from each other. The slider is moved between two sealing surfaces.

DE 38 20 525 C2 zeigt einen Luftverteiler mit einem als verschiebbare Folie gestalteten Flachschieber, der seitlich zu seiner Anströmrichtung gelagert ist. Die Folie wird mit erheblichem Spiel geführt. DE 38 20 525 C2 shows an air distributor with a slide designed as a flat slide, which is mounted laterally to its direction of flow. The foil is passed with considerable play.

DE 43 04 440 B4 zeigt ein Ventil mit zwei Gehäuseteilen, das zwei Öffnungen für die Zu- und Ableitungen eines Fluids aufweist. Quer zur Strömungsrichtung des Fluids wird ein dünner Folienschieber in Form einer Platte bewegt. Der Plattenschieber weist quer zur Durchströmrichtung des Fluids Durchlassöffnungen für den Durchlass oder die Sperrung des Fluids auf. Der Folienschieber ist mit einem zusätzlichen Distanzstück in einer Ebene mit dem Schieber zwischen den beiden Gehäuseteilen angeordnet. DE 43 04 440 B4 shows a valve with two housing parts, which has two openings for the supply and discharge of a fluid. A thin foil slide in the form of a plate is moved transversely to the flow direction of the fluid. The valve spool has through openings for the passage or blocking of the fluid transversely to the direction of flow of the fluid. The foil slide is arranged with an additional spacer in a plane with the slider between the two housing parts.

DE 44 16 056 C2 zeigt ein Schieberventil mit einem in Axialrichtung beweglichen flachen Folienschieber, der als dünnes Blech ausgeführt ist. Je nach angefahrener Schieberposition werden ein oder mehre re druckbeaufschlagte Zu- bzw. Abflüsse durch Schaltabschnitte auf dem Flachschieber teilweise oder ganz freigegeben. DE 44 16 056 C2 shows a slide valve with an axially movable flat foil slide, which is designed as a thin sheet. Depending on the approached slide position one or more re pressurized inflows and outflows are released by switching sections on the slide valve partially or completely.

DE 35 34 460 A1 zeigt ein Hochdruckventil mit einem Kanal, in dem ein seitlicher Einlass mündet und der einen axial über den Einlass verschiebbarem Ventilschieber enthält. Zur besseren Abdichtung bei hohem Mediendrücken weist der Schieber einen einstückig angeformten rohrförmigen Abschnitt auf, der radial gegen die Wand des Kanals drückt. Die Dichtwirkung wird dabei druckabhängig vergrößert. DE 35 34 460 A1 shows a high-pressure valve with a channel in which opens a side inlet and containing an axially displaceable over the inlet valve spool. For better sealing at high media pressures, the slider has an integrally molded tubular portion which presses radially against the wall of the channel. The sealing effect is thereby increased pressure-dependent.

Aufgabenstellungtask

Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, ein Längsschieberventil in nahezu leckagefreier Ausführung anzugeben, das gegenüber dem bekannten Anordnungen ein verbessertes Regelverhalten aufweist und auch für den Einsatz im Hochdruckbereich und insbesondere in transkritischen R 744 Klimakreisläufen geeignet ist. Die Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.Of the Invention is based on the task, a longitudinal slide valve in almost leak-free design indicate that opposite the known arrangements having an improved control behavior and also for the use in the high pressure range and in particular in transcritical R 744 air conditioning circuits suitable is. The task is combined with the generic term solved by the characterizing features of claim 1.

Das erfindungsgemäße Schieberventil vereint zwei positive Eigenschaften: Die Vermeidung einer inneren Leckage im geschlossenen Zustand der Anschlussöffnungen und gleichzeitig ein verbessertes Regelverhalten durch die weitgehend freie Gestaltbarkeit von Durchfluss – Hub – Kennlinien. Hierzu bedarf es keines zusätzlichen Sitzkörpers. Mit Hilfe eines elastisch federnd radial nachgebenden Steuerschiebers werden Anschlüsse für einen oder mehrere Zu- bzw. Abflüsse gegeneinander abgedichtet. Für die Abdichtung wird zusätzlich zum Spalt geringer Höhe die radiale Kraftkomponente der Druckdifferenz zwischen Zulaufdruck und Ablaufdruck verwendet, welche die dünne Wandung des rohrförmigen Schiebers radial gegen die Wandung der Ventilhülse drückt und dort angeordnete druckbelastete Anschlussöffnungen abdichtet, ohne Druckdifferenz bleibt ein Spalt mit Fluid, der größer als zulässig ist, wenn die Leckageanforderungen erfüllt werden sollen.The slide valve according to the invention combines two positive qualities: the avoidance of an inner Leakage in the closed state of the connection openings and at the same time improved control behavior through the largely free configurability of flow - stroke characteristics. This does not require any additional Seat body. With the help of an elastically resilient radially yielding spool become connections for one or several inflows or outflows sealed against each other. For the seal will be additional to the gap of low height the radial force component of the pressure difference between inlet pressure and drain pressure is used, which is the thin wall of the tubular slider radially presses against the wall of the valve sleeve and there arranged pressure-loaded connection openings seals, without pressure difference remains a gap with fluid larger than permissible is if the leakage requirements are to be met.

Durch die anliegende Druckdifferenz wird ein anliegendes Spalt maß zwischen Hülse und Schieber verringert. Diese Kraftwirkung dichtet die Anschlussöffnungen gegeneinander ab, indem die elastische Wandung des Schiebers an die Innenwand der Bohrung der Ventilhülse gedrückt wird und dort dicht anliegt. Die notwendige elastische Nachgiebigkeit des Steuerorgans wird durch eine geeignete Abstimmung der Geometrie und der Wahl der Werkstoffe ausgelegt, wobei die Auslegung auch derart erfolgen kann, dass das Ventil nur aufgrund seiner eigenen Elastizität abdichtet. In radialer Richtung erfolgt ein selbständiger Ventilspielausgleich durch die am Ventil anliegende Druckdifferenz. By the applied pressure difference is an applied gap measure between Sleeve and Slider reduced. This force seals the connection openings against each other, by the elastic wall of the slider the inner wall of the bore of the valve sleeve is pressed and tightly rests there. The necessary elastic compliance of the controller is by a suitable coordination of the geometry and the choice of materials The design may also be such that the Valve seals only due to its own elasticity. In the radial direction is an independent Valve clearance compensation by the pressure difference applied to the valve.

Der Schieber oder das Ventilgehäuse weist eine gestaltbare Öffnungskontur zum Durchfluss des Fluids auf. Dies ermöglicht eine nahezu beliebige Anpassung des Durchflusses an die Hubkennlinie der Betätigungseinrichtung. Durch die rohrförmige Ausführung ist kein Distanzstück oder eine Abdichtung zwischen ebenen Folien notwendig. Prinzipiell kann jede Rohrform verwendet werden, vorzugsweise jedoch Rundrohre oder solche mit verundetem Querschnitt.Of the Slide or the valve body has a shapable opening contour to the flow of the fluid. This allows almost any Adjustment of the flow to the stroke characteristic of the actuator. Through the tubular execution is not a spacer or a seal between flat films necessary. in principle Any tube shape can be used, but preferably round tubes or those with rounded cross section.

In einer vorteilhaften Ausführung umfasst der Steuerschieber eine dünnwandige elastische Folie. Ein solcher Rohrfolienschieber weist in Axialrichtung die notwendige Steifigkeit für die Verstellung des Schiebers in dieser Richtung auf, bei gleichzeitiger elastischer Verformbarkeit in radialer Richtung. Damit die Steueröffnung den radialen Zu- oder Abfluss freigeben kann, müssen sich beide Öffnungen unmittelbar übereinander befinden. Hierzu ist vorteilhaft eine ringförmige Nut oder ein Sicherungselement gegen eine Verdrehung des Schiebers vorgesehen.In an advantageous embodiment the spool comprises a thin-walled elastic film. One such a tubular film slide has the necessary in the axial direction Stiffness for the adjustment of the slider in this direction, while elastic Deformability in the radial direction. So that the control opening the can release radial inflow or outflow, both openings must directly above each other are located. For this purpose, an annular groove or a securing element is advantageous provided against a rotation of the slider.

Eine solche Verdrehsicherung kann sowohl mittels eines Führungsstiftes im Gehäuse realisiert werden, oder indem sie mit einem Stößel des Betätigungselementes kombiniert wird oder als Teil des Schiebers ausgeführt ist.A such rotation can both by means of a guide pin in the case be realized, or by combining with a plunger of the actuating element is executed or as part of the slider.

Die Umwandung des Schiebers kann in einer vorteilhaften Weise ausschließlich aus dem Folienmaterial bestehen. Der Schieber ist innen hohl ausgeführt. Bei geöffneter Ventilstellung erfolgt der Durchflussweg vom Inneren des Schiebers zu der radialen Öffnung im Schieber und von dort zur Öffnung in der Ventilhülse. Die Stirnseiten des Schiebers hierzu sind vorteilhaft versteift oder weisen eingefügte Versteifungsflächen auf mit axialem Durchgang zum Inneren des Schiebers, damit der Druck dort anstehen kann. Die Versteifungen können entweder als Lochplatte die gesamte Stirnseite einnehmen oder nur eine Teilfläche in Form eines Ringes.The Conversion of the slide can be done exclusively in an advantageous manner consist of the film material. The slider is hollow inside. at open Valve position is the flow path from the inside of the slider to the radial opening in the slide and from there to the opening in the valve sleeve. The end faces of the slider for this purpose are advantageously stiffened or have inserted stiffening surfaces with axial passage to the inside of the slider, so that the pressure can queue there. The stiffeners can either as a perforated plate occupy the entire face or only a partial area in shape a ring.

Die Auslegung der oben beschriebenen Ausführungsformen des Schiebers, insbesondere dessen Nachgiebigkeit, und des Gehäuses ist einer Optimierung zu unterziehen. Dies umfasst besonders die Auslegung des elastische Bauelementes und die Wahl des dabei verwendeten Materials, damit es genau in einem gewünschten Teilbereich der Umfangsfläche des Schiebers zu einer starken Verminderung einer Dichtspalthöhe kommt, gleichzeitig aber in den anderen Bereichen ein ausreichender Spalt erhalten bleibt. Die elastische Verformung kann vorteilhaft auf der gesamten Länge des Schiebers dichtend wirken oder aber nur abschnittsweise.The Interpretation of the embodiments of the slider described above, in particular its compliance, and the housing is an optimization to undergo. This includes especially the design of the elastic Component and the choice of the material used, so it exactly in a desired Part of the peripheral surface the slide comes to a strong reduction of a sealing gap height, but at the same time in the other areas a sufficient gap preserved. The elastic deformation can be advantageous on the entire length the slider act sealing or only in sections.

Die Reibung zwischen Schieber und Hülse wird durch konstruktive Maßnahmen und durch eine geeignete Wahl der Werkstoffpaarung Schieber und Gehäuse reduziert. Reibungseffekte können durch Schlitze, Nuten, Oberflächenrauhigkeiten oder andere geeignete Maßnahmen sowohl auf dem Schieberumfang als auch auf der Oberfläche der Wan dung reduziert werden. Die Nuten werden so gestaltet, dass mit ihrer Hilfe entsprechende Druckfelder gezielt beeinflusst werden.The Friction between slide and sleeve is through constructive measures and reduced by a suitable choice of material pairing slide and housing. Friction effects can through slots, grooves, surface roughness or other appropriate measures both on the slider circumference and on the surface of the Wall can be reduced. The grooves are designed so that with Their pressure corresponding fields are specifically influenced.

Mit Hilfe einer umlaufenden Nut kann man z. B. erreichen, dass selbst bei einer Verdrehung des Steuerschiebers der gewünschte Durchfluss gewährleistet ist.With Help a circumferential groove can be z. B. achieve that yourself ensures the desired flow at a rotation of the spool is.

Die auf dem Schieber und/oder auf der Wandung der Bohrung angeordneten Nuten, Riefen oder Kanäle – oder die Oberfläche selbst – speichern vorteilhaft Schmierstoffe. Damit werden zum einen Reibungseffekte zwischen den gleitenden Bauteilen reduziert. Die Schmierstofflagerung in den Nuten hat zum anderen den Vorteil, dass in der Phase einer an den Stirnseiten des Schiebers anstehenden hohen Druckdifferenz der Schmierstoff nicht vollständig verdrängt wird.The arranged on the slide and / or on the wall of the bore Grooves, grooves or channels - or the surface self-store advantageous lubricants. This will be a frictional effects reduced between the sliding components. The lubricant storage in the grooves on the other hand has the advantage that in the phase of a at the front sides of the slide pending high pressure difference the lubricant is not complete repressed becomes.

In einer weiteren vorteilhaften Variante wird die Kraftwirkung der Druckdifferenz zur leckagefreien Abdichtung im geschlossenen Zustand zusätzlich durch Federkraft verstärkt. Dazu enthält der Schieber zusätzliche elastische Elemente bzw. eine federnde Lagerung oder bildet selbst ein elastisch nachgiebiges Federelement. Die Auslegung einer solchen Feder erfolgt ebenfalls entsprechend der Berechnungen sämtlicher Kraftwirkungen, u. a. der Strömungs-, Feder- und Druckkräfte im Ventil, so dass die radiale Kraftwirkung der Rohrfolie bei den tatsächlichen Drücken, die auf die Anschlüsse wirken, exakt hinreichend ist.In a further advantageous variant, the force effect of Pressure difference for leak-free sealing in the closed state additionally through Reinforced spring force. Includes the slider additional elastic elements or a resilient mounting or forms itself an elastically resilient spring element. The interpretation of such Spring also takes place according to the calculations of all Force effects, u. a. the flow, spring and pressure forces in the valve, so that the radial force effect of the tube foil at the actual To press, on the connections act, is exactly sufficient.

Durch eine axial angeordnete Druckfeder an einem der Stirnseiten des Schiebers wird ein axiales Ventilschieberspiel für eine Schalt- und Steuerfunktion des Ventils festgelegt.By an axially disposed compression spring on one of the end sides of the slider becomes an axial valve slide play for a switching and control function of the valve.

Auf Grund der rohrförmigen Ausführung des Schiebers kann die Ventilhülse und ein umgebendes Gehäuse vorteilhaft einteilig ausgeführt werden, da im Vergleich zum Flachschieber auf die Lagerung des Schiebers zwischen zwei Gehäuseteilen und gegebenenfalls weitere Bauelemente, wie Distanzstücke, verzichtet werden kann. Damit werden zusätzliche Abdichtungen auf dem Ventilgehäuse oder zwischen einzelnen Ventilgehäuseteilen eingespart und so die Gefahr potentielle Ursachen für Undichtigkeiten drastisch reduziert. Dabei kann das Ventilgehäuse in Platz sparender Form in Patronenbauweise (Cartridge) ausgeführt werden.Due to the tubular design of the slider, the valve sleeve and a surrounding Housing advantageously be made in one piece, as compared to the flat slide on the storage of the slide between two housing parts and optionally other components, such as spacers can be dispensed with. This saves additional seals on the valve body or between individual valve body parts, drastically reducing the potential for potential leaks. In this case, the valve housing in space-saving form in cartridge design (Cartridge) can be performed.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung umfasst insbesondere einen Elektromagneten als Betätigungseinrichtung für den Schieber, dessen Anker mit einem axial verlängerten Stangenstößel das Betätigungselement für den Ventilschieber bildet. In der Bauweise als Proportionalmagnet ist die Bestromung des Magneten proportional dem Hub des Ankers und damit der angelegten Kraft an eine der Stirnseiten des Schiebers. Das Regelverhalten des Ventils wird damit direkt durch die Bestromung beeinflusst.A further advantageous embodiment In particular, the invention comprises an electromagnet as actuating device for the Slider whose anchor with an axially extended rod ram the actuator for the Valve slide forms. In construction as a proportional magnet is the energization of the magnet proportional to the stroke of the armature and thus the applied force to one of the end faces of the slider. The control behavior of the valve is thus directly influenced by the current supply.

Durch die nahezu leckagefreie Ausführung eignet sich das Ventil in ganz besonderer Weise für den Einsatz in transkritischen CO2 (R 744) Klimakreisläufen in mobilen Anwendungen. In einen solchen Kreislauf wird das Kältemittel auf über 100 bar verdichtet, während der Kreislauf für herkömmliche Kältemittel nur eine Druckdifferenz von ca. 30 bar durchläuft. Insbesondere die hohe Druckdifferenz bei dem R 744 Kältemittel als Fluid bewirkt eine starke radiale elastische Verformung des Schiebers zur Regelung und Abdichtung des Zu- und Abflusses in der Ventilhülse. Für die druckdichte Ausführung weist die Ventilhülse eine druckdichte Umhüllung auf. In dem Klimakreislauf steuert das erfinderische Ventil vorteilhaft die Verstellung des Kompressors oder Überhitzung bzw. Hochdruckniveau des Kältemittels.Due to its virtually leak-free design, the valve is particularly suitable for use in transcritical CO 2 (R 744) air conditioning circuits in mobile applications. In such a circuit, the refrigerant is compressed to over 100 bar, while the circuit for conventional refrigerant only passes through a pressure difference of about 30 bar. In particular, the high pressure difference in the R 744 refrigerant as fluid causes a strong radial elastic deformation of the slide for controlling and sealing the inflow and outflow in the valve sleeve. For the pressure-tight design, the valve sleeve has a pressure-tight enclosure. In the air conditioning cycle, the inventive valve advantageously controls the adjustment of the compressor or overheating or high pressure level of the refrigerant.

Anhand der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und näher erläutert.Based The following description and drawings illustrate the invention in one embodiment shown and closer explained.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Figurendarstellung zeigt im Längsschnitt ein elektromagnetisch betätigtes Regelventil 1 für die Anwendung in einem Klimakreislauf für eine Klimaanlage, der ein transkritischer R 744 (CO2) Klimakreislauf zu Grunde liegt. In solchen Anlagen wird das Kältemittel erheblich stärker komprimiert, als dies bei herkömmlichen Kältemitteln erforderlich ist. Dieses Anforderungsprofil bedingt für das Ventil 1 zum einen eine druckfeste Ausführung und zum anderen hohe Anforderungen an Werte der externen und internen Leckage und sehr gute regelungstechnische Eigenschaften.The figure representation shows in longitudinal section an electromagnetically actuated control valve 1 for use in an air-conditioning circuit for an air-conditioning system based on a transcritical R 744 (CO 2 ) air-conditioning circuit. In such systems, the refrigerant is compressed much more than is required with conventional refrigerants. This requirement profile requires for the valve 1 on the one hand a pressure-resistant design and on the other high demands on values of the external and internal leakage and very good control technical properties.

Bei dem Ventil 1 handelt es sich um ein direktgesteuerte 2/2-Wege-Schieberventil, das durch die Magnetkraft eines elektromagnetischen Aktors 2, der im Wesentlichen den rechten Teil der Zeichnung beinhaltet, gesteuert wird. Dargestellt ist die stromlos offene Ausführungsart, d. h. Anschlussöffnungen für jeweils einen Zu- bzw. Abfluss 22 sind in der dargestellten Position des Steuer- bzw. Ventilschiebers 18 des Ventils 1 miteinander verbunden. Durch Magnetkraft wird der Schieber 18 axial nach links verschoben, der Durchflussweg zwischen dem Zu- und dem Abfluss 22 ist dann gesperrt.At the valve 1 It is a direct operated 2/2-way gate valve, which is controlled by the magnetic force of an electromagnetic actuator 2 , which essentially comprises the right part of the drawing. Shown is the normally open embodiment, ie connection openings for each one inflow or outflow 22 are in the illustrated position of the control or valve spool 18 of the valve 1 connected with each other. By magnetic force, the slider 18 shifted axially to the left, the flow path between the inflow and outflow 22 is then locked.

Der Elektromagnet 2 weist ein topfartiges Gehäuse 3 auf, dessen Boden von einem Deckel 4 abgeschlossen ist, und in dem ein zylinderförmiger Magnetkörper eingesetzt ist. Auf der auswärtigen Deckeloberfläche ist ein Anschluss 5 für die Bestromung des Magneten 2 angeordnet. Damit wird eine innerhalb des Gehäuses 3 angeordnete Zylinderspule 6 bestromt. Das durch die Bestromung der Zylinderspule 6 erzeugte magnetische Feld wird über einen Magnetpol 7 mit Steuerkonus 8, einen Anker 9, der aus Ankerkolben 13 und einer als Betätigungselement 11 wirkenden Ankerstange besteht, und dem flussführenden Teil des Gehäuses 3 mit dem Joch 10 geschlossen, wobei die Betä tigungsstange 11 im Ankergegenstück, dem Magnetpol 7, in Richtung des offenen Gehäuses 3 verschieblich ist und nach außen als Stell- oder Steuerglied für den Steuerschieber 18 des Ventils 1 nach links abragt.The electromagnet 2 has a cup-shaped housing 3 on, its bottom from a lid 4 is completed, and in which a cylindrical magnetic body is inserted. On the outside lid surface is a connector 5 for energizing the magnet 2 arranged. This will be one inside the case 3 arranged cylindrical coil 6 energized. That by the energization of the solenoid 6 generated magnetic field is via a magnetic pole 7 with tax credit 8th , an anchor 9 made of anchor pistons 13 and one as an actuator 11 acting anchor rod consists, and the flow-guiding part of the housing 3 with the yoke 10 closed, with the actuator rod 11 in the anchor counterpart, the magnetic pole 7 , in the direction of the open housing 3 is displaceable and outward as an actuator or control member for the spool 18 of the valve 1 protrudes to the left.

Der Ankerkolben 12 ist mit der Betätigungsstange 11 verbunden. Der Kolben 12 weist hierfür eine axiale Öffnung auf. Der vordere Teil der Öffnung dient der Lagerung der hohlen Betätigungsstange 11, der hintere Teil dient dem Druckausgleich im Inneren des Ventils 1. In der Darstellung der Zeichnung ist das Joch 10 zwischen Deckel 4 und Zylinderspule 6 angeordnet und als Scheibe ausgeführt.The anchor piston 12 is with the operating rod 11 connected. The piston 12 has an axial opening for this purpose. The front part of the opening serves to support the hollow actuating rod 11 , the rear part is used to equalize the pressure inside the valve 1 , In the illustration of the drawing is the yoke 10 between lids 4 and solenoid 6 arranged and designed as a disc.

Der Ankerkolben 12 ist zusammen mit der Betätigungsstange 11 innerhalb des Bereiches des Steuerkonusses 8 axial beweglich angeordnet. Durch die Bestromung der Zylinderspule 6 werden beide Bauteile axial nach links verschoben. Der Magnetpol 7 weist hierzu eine koaxiale Ausnehmung als Hubbegrenzung mit radialen Randstegen mit am Ende in Richtung des Ankerhubes fallender Kontur auf, welche den Steuerkonus 8 bildet. Durch die Gestaltung des Steuerkonusses 8 wird die Durchfluss-Kraft-Hubkennlinie des Elektromagneten 2 so beeinflusst, dass der angelegte Strom proportional dem Hubweg der Betätigungsstange 11 ist und damit direkt die Stell- oder Steuergröße des Ventilschiebers 18 beeinflusst. Auf der radial sich erstreckenden Fläche der Hubbegrenzung ist eine Klebescheibe 13 aus unmagnetischem Material befestigt, die den Ankerhub nach links abdämpft und somit eine Prellung aufeinander treffender Teile verhindert. Zur Vermeidung einer Schiefstellung des Ankers 9 ist der Ankerkolben 12 in einer dünnwandigen druckfesten Hülse 14 geführt, die mit ihrem geschlossenen Ende nach außen gegen den Deckel 4 anliegt und Innen den Ankerkolben 12, den Steg des Steuerkonusses 8 und den größten Teil der Aussenwandung des Magnetpols 7 umgibt. Die druckfeste Hülse 14 ist so mit dem Ankergegenstück gefügt, dass auch die Fügstelle selbst druckfest und frei von externer Leckage ist.The anchor piston 12 is together with the operating rod 11 within the scope of the tax concession 8th arranged axially movable. By energizing the solenoid 6 Both components are moved axially to the left. The magnetic pole 7 has for this purpose a coaxial recess as a stroke limiter with radial edge webs with falling at the end in the direction of the armature stroke contour, which the control cone 8th forms. By the design of the tax concession 8th becomes the flow force-stroke characteristic of the electromagnet 2 influenced so that the applied current proportional to the stroke of the actuating rod 11 is and thus directly the control or control variable of the valve spool 18 affected. On the radially extending surface of the Hubbegrenzung is an adhesive disc 13 Made of non-magnetic material, which dampens the armature stroke to the left and thus prevents bouncing of hitting parts. To avoid a misalignment of the anchor 9 is the anchor piston 12 in a thin-walled pressure-resistant sleeve 14 guided, with their closed end outward against the lid 4 abuts and inside the anchor piston 12 , the bridge of the tax concession 8th and most of the outer wall of the magnetic pole 7 surrounds. The pressure-resistant sleeve 14 is so joined with the anchor counterpart that even the joining site itself is pressure resistant and free from external leakage.

Der Hydraulikteil des Ventils 1, der im Wesentlichen den linken Bereich der Zeichnung umfasst, wird durch eine das Ventil 1 umgebende Ventilhülse 15 gebildet. Sie bildet mit dem Magnetpol 7 eine bauliche Einheit, die in den Magnetkörper eingesetzt ist. Das Resultat ist ein kompaktes Ventil 1 mit kleiner Baugröße.The hydraulic part of the valve 1 , which essentially comprises the left portion of the drawing, is replaced by a valve 1 surrounding valve sleeve 15 educated. It forms with the magnetic pole 7 a structural unit which is inserted into the magnetic body. The result is a compact valve 1 with small size.

Auf der Außenumfangsfläche der Ventilhülse 15 ist eine radiale Bohrung 16 für einen Zu- bzw. Abfluss 22 des Kältemittels R 744 angeordnet. Das entsprechende Gegenstück ist an der dem Hubweg der Betätigungsstange 11 entgegengesetzten Stirnseite der Ventilhülse 15 angeordnet. Die Ventilhülse 15 weist eine sich über deren gesamte Länge erstreckende axiale Bohrung 17 auf. Diese erstreckt sich in axialer Richtung von der rechten Stirnseite der Ventilhülse 15, welches das entsprechende Gegenstück des Zu- bzw. Abflusses 22 umfasst, bis zur radialen Hubbegrenzung des Magnetpols 7. On the outer peripheral surface of the valve sleeve 15 is a radial bore 16 for an inflow or outflow 22 of the refrigerant R 744 arranged. The corresponding counterpart is at the stroke of the actuating rod 11 opposite end face of the valve sleeve 15 arranged. The valve sleeve 15 has an axial bore extending over the entire length thereof 17 on. This extends in the axial direction from the right end side of the valve sleeve 15 , which is the corresponding counterpart of the inflow and outflow 22 includes, up to the radial stroke limit of the magnetic pole 7 ,

Zwischen dem Zu- bzw. Abfluss 22 weist die Ventilhülse 15 eine O-Ringabdichtung 21 auf. Eine weitere Abdichtung 19 dichtet die Ventilhülse 15 gegenüber der Umgebung ab.Between the inflow and outflow 22 has the valve sleeve 15 an O-ring seal 21 on. Another seal 19 seals the valve sleeve 15 from the environment.

In der axialen Bohrung 17 der Ventilhülse 15 ist der Steuerschieber 18 angeordnet, der als rohrförmiger Folienschieber ausgeführt ist, und dessen Umfangswandung 20 radial elastisch verformbar ist. Die beiden Stirnseiten 24a und 24b des Steuerschiebers 18 weisen jeweils radiale Versteifungen 25a und 25b auf. Zwischen der linken, ringförmig ausgestalte Versteifung 25a und der linken Stirnseite der Ventilhülse 15 ist eine Druckfeder 27 angeordnet, die sich mit ihrem einen Ende gegen eine an der Stirnseite des Ventilhülse 15 angeordneten, ringförmigen Federaufnahme 28 drückt und die mit ihrem anderen Ende gegen die ringförmige Versteifung 25a des Steuerschiebers 18 wirkt. Die Feder 27 wirkt als Rückstellelement gegen die an der gegenüberliegenden, rechten Stirnseite 24b wirkende Magnetkraft.In the axial bore 17 the valve sleeve 15 is the spool 18 arranged, which is designed as a tubular film slide, and its peripheral wall 20 is radially elastically deformable. The two front sides 24a and 24b of the spool 18 each have radial stiffeners 25a and 25b on. Between the left, ring-shaped stiffening 25a and the left end of the valve sleeve 15 is a compression spring 27 arranged, which with its one end against one at the end face of the valve sleeve 15 arranged, annular spring receptacle 28 pushes and with its other end against the annular stiffener 25a of the spool 18 acts. The feather 27 acts as a return element against the opposite, right front side 24b acting magnetic force.

Die Druckdifferenz zwischen den Anschlussöffnungen des Zubzw. Abflusses 22 ist verantwortlich für die radiale Verformung der Umfangswand 20. The pressure difference between the connection openings of Zubzw. outflow 22 is responsible for the radial deformation of the peripheral wall 20 ,

Die Umfangsfläche des Schiebers weist in Höhe des Zu- bzw. Abflusses eine Steueröffnung 26 auf, die als Öffnung in der Umfangswand 20 dargestellt ist. Die beiden Anschlussöffnungen sind in dieser Position miteinander verbunden.The peripheral surface of the slider has a control opening in the amount of inflow and outflow 26 on that as an opening in the peripheral wall 20 is shown. The two connection openings are connected together in this position.

Die an der Schieberstirnseite 24b angeordneten Versteifung 25b ist als Platte mit axialen Öffnungen ausgeführt, die als Anschlagfläche für die Betätigungsstange 11 des Ankers 9 dient. Durch die axialen Öffnungen in der rechten Versteifung 25b ist der Raum rechts von der Versteifung 25b bis zum rechten Ende des Ankerkolbens 12 ebenfalls druckbeaufschlagt.The on the slide front side 24b arranged stiffening 25b is designed as a plate with axial openings, which serve as a stop surface for the actuating rod 11 of the anchor 9 serves. Through the axial openings in the right stiffener 25b is the space to the right of the stiffener 25b to the right end of the anchor piston 12 also pressurized.

Bei Bestromung des Magneten 2 wird der Anker 9 mit der Betätigungsstange 11 gegen die rechte Versteifung 25b der Stirnseite des Ventilschiebers 18 gedrückt. Durch diese axiale Hubbewegung wird die Steueröffnung 26 aus der Öffnungskontur der radialen Bohrung 16 des Zu- bzw. Abflusses 22 gedrückt. Zu- und Abflusses 22 sind jetzt voneinander getrennt. Für die Abdichtung der Anschlussöffnungen wären ohne die erfinderische Elastizität der Umfangswandung 20 des Steuerschiebers zusätzliche Maßnahmen gegen Leckageverluste erforderlich.When the magnet is energized 2 becomes the anchor 9 with the operating rod 11 against the right stiffening 25b the end face of the valve spool 18 pressed. By this axial lifting movement is the control port 26 from the opening contour of the radial bore 16 the inflow and outflow 22 pressed. Inflow and outflow 22 are now separated. For the sealing of the connection openings would be without the inventive elasticity of the peripheral wall 20 the spool additional measures against leakage losses required.

Die radiale Komponente des im Inneren des Steuerschiebers 18 wirkenden Druckes drückt die Umfangswandung 20 des Schiebers 18 gegen die Umfangswandung 23 der Bohrung 17 der Ventilhülse. Damit wird ein Dichtspalt, der im Öffnungszustand der beiden Anschlüsse zwischen Ventilschieber 18 und Bohrung 16 vorhanden war entweder auf der ganzen Schieberlänge oder abschnittsweise geschlossen.The radial component of the inside of the spool 18 acting pressure pushes the peripheral wall 20 of the slider 18 against the peripheral wall 23 the bore 17 the valve sleeve. This is a sealing gap, in the open state of the two connections between valve spool 18 and bore 16 was present either on the entire slider length or partially closed.

11
VentilValve
22
Elektromagnet/BetätigungsSolenoid / actuator
einrichtungFacility
33
Gehäusecasing
44
Deckelcover
55
elektrischer Anschlusselectrical connection
66
Zylinderspulesolenoid
77
Magnetpolmagnetic pole
88th
Steuerkonuscontrol cone
99
Ankeranchor
1010
Jochyoke
1111
Betätigungselement/-stangeActuator / spear
1212
Ankerkolbenanchor pistons
1313
Klebescheibeadhesive disk
1414
Lager-/DruckhülseStorage / pressure sleeve
1515
Ventilhülsevalve sleeve
1616
radiale Bohrungradial drilling
1717
axiale Bohrungaxial drilling
1818
Steuer-/VentilschieberControl / valve slide
1919
O-Ringabdichtung (Umgebung)O-ring seal (Surroundings)
2020
Umfangswandung (Schieber)peripheral (Slide)
2121
O-Ringabdichtung (Anschlüsse)O-ring seal (Connections)
2222
Zu-/AbflussSupply / drain
2323
Umfangswandung (Bohrung)peripheral (Drilling)
24a24a
Schieberstirnseite (links)Slider end (Left)
24b24b
Schieberstirnseite (rechts)Slider end (right)
25a25a
Versteifung (links)stiffening (Left)
25b25b
Versteifung (rechts)stiffening (right)
2626
Steueröffnungcontrol port
2727
Druckfedercompression spring
2828
Federaufnahmespring mount

Claims (15)

Längsschieberventil mit einer Hülse (15) mit mindestens zwei Anschlussöffnungen für jeweils einen Zu- und Abfluss (22) eines druckbeaufschlagten Fluids zu einer axialen Bohrung (17) innerhalb der Hülse (15), wobei innerhalb der Bohrung (17) ein durch ein Betätigungselement (11) einer Betätigungseinrichtung (2) bewegter Steuerschieber (18) angeordnet ist, der mit mindestens einer radialen Steueröffnung (26) ausgestaltet ist, durch die bei einer axialen Bewegung des Schiebers (18) eine Schalt- und Stellfunktion für einen Durchflussweg des Fluid hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (18) eine rohrförmige Umwandung (20) aufweist, die in radialer Richtung elastisch verformbar ist, und bei einer radialen Druckbeaufschlagung gegen die axiale Bohrung (17) der Hülse (15) gepresst wird, wodurch die Anschlussöffnungen gegeneinander abgedichtet sind. Longitudinal slide valve with a sleeve ( 15 ) with at least two connection openings for each inflow and outflow ( 22 ) of a pressurized fluid to an axial bore ( 17 ) within the sleeve ( 15 ), whereby within the bore ( 17 ) by an actuator ( 11 ) an actuating device ( 2 ) moving spool ( 18 ) arranged with at least one radial control opening ( 26 ) is configured, by which in an axial movement of the slide ( 18 ) a switching and positioning function for a flow path of the fluid is produced, characterized in that the spool ( 18 ) a tubular wall ( 20 ), which is elastically deformable in the radial direction, and in a radial pressurization against the axial bore ( 17 ) of the sleeve ( 15 ) is pressed, whereby the connection openings are sealed against each other. Schieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandung (20) eine dünnwandige elastische Folie umfasst.Gate valve according to claim 1, characterized in that the wall ( 20 ) comprises a thin-walled elastic film. Schieberventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussweg des Fluids im Rohrinneren des Schiebers (18) erfolgt.Gate valve according to claim 1 or 2, characterized in that the flow path of the fluid in the tube interior of the slide ( 18 ) he follows. Schieberventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (18) in axialer Richtung abschnittsweise abdichtet. Gate valve according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the spool ( 18 ) in sections in the axial direction seals. Schieberventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber an seiner Umfangswandung (20) Öffnungen, Bohrungen, Nuten oder Schlitze umfasst.Slide valve according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the control slide on its peripheral wall ( 20 ) Includes openings, bores, grooves or slots. Schieberventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Bohrung (17) Nuten, Riefen oder Kanäle aufweist.Gate valve according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the axial bore ( 17 ) Has grooves, grooves or channels. Schieberventil nach Anspruch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten, Riefen oder Kanäle reibungsmindernde Materialien enthalten.Gate valve according to claim 6, characterized in that that the grooves, grooves or channels Contain friction-reducing materials. Schieberventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (18) an seinen Stirnseiten (24a, 24b) radiale Versteifungen (25a, 25b) mit Durchgängen aufweist.Gate valve according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the spool ( 18 ) at its end faces ( 24a . 24b ) radial stiffeners ( 25a . 25b ) with passages. Schieberventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (18) eine Verdrehsicherung aufweist.Slide valve according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the spool ( 18 ) has an anti-rotation. Schieberventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (18) durch eine axiale Gegenkraft beaufschlagt wird, die der Betätigungskraft entgegen wirkt. Gate valve according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the spool ( 18 ) is acted upon by an axial counterforce, which counteracts the actuating force. Schieberventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraft eine axial eingespannte Druckfeder (27) umfasst, die zumindest an einer der Stirnseiten (24a, 24b) angreift.Slide valve according to claim 10, characterized in that the counterforce is an axially clamped compression spring ( 27 ), which at least on one of the end faces ( 24a . 24b ) attacks. Schieberventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (2) einen Elektromagneten (2) umfasst, insbesondere einen topfartigen Proportionalmagneten, und der Anker (9) des Magneten (2) die Betätigungsstange (11) für den Steuerschieber (18) bildet.Gate valve according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that the actuating device ( 2 ) an electromagnet ( 2 ), in particular a pot-like proportional magnet, and the armature ( 9 ) of the magnet ( 2 ) the actuating rod ( 11 ) for the spool ( 18 ). Schieberventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ein Kältemittel für Klimaanlagen umfasst, insbesondere CO2 (R 744) für transkritische Anwendungen.Slide valve according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the fluid comprises a refrigerant for air conditioning systems, in particular CO 2 (R 744) for transcritical applications. Schieberventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es nach außen druckdicht ist.Slide valve according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that it is pressure-tight to the outside. Schieberventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil oder Teile davon in Patronenbauweise ausgeführt sind.Slide valve according to one or more of claims 1 to 14, characterized in that the valve or parts thereof in Cartridge design executed are.
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