DE102008033212A1 - Integration eines Ap-Expansionsventils zur COP-optimalen Regelung in einem hochdruckseitigen Anschluss, insbesondere in einem inneren Wärmeaustauscher - Google Patents

Integration eines Ap-Expansionsventils zur COP-optimalen Regelung in einem hochdruckseitigen Anschluss, insbesondere in einem inneren Wärmeaustauscher Download PDF

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DE102008033212A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Expansionsventil zur Massenstromregelung durch eine Druckdifferenz am Expansionsventil eines Kälte- beziehungsweise Wärmekreislaufs, mit einem Grundkörper (31), der eine Durchtrittsöffnung (32) umfasst, die von einem Ventilsitz (33) umgeben ist, und mit einem Ventilelement (34), welches in einer Schließposition die Durchtrittsöffnung (32) schließt und im Ventilsitz (33) anliegt und in Öffnungsrichtung verschiebbar zum Ventilsitz (33) am Grundkörper (31) vorgesehen ist, wobei der Grundkörper (31) zum Einsetzen in einen Bohrungsabschnitt (29) einer Anschlussstelle (26, 27) eines Anschlusses (21) eines inneren Wärmetauschers (14) oder in einen Anschluss (21) einer Rohrleitung im Kälte- beziehungsweise Wärmekreislauf ausgebildet ist und am Außenumfang (46) des Grundkörpers (31) einen Befestigungsabschnitt (47) aufweist, der mit einem komplementären Befestigungsabschnitt (48) an der Anschlussstelle (26, 27) des Anschlusses (21) lösbar befestigt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Expansionsventil zur Massenstromregelung durch eine Druckdifferenz am Expansionsventil in einem Kälte- beziehungsweise Wärmekreislauf.
  • Aus der US 2006/0117793 A1 geht ein Expansionsventil hervor, welches zur Regelung eines Massenstroms in einem Kältekreislauf, insbesondere in einer Klimaanlage für ein Fahrzeug, vorgesehen ist. Das Expansionsventil ist zwischen einem inneren Wärmetauscher und einem Verdampfer in einem Rohrleitungsabschnitt eingesetzt. Das Expansionsventil weist hierfür einen Grundkörper auf, der eine Durchtrittsöffnung umfasst, die von einem Ventilsitz umgeben und mit einem Ventilelement in einer Schließposition verschließbar ist. Dieses Ventilelement ist in Öffnungsrichtung zur Niederdruckseite zur Regelung des Hochdrucks verschiebbar. Der Grundkörper des Expansionsventils ist hochdruckseitig in eine Bohrung des zur Aufnahme des Expansionsventils angepassten Rohrleitungsabschnittes eingesteckt. Durch eine separate Schraubverbindung wird das Expansionsventil in seiner Position im Rohrleitungsabschnitt gesichert.
  • Diese Anordnung weist den Nachteil auf, dass durch die zusätzliche Schraubverbindung zur Sicherung des Expansionsventils in dem Rohrleitungsabschnitt eine weitere Schraubverbindung erforderlich ist, welche die zum inneren Wärmetauscher anschließt. Diese weist den Nachteil auf, dass eine zusätzliche Abdichtstelle erforderlich ist, wodurch die Dichtheit des Kältemittelkreislaufs verringert ist. Darüber hinaus ist ein erhöhter Montageaufwand und Materialaufwand gegeben.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Expansionsventil vorzuschlagen, welches zum Einbringen in den Kälte- beziehungsweise Wärmekreislauf eine zusätzliche Schnittstelle oder Bauteile nicht erfordert.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Expansionsventils mit einem Grundkörper, der zum Einsetzen in einen Bohrungsabschnitt eines Anschlusses, insbesondere des hochdruckseitigen Anschlusses, eines inneren Wärmetauschers oder in einen Anschluss, insbesondere hochdruckseitigen Anschluss einer Rohrleitung des Kälte- beziehungsweise Wärmekreislaufes, ausgebildet ist und am Außenumfang einen Befestigungsabschnitt aufweist, der mit einem komplementären Befestigungsabschnitt im Anschluss lösbar befestigt ist, weist den Vorteil auf, dass eine einfache und schnelle Montage des Expansionsventils ermöglicht ist.
  • Beispielsweise kann unmittelbar vor einem Leitungsanschluss an den inneren Wärmetauscher das Expansionsventil in den Anschluss des inneren Wärmetauschers oder den Anschluss des Leitungsabschnittes zur Befestigung an dem inneren Wärmetauscher eingesetzt werden und anschließend der Rohrleitungsabschnitt beziehungsweise dessen Anschluss an dem Anschluss des inneren Wärmetauschers angeschlossen werden. Eine solche Anordnung weist neben einer platzsparenden Ausgestaltung des Weiteren den Vorteil auf, dass der Kälte- beziehungsweise Wärmekreislauf eine Abdichtungsstelle weniger aufweist, wodurch die Dichtigkeit des gesamten Kälte- beziehungsweise Wärmekreislaufes erhöht wird. Gleichzeitig kann dadurch eine Reduzierung in den Materialkosten gegeben sein, da ein zusätzliches Gehäuse zur Aufnahme des Ventilelementes nicht erforderlich ist.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Befestigungsabschnitt am Grundkörper als Schraubgewinde ausgebildet ist. Dadurch kann eine einfache Herstellung des Befestigungsabschnittes und ein schnelles Einsetzen ermöglicht sein. Bei der Verwendung des Befestigungsabschnittes als Schraubgewinde wird ein solches Expansionsventil auch als Einschraubpatrone bezeichnet. Alternativ kann der Befestigungsabschnitt als Bajonettverschluss ausgebildet sein. Dadurch werden ebenfalls die Vorteile von einem Schraubgewinde erzielt.
  • Nach einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Befestigungsabschnitt am Grundkörper als vorzugsweise radial ausgerichtete Abstützfläche ausgebildet ist, welche sich an einer umlaufenden, vorzugsweise radial ausgerichteten Ringfläche des Bohrungsabschnitts der Anschlussstelle anlegt, wobei die Ringfläche an eine Bohrungswand des Bohrungsabschnitts angrenzt. Diese Anordnung weist den Vorteil auf, dass dadurch ein einfaches Einstecken des Expansionsventils in die Anschlussstelle eines Anschlusses einsetzbar und anschließend durch ein weiteres Verbindungsmittel oder dergleichen in der Anschlussstelle positionierbar ist.
  • Bevorzugt ist zur lagerichtigen Anordnung und Fixierung des Expansionsventils in der Anschlussstelle noch ein Kraftspeicherelement vorgesehen, welches an einer Stirnseite des Grundkörpers angreift. Gegenüberliegend stützt sich das Kraftspeicherelement vorzugsweise an einem weiteren Rohrabschnitt ab, welcher über eine äußere Schraubverbindung an der Anschlussstelle befestigt wird, so dass der Grundkörper des Expansionsventils an der Ringfläche im Bohrungsabschnitt des Abschlusses anliegt.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Grundkörper zum Befestigungsabschnitt benachbart ein Dichtungselement vorgesehen, welches vorzugsweise stromab des Kältemittels zum Befestigungsabschnitt am Grundkörper vorgesehen ist. Dadurch wird die Einbausicherheit erhöht, indem das Dichtungselement nicht mit dem Befestigungsabschnitt beim Einsetzen oder Einschieben des Expansionsventils in den Anschluss des inneren Wärmetauschers oder der Rohrleitung in Berührung kommt. Bevorzugt ist ein O-Ring als Dichtungselement vorgesehen, welches in einer umlaufenden Nut am Grundkörper fixiert gehalten ist.
  • Das Expansionsventil wird bevorzugt vom freien Ende des Anschlusses in den Bohrungsabschnitt eingesetzt und vorzugsweise derart, dass der Grundkörper und das Ventilelement vollständig in dem Anschluss angeordnet sind. Dadurch wird quasi ein im Anschluss des inneren Wärmetauschers oder der Rohrleitung innenliegendes Expansionsventil geschaffen, deren Anschlussstellen bei der bisherigen Ausführungsform verbleiben können.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ventilelement stiftförmig ausgebildet ist, wobei dessen Ventilschließglied stromab zur Durchtrittsöffnung angeordnet ist und das Ventilelement die Durchtrittsöffnung vorzugsweise durchdringt, so dass stromauf ein Kraftspeicherelement vorgesehen ist, welches das Ventilschließglied in einem Ventilsitz positioniert. Durch diese Anordnung kann des Weiteren eine sehr schlanke und kompakte Ausgestaltung ermöglicht werden, so dass das Expansionsventil auch in kleine Bohrungs durchmesser beziehungsweise Leitungsdurchmesser einsetzbar ist. Darüber hinaus ist das Expansionsventil mit einer minimalen Anzahl von Bauteilen versehen, und zwar mit einem Grundkörper, einem Ventilelement und einem Kraftspeicherelement sowie vorzugsweise mit einer Einstellmutter, einem Federsitz oder einer Einstellmutter, die im zusammengebauten Zustand eine Einheit und somit bevorzugt eine Einschraub- oder Einsteckpatrone bilden.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ventilschließglied einmal oder mehrmals über dessen Umfang verteilt als Bypass eine Vertiefung umfasst, die dem Ventilsitz gegenüberliegend angeordnet ist. Dadurch kann erzielt werden, dass bei einem geschlossenen Expansionsventil ein Leckage-Massenstrom durchströmen kann. Diese Anordnung weist des Weiteren den Vorteil auf, dass bei einem beginnenden Hub des Ventilelementes die Kennlinie bezüglich des Öffnungsquerschnittes nicht beeinflusst wird, da sich die Vertiefung im Ventilschließglied vom Ventilsitz entfernt.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die zumindest eine Vertiefung als Kerbe ausgebildet ist. Solche Kerben können in einfacher Weise hergestellt werden.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper einen sich stromauf der Durchtrittsöffnung erstreckenden Führungsabschnitt für das Ventilelement aufweist. Dadurch kann das Ventilelement während seiner Öffnungs- und Schließbewegung geführt werden und eine ordnungsgemäße Einnahme einer Schließposition des Ventilelementes durch die Durchtrittsöffnung sichergestellt sein.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Ende des Kraftspeicherelementes an dem Führungsabschnitt angreift. Dadurch sind zusätzliche Bauteile nicht erforderlich. Vielmehr kann durch diese Anordnung sowie der vorzugsweise einteiligen Ausbildung des Führungsabschnitts zum Grundkörper eine kompakte und bauteilereduzierte Ausgestaltung geschaffen werden, die in sich vollständig funktionsfähig ist.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass an der Einstellmutter ein Federsitz vorgesehen ist, der als schwimmende Lagerung für das Kraftspeicherelement wirkt. Dadurch kann erzielt werden, dass das Kraftspeicherelement mit einer geringeren Hysterese arbeitet.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in Öffnungsrichtung des Ventilelementes an dem Ventilsitz sich anschließend ein Öffnungsquerschnitt vorgesehen, der unabhängig der Öffnungsposition des Ventilschließgliedes mit dessen Außenumfang eine Drossel ausbildet. Dabei ist vorgesehen, dass die Länge des Öffnungsquerschnittes zumindest die Länge des Ventilhubes umfasst, so dass unabhängig des Ventilhubes ein konstanter Drosselquerschnitt geschaffen ist. Dadurch kann eine Nachdrosselung erzielt werden, welche gegenüber einer Vordrosselung den Vorteil aufweist, dass die Gasbildung an der Drosselstelle verringert wird. Diese Drosselstelle beschränkt folglich den Massenstrom bei höher ansteigenden Drücken, wodurch verbesserte Arbeitsbedingungen des Kälte- beziehungsweise Wärmekreislaufes geschaffen werden.
  • Das Expansionsventil, welches insbesondere als Einbaupatrone ausgebildet ist, weist des Weiteren den Vorteil auf, dass die zumindest eine Zuführöffnung, welche den Führungsabschnitt durchquert und zur Durchtrittsöffnung führt, in einem Winkel zwischen 1° und 90° vorgesehen ist, wobei vorzugsweise ein Winkel von weniger als 60° vorgesehen ist. Dies bedeutet, dass die Zuführöffnung stromauf des Kältemittels ausgerichtet ist, so dass ein geringerer Wechsel in der Strömungsrichtung erforderlich ist. Dies kann zur Reduzierung der Gasbildung beitragen. Die Zuführöffnungen weisen somit vollständig oder teilweise entgegen der Strömungsrichtung, so dass die Ausbildung von Turbulenzen verringert wird.
  • Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Be schreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Kältekreislaufes,
  • 2 einen schematischen Querschnitt durch einen Anschluss eines inneren Wärmetauschers,
  • 3 eine schematisch vergrößerte Ansicht eines im Anschluss gemäß 2 eingesetzten Expansionsventils,
  • 4 eine schematisch vergrößerte Ansicht einer Anordnung des Expansionsventils gemäß 2 zur Nachdrosselung,
  • 5 eine schematisch vergrößerte Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines Expansionsventils zu 3,
  • 6 eine schematisch vergrößerte Ansicht eines Expansionsventils gemäß 5 mit einer alternativen Befestigung in einem Anschluss,
  • 7 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Effektes der Nachdrosselung und
  • 8 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform zu 2.
  • 1 zeigt einen Kälte- und/oder Wärmekreislauf 11 einer Klimaanlage, welche insbesondere in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird. In einem Kältemittelverdichter 12 wird ein gasförmiges Kältemittel, insbesondere R134a, komprimiert. Das komprimierte Kältemittel wird einem Konden sator 13 zugeführt, wo ein Wärmeaustausch zwischen dem komprimierten Kältemittel und der Umgebung stattfindet, um das Kältemittel zu kühlen. Dem Kondensator 13 nachgeordnet kann ein Akkumulator 17 vorgesehen sein, um Kältemittel der Gasphase und der flüssigen Phase zu trennen und gleichzeitig flüssiges Kältemittel zu sammeln. Das den Kondensator 13 bzw. den Akkumulator 17 verlassende Kältemittel gelangt an einen inneren Wärmetauscher 14. Zwischen dem inneren Wärmetauscher 14 und dem Verdampfer 16 ist ein Expansionsventil 15 vorgesehen. Durch das Expansionsventil 15 wird der Massenstrom der Klimaanlage in Abhängigkeit der anliegenden Druckdifferenz geregelt. Vom Expansionsventil 15 gelangt das Kältemittel an den Verdampfer 16. Im Verdampfer 16 nimmt das Kältemittel Wärme aus der Umgebung auf. Von dort aus wird das Kältemittel über den inneren Wärmetauscher 14 wieder dem Kältemittelverdichter 12 zugeführt.
  • In 2 ist schematisch vergrößert ein Anschluss 21 des inneren Wärmetauschers 14 dargestellt. Der innere Wärmetauscher 14 ist aus einer doppelten Rohranordnung 22 gebildet, wobei der äußere Rohrquerschnitt mit dem Kondensator 13 in Verbindung steht. Über das Expansionsventil 15 wird das Kältemittel zum Verdampfer 16 geführt. Der Anschluss 21 weist eine erste Anschlussstelle 26 auf, an welcher eine zum Verdampfer 16 führende Rohrleitung anschließbar ist. Der Anschluss 21 weist benachbart hierzu eine zweite Anschlussstelle 27 auf, welche das Kältemittel vom Verdampfer 16 zum inneren Wärmetauscher 14 führt. Von dieser Anschlussstelle 27 gelangt das Kältemittel über einen inneren Rohrleitungsabschnitt 28 des inneren Wärmetauschers 14 zum Kältemittelverdichter 12.
  • Das Expansionsventil 15 ist somit hochdruckseitig eingesetzt, wobei das Expansionsventil 15 derart im Bohrungsabschnitt 29 der ersten Anschlussstelle 26 eingesetzt ist, dass ungehindert eine Rohrleitungsverbindung an der ersten Anschlussstelle 26 anschließbar ist.
  • In 3 ist eine schematisch vergrößerte Ansicht eines Expansionsventils 15 gemäß 2 dargestellt. Das Expansionsventil 15 umfasst einen Grundkörper 31, der eine Durchtrittsöffnung 32 mit einem daran an grenzenden Ventilsitz 33 umfasst. Der Grundkörper 31 nimmt des Weiteren ein Ventilelement 34 auf, welches beispielsweise stiftförmig ausgebildet ist und ein Ventilschließglied 36 umfasst, das in einer Schließposition die Durchtrittsöffnung 32 schließt und am Ventilsitz 33 anliegt. Zur Anordnung der Schließposition ist ein Kraftspeicherelement 37 vorgesehen, welches mit einem Ende am Ventilelement 34 angeordnet ist. Am gegenüberliegenden Ende ist vorzugsweise eine Einstellmutter 38 vorgesehen ist, um die Federvorspannkraft beziehungsweise den Öffnungszeitpunkt des Ventilelementes 34 einzustellen. Dieser Einstellmutter 38 gegenüberliegend greift das Kraftspeicherelement 37 an einem Führungsabschnitt 39 an, der vorzugsweise einteilig mit dem Grundkörper 31 ausgebildet ist. Üblicherweise wird das Ventilschließglied 36 unmittelbar durch den Führungsabschnitt 39 geführt. Ergänzend kann vorzugsweise an dem Führungsabschnitt 39 eine Führungshülse 41 vorgesehen sein, um das Ventilelement 34 zu führen. In dem Führungsabschnitt 39 sind Zuführöffnungen 43 vorgesehen, über welche das Kältemittel zur Durchtrittsöffnung 32 gelangt. Sobald der Hochdruck einen bestimmten Wert überschritten hat, öffnet das Ventilelement 34 in Strömungsrichtung, das heißt, dass eine Öffnungsbewegung nach links erfolgt.
  • Der Grundkörper 31 weist an seinem Außenumfang 46 einen Befestigungsabschnitt 47 auf, der in einen komplementären Befestigungsabschnitt 48 eingreift, der in dem Bohrungsabschnitt 29 der ersten Anschlussstelle 26 vorgesehen ist. Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist der Befestigungsabschnitt 47 als Gewinde, insbesondere als Feingewinde, ausgebildet. Zur Einstellung der Lage beziehungsweise Position kann eine Schulter 50 an der Anschlussstelle 26 ausgebildet sein, um eine definierte Lage des Expansionsventils 15 im Bohrungsabschnitt 29 sicherzustellen. Stromab des Befestigungsabschnittes 47 ist bevorzugt am Grundkörper 31 eine rillenförmige Vertiefung 52 vorgesehen, in der ein Dichtungselement 53, vorzugsweise eine O-Ring-Dichtung, angeordnet ist. Somit kann eine Abdichtung zwischen dem Bohrungsabschnitt 29 und dem Grundkörper 31 des Expansionsventils 15 erfolgen, so dass eine dichte Anordnung geschaffen ist und kein Leckagestrom entsteht. Alternativ kann in diesem Bereich bewusst eine Vertiefung oder Ausfrä sung vorgesehen sein, um einen solchen definierten Leckagestrom sicherzustellen.
  • Der Grundkörper 31 weist einen Öffnungskegel 55 auf, so dass das die Durchtrittsöffnung 32 durchströmende Kältemittel abströmen kann. Stromab des Öffnungskegels 55 ist ein Montageabschnitt 56 vorgesehen, der beispielsweise ermöglicht, dass mit einem Werkzeug in einfacher Weise das Expansionsventil 15 fest zum Anschluss 21 fixiert ist.
  • Alternativ zur vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Ventilelement stromauf der Durchtrittsöffnung 32 einen daran angeordneten Ventilsitz schließt.
  • In 4 ist eine schematisch vergrößerte Ansicht einer Nachdrosselung durch das Expansionsventil 15 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist benachbart zum Ventilsitz 33 ein Öffnungsquerschnitt 58 vorgesehen, der eine Länge umfasst, welche zumindest der Länge eines Außenumfangabschnittes 60 des Ventilschließgliedes 36 sowie den Hub einer maximalen Öffnungsbewegung des Ventilelementes 34 umfasst. Bevorzugt ist der Öffnungsquerschnitt 58 und der Außenumfangsabschnitt 60 des Ventilschließgliedes 36 konstant ausgebildet, so dass eine Nachdrosselung ausgebildet ist, das heißt, dass trotz zunehmender Hubbewegung ein konstanter Drosselquerschnitt wirkt und somit eine Nachdrosselung gegeben ist, die auch den Massenstrom in der Durchtrittsöffnung 32 beschränkt.
  • An dem Ventilschließglied 36 ist bevorzugt zur Bildung eines Bypasses 44 eine Vertiefung 45 vorgesehen, die bevorzugt als Kerbe ausgebildet ist. Diese Vertiefung 45 ist einmal oder mehrfach über den Umfang am Ventilschließglied 36 angeordnet und liegt bevorzugt dem Ventilsitz 33 gegenüberliegend. Durch diese Vertiefung 45, die auch abweichend von einer Kerbe ausgebildet sein kann, wird ein sogenannter Leckage-Massenstrom erzielt.
  • In 5 ist eine schematische Schnittdarstellung einer alternativen Ausführungsform eines Expansionsventils 15 zu 3 dargestellt.
  • Nachfolgend wird nur auf die abweichende Bauform eingegangen. Im übrigen gelten die Ausführungen zu 3.
  • Bei dieser Ausführungsform sind die Durchtrittsöffnungen 43 nicht rechtwinklig zur Hubbewegung des Ventilelementes 34 während einer Öffnungs- und Schließbewegung ausgerichtet, sondern in Strömungsrichtung geneigt. Bspw. sind die Durchtrittsöffnungen 43 in einem Winkel von ca. 30° zur Längsachse des Ventilelementes 34 geneigt. Dadurch kann eine strömungsbegünstigte Anordnung gegeben sein.
  • Des Weiteren ist bei dieser Ausführungsform bspw. ein Filter oder ein Sieb 65 vorgesehen, welches bspw. über ein Gewinde 66 unmittelbar am Grundkörper 31 befestigt ist.
  • Des Weiteren weist diese Ausführungsform zusätzlich zur Einstellmutter 38 für das Kraftspeicherelement 37 beispielsweise einen Federsitz 40 auf, der eine schwimmende Lagerung des Kraftspeicherelementes 37 ermöglicht, wodurch das Kraftspeicherelement insbesondere ein Federelement mit einer geringeren Hysterese arbeitet.
  • In 6 ist ein Expansionsventil 15 mit einem Aufbau gemäß 5 dargestellt. Die Ausführungsform gemäß 6 weicht gegenüber derjenigen in 5 in der Befestigung des Expansionsventils 15 im Anschluss 21 ab. Im übrigen gelten die vorstehenden Ausführungen. An Stelle der Ausbildung von einem Gewinde als Befestigungsabschnitte 47, 48 weist diese Ausführungsform einen gestuften Bohrungsabschnitt 29 mit einer Ringfläche 71 auf, welche durch den Bohrungsabschnitt 29 angrenzt. An dieser Ringfläche 71 stützt sich eine Abstützfläche 70 des Grundkörpers 31 ab, welche ebenfalls vorzugsweise als radiale Ringfläche ausgebildet ist. An einer gegenüberliegenden Stirnseite 73 des Grundkörpers 31 greift ein weiteres Kraftspeicherelement 74 an, welches das Expansionsventil 15 in dem Bohrungsabschnitt 26 fixiert. Das gegenüberliegende Ende des Kraftspeicherelementes 74, welches nicht näher dargestellt ist, wird über eine weitere Rohrleitung, die über eine äußere Anschlussverschraubung fixiert ist, gehalten.
  • In 7 ist ein schematisches Diagramm dargestellt, welches die Wirkung der Nachdrosselung darstellt. Ab einem bestimmten Öffnungsquerschnitt kann trotz weiterhin ansteigenden Druckes kein größerer Öffnungsquerschnitt freigegeben werden, wie durch die Kennlinie 61 dargestellt ist. Dies bedeutet, dass der Massenstrom beschränkt bleibt und nicht stetig ansteigt, wie durch die Kennlinie 62 dargestellt ist.
  • In 8 ist eine alternative Ausführungsform zu 2 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist die Führung der Kältemittelströme derart vorgesehen, dass das mit Hochdruck beaufschlagte Kältemittel vom Kondensator durch den mittleren Kanal 28 des Koaxialrohres bzw. des Doppelrohres des inneren Wärmetauschers 14 dem Anschluss 21 zugeführt wird. Nach der Expansion durch das Expansionsventil 15, welches in der ersten Anschlussstelle 26 des Anschlusses 21 angeordnet ist, strömt das mit Niederdruck beaufschlagte Kältemittel zum Verdampfer 16. Vom Verdampfer 16 kommend wird das Kältemittel über die zweite Anschlussstelle 27 des Anschlusses 21 dem inneren Wärmetauscher 14 zugeführt. Bei diesem Anschluss 21 ist beispielsweise vorgeschlagen, das Expansionsventil 15 stirnseitig einzusetzen. Im Übrigen gelten die Ausführungen zu den vorstehenden Figuren.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 2006/0117793 A1 [0002]

Claims (14)

  1. Expansionsventil zur Massenstromregelung durch eine Druckdifferenz am Expansionsventil in einem Kälte- beziehungsweise Wärmekreislauf, mit einem Grundkörper (31), der eine Durchtrittsöffnung (32) umfasst, die von einem Ventilsitz (33) umgeben ist, und mit einem Ventilelement (34), welches in einer Schließposition die Durchtrittsöffnung (32) schließt und im Ventilsitz (33) anliegt und in Öffnungsrichtung verschiebbar zum Ventilsitz (33) am Grundkörper (31) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (31) zum Einsetzen in einen Bohrungsabschnitt (29) einer Anschlussstelle (26, 27) eines Anschlusses (21) eines inneren Wärmetauschers (14) oder in einen Anschluss (21) einer Rohrleitung im Kälte- beziehungsweise Wärmekreislauf ausgebildet ist und am Außenumfang (46) des Grundkörpers (31) einen Befestigungsabschnitt (47) aufweist, der mit einem komplementären Befestigungsabschnitt (48) an der Anschlussstelle (26, 27) des Anschlusses (21) lösbar befestigt ist.
  2. Expansionsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (47, 48) als Schraubgewinde oder Bajonettverschluss ausgebildet ist.
  3. Expansionsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (47) am Grundkörper (31) als Abstützfläche (70) ausgebildet ist, welche sich an einer umlaufenden, vorzugsweise radial ausgerichteten Ringfläche (71), die als Befestigungsabschnitt (48) ausgebildet ist, anliegt und von einem Bohrungsabschnitt (29) begrenzt ist.
  4. Expansionsventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Stirnseite (73) des Grundkörpers (31) ein Kraftspeicherelement (74) angreift und den Grundkörper (31) zur Ringfläche (71) fixiert.
  5. Expansionsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Grundkörper (31) zum Befestigungsabschnitt (47) benachbart ein Dichtungselement (43) vorgesehen ist, welches vorzugsweise stromab des Kältemittels zum Befestigungsabschnitt (47) am Grundkörper (31) angeordnet ist.
  6. Expansionsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (31) vom freien Ende der Anschlussstelle (26, 27) des Anschlusses (21) vollständig einsetzbar ist.
  7. Expansionsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (34) stiftförmig ausgebildet ist, wobei dessen Ventilschließglied (36) stromab zur Durchtrittsöffnung (32) angeordnet ist und dass das Ventilelement (34) die Durchtrittsöffnung (32) vorzugsweise durchdringt, wobei stromauf ein Kraftspeicherelement (37) vorgesehen ist, welches das Ventilschließglied (36) im Ventilsitz (33) positioniert.
  8. Expansionsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilschließglied (36) einmal oder mehrmals über dessen Umfang verteilt als Bypass (44) eine Vertiefung (45) aufweist, die dem Ventilsitz (33) gegenüberliegend am Ventilschließglied (36) angeordnet ist.
  9. Expansionsventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Vertiefung (45) als Kerbe ausgebildet ist.
  10. Expansionsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (31) einen sich stromauf der Durchtrittsöffnung (32) erstreckenden Führungsabschnitt (39) für das Ventilelement (34) aufweist.
  11. Expansionsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des Kraftspeicherelementes (37) an dem Führungsabschnitt (39) angreift und das gegenüber liegende Ende an dem Ventilelement (34) oder einer daran angeordneten Einstellmutter (38) angreift.
  12. Expansionsventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Einstellmutter (28) ein Federsitz (40) vorgesehen ist, der vorzugsweise als schwimmende Lagerung für das Kraftspeicherelement (37) wirkt.
  13. Expansionsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Öffnungsrichtung des Ventilelementes (34) an dem Ventilsitz (33) anschließend ein Öffnungsquerschnitt (58) vorgesehen ist, der unabhängig der Öffnungsposition des Ventilschließgliedes (36) zwischen dem Außenumfang des Ventilelementes (34) und dem Öffnungsquerschnitt (58) eine Drosselstelle bildet.
  14. Expansionsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Zuführöffnung (43) zur oder vor der Durchtrittsöffnung (32) in einem Winkel zwischen 1° und 90° vorgesehen ist, wobei vorzugsweise ein Winkel von weniger als 60° bezogen zur Längsachse des Ventilelementes (34) ausgebildet ist.
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