DE102019134523A1 - Device for regulating a flow rate and expanding a fluid in a fluid circuit and method for operating the device - Google Patents

Device for regulating a flow rate and expanding a fluid in a fluid circuit and method for operating the device Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Regeln eines Durchflusses und Expandieren eines Fluids in einem Fluidkreislauf. Die Vorrichtung (1) weist ein Gehäuse (2) und ein im Inneren des Gehäuses (2) angeordnetes Ventilelement (6) sowie ein Stellelement (4) und eine Übertragungsanordnung (5) zum Übertragen einer Rotationsbewegung (4a) des Stellelements (4) um eine Längsachse in eine Linearbewegung (6a) des Ventilelements (6) in Richtung der Längsachse relativ zum Gehäuse (2) auf. Das Ventilelement (6) ist in einer Rotationsbewegung (6d) um die Längsachse drehbar gelagert. Dabei ist das Ventilelement (6) über eine Gleitdrehanordnung (8) mit dem Stellelement (4) mechanisch verbunden. Die Gleitdrehanordnung (8) ist derart ausgebildet, die Rotationsbewegung (4a) des Stellelements (4) an das Ventilelement (6) zu übertragen.Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (1) zum Regeln eines Durchflusses und Expandieren eines Fluids in einem Fluidkreislauf.The invention relates to a device (1) for regulating a flow and expanding a fluid in a fluid circuit. The device (1) has a housing (2) and a valve element (6) arranged inside the housing (2) as well as an actuating element (4) and a transmission arrangement (5) for transmitting a rotational movement (4a) of the actuating element (4) a longitudinal axis in a linear movement (6a) of the valve element (6) in the direction of the longitudinal axis relative to the housing (2). The valve element (6) is mounted such that it can rotate about the longitudinal axis in a rotational movement (6d). The valve element (6) is mechanically connected to the adjusting element (4) via a sliding rotary arrangement (8). The sliding rotary arrangement (8) is designed to transmit the rotational movement (4a) of the adjusting element (4) to the valve element (6). The invention also relates to a method for operating a device (1) for regulating a flow and expanding a fluid in a fluid circuit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln eines Durchflusses und Expandieren eines Fluids in einem Fluidkreislauf, insbesondere eines Kältemittels in einem Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse und ein im Inneren des Gehäuses angeordnetes Ventilelement sowie ein Stellelement und eine Übertragungsanordnung zum Übertragen einer Rotationsbewegung des Stellelements um eine Längsachse in eine Linearbewegung des Ventilelements in Richtung der Längsachse relativ zum Gehäuse auf.The invention relates to a device for regulating a flow rate and expanding a fluid in a fluid circuit, in particular a refrigerant in a refrigerant circuit of an air conditioning system of a motor vehicle. The device has a housing and a valve element arranged in the interior of the housing as well as an actuating element and a transmission arrangement for converting a rotational movement of the actuating element about a longitudinal axis into a linear movement of the valve element in the direction of the longitudinal axis relative to the housing.

Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung.The invention also relates to a method for operating the device.

Ein Ventil als eine Vorrichtung zum Regeln eines Durchflusses und Expandieren eines Kältemittels, insbesondere ein Expansionsventil, erfüllt die Funktionen des Abdichtens, des Regelns eines Massenstroms beziehungsweise Expandierens des Kältemittels gemäß einer Kennlinie sowie ein Durchlassen bei Vollast bei maximal geöffnetem Strömungsquerschnitt. Der Betrieb mit maximal geöffnetem Strömungsquerschnitt des Ventils ermöglicht ein Durchströmen des Kältemittels unter minimalem beziehungsweise ohne nennenswerten Druckverlust.A valve as a device for regulating a flow rate and expanding a refrigerant, in particular an expansion valve, fulfills the functions of sealing, regulating a mass flow or expanding the refrigerant according to a characteristic curve, as well as letting it through at full load with the flow cross-section open to the maximum. Operation with the flow cross-section of the valve open to the maximum enables the refrigerant to flow through with minimal or no significant pressure loss.

Das Ventil sollte neben den genannten Funktionen zudem weitere Kriterien erfüllen. Dabei sollte der Übergang zwischen den Funktionen Abdichten und Regeln beziehungsweise Expandieren möglichst kontinuierlich und damit ohne einen Sprung innerhalb der entsprechenden Kennlinie erfolgen. Das Abdichten ist auch in einem unbestromten Zustand eines elektromotorisch angetriebenen Ventils zu gewährleisten, das Ventil sollte folglich selbstdichtend beziehungsweise selbsthemmend ausgebildet sein. Das Ventil ist für ein beidseitig anliegendes Druckgefälle zu konfigurieren. Dabei kann die Druckdifferenz bis zu 100 bar betragen. Das Ventil sollte in einem Temperaturbereich von - 40°C bis + 120°C einzusetzen sein.In addition to the functions mentioned, the valve should also meet other criteria. The transition between the sealing and regulating or expanding functions should take place as continuously as possible and thus without a jump within the corresponding characteristic curve. Sealing must also be ensured in a de-energized state of a valve driven by an electric motor; the valve should consequently be designed to be self-sealing or self-locking. The valve must be configured for a pressure gradient on both sides. The pressure difference can be up to 100 bar. The valve should be used in a temperature range of - 40 ° C to + 120 ° C.

In der DE 10 2016 013 492 A1 wird ein elektrisch angetriebenes Expansionsventil und Absperrventil für den Betrieb mit dem Kältemittel R744 offenbart. Das Ventil weist einen in einer Ventilkörperkammer angeordneten Ventilkörper sowie einen Dichtungssitz und eine Dichtung, welche entlang einer axialen Bewegungsrichtung des Ventilkörpers innerhalb des Ventils ausgerichtet sind, auf. Das Ventil ist derart ausgebildet, dass in einem geschlossenen Zustand ein Druck-Bypass zur Ventilkörperkammer besteht. Dabei ist der Ventilkörper mit einer sich im Wesentlichen in axialer Richtung erstreckenden Durchgangsöffnung als ein Bestandteil des Druck-Bypasses versehen. Der Druck-Bypass erstreckt sich von einem Anschluss durch den Ventilkörper hindurch zur Ventilkörperkammer.In the DE 10 2016 013 492 A1 an electrically powered expansion valve and shut-off valve for operation with the refrigerant R744 is disclosed. The valve has a valve body arranged in a valve body chamber as well as a sealing seat and a seal which are aligned along an axial direction of movement of the valve body within the valve. The valve is designed in such a way that, in a closed state, there is a pressure bypass to the valve body chamber. The valve body is provided with a through opening extending essentially in the axial direction as a component of the pressure bypass. The pressure bypass extends from a connection through the valve body to the valve body chamber.

Aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtungen 1' zum Regeln eines Durchflusses und Expandieren eines Kältemittels mit einem elektrischen Antrieb, wie in den 1a bis 1d gezeigt, sind mit einem Gehäuse 2' und einem Elektromotor 3 ausgebildet, welcher eine als ein Stellelement 4' vorgesehene Antriebswelle in eine Rotationsbewegung 4a versetzt. Mit Hilfe einer an der in einer axialen Richtung ausgerichteten Antriebswelle 4' vorgesehenen Übertragungsanordnung 5', insbesondere eines Gewindes, speziell eines sogenannten Bewegungsgewindes, wird die Rotationsbewegung 4a der Antriebswelle 4' um deren Längsachse in eine translatorische Hubbewegung eines vorzugsweise als eine Ventilnadel ausgebildeten Ventilelements 6' übertragen. Die translatorische Hubbewegung entspricht damit einer Linearbewegung 6a des Ventilelements 6' in axialer Richtung, das heißt in Richtung der Längsachse der Antriebswelle 4'.Devices known from the prior art 1' for regulating a flow and expanding a refrigerant with an electric drive, as in FIG 1a to 1d are shown with a housing 2 ' and an electric motor 3 formed, which one as an adjusting element 4 ' provided drive shaft in a rotational movement 4a offset. With the help of a drive shaft aligned in an axial direction 4 ' provided transfer order 5 ' , in particular a thread, specifically a so-called movement thread, is the rotational movement 4a the drive shaft 4 ' around its longitudinal axis in a translatory stroke movement of a valve element preferably designed as a valve needle 6 ' transfer. The translatory stroke movement thus corresponds to a linear movement 6a of the valve element 6 ' in the axial direction, that is, in the direction of the longitudinal axis of the drive shaft 4 ' .

Die Gewindepaarung der Übertragungsanordnung 5' ist zwischen der Antriebswelle 4' und dem Ventilelement 6' vorgesehen. Dabei ist die Antriebswelle 4', welche im Wesentlichen die Form eines Zylinderstabes, insbesondere eines Rundstabes mit Abschnitten unterschiedlicher Durchmesser, aufweist, mit einem freien Ende in eine im Ventilelement 6' ausgebildete Öffnung 6b' eingesteckt. Das freie Ende der Antriebswelle 4' ist distal zu einem mit dem Elektromotor 3 verbundenen Ende angeordnet. Die Antriebswelle 4' weist somit am freien Ende ein Außengewinde als erstes Element der Gewindepaarung auf, während innerhalb der Öffnung 6b' des Ventilelements 6' ein Innengewinde als zweites Element der Gewindepaarung ausgebildet ist.The thread pairing of the transmission assembly 5 ' is between the drive shaft 4 ' and the valve element 6 ' intended. Here is the drive shaft 4 ' which essentially has the shape of a cylinder rod, in particular a round rod with sections of different diameters, with a free end in one in the valve element 6 ' formed opening 6b ' plugged in. The free end of the drive shaft 4 ' is distal to one with the electric motor 3 connected end arranged. The drive shaft 4 ' thus has an external thread at the free end as the first element of the thread pairing, while inside the opening 6b ' of the valve element 6 ' an internal thread is formed as a second element of the thread pairing.

Das Ventilelement 6' ist in einem Ventilsitzelement 7 angeordnet. Das linear in der axialen Richtung bewegte und sich im Wesentlichen in der axialen Richtung erstreckende Ventilelement 6' wird dabei über eine Gleitdrehsicherungsanordnung 8' gehalten, welche eine Rotationsbewegung des Ventilelements 6' um die axiale Richtung beziehungsweise die Längsachse des Ventilelements 6' verhindert und die Linearbewegung 6a in der axialen Richtung zulässt.The valve element 6 ' is in a valve seat element 7th arranged. The valve element moved linearly in the axial direction and extending substantially in the axial direction 6 ' is done via a sliding anti-rotation device 8th' held, which is a rotational movement of the valve element 6 ' around the axial direction or the longitudinal axis of the valve element 6 ' prevents and the linear movement 6a in the axial direction.

Das Ventilelement 6' weist im innerhalb des Gehäuses 2' entlanggleitenden Bereich Ausformungen 6c' auf. Die Ausformungen 6c' sind an einem zum Elektromotor 3 ausgerichteten Ende des Ventilelements 6' ausgebildet und ragen paarweise gegenüberliegend vom Ventilelement 6' ab, was insbesondere aus den 1c und 1d hervorgeht. Damit weist das Ventilelement 6' in einem Querschnitt durch die Längsachse eine T-Form auf.The valve element 6 ' has inside the case 2 ' along the sliding area formations 6c ' on. The formations 6c ' are on one to the electric motor 3 aligned end of the valve element 6 ' formed and protrude in pairs opposite one another from the valve element 6 ' from what in particular from the 1c and 1d emerges. So that the valve element 6 ' a T-shape in a cross section through the longitudinal axis.

Das Gehäuse 2' ist im Bereich der Ausformungen 6c' des Ventilelements 6' mit sich bezüglich der Längsachse des Ventilelements 6' gegenüberliegend angeordneten kerbenförmigen beziehungsweise nutartigen Ausnehmungen 2a' ausgebildet, welche in der Form jeweils mit einer Ausformung 6c' des Ventilelements 6' korrespondieren. Die Formen der Ausnehmungen 2a' des Gehäuses 2' entsprechen dabei jeweils der Außenform der Ausformungen 6c' des Ventilelements 6' zuzüglich eines Spiels zum gleitenden Bewegen des Ventilelements 6' innerhalb des Gehäuses 2' in axialer Richtung.The case 2 ' is in the area of the formations 6c ' of the valve element 6 ' with respect to the longitudinal axis of the valve element 6 ' oppositely arranged notch-shaped or groove-like recesses 2a ' formed, which in the form each with a formation 6c ' of the valve element 6 ' correspond. The shapes of the recesses 2a ' of the housing 2 ' correspond in each case to the outer shape of the formations 6c ' of the valve element 6 ' plus a play for sliding the valve element 6 ' inside the case 2 ' in the axial direction.

Mit dem Anordnen der Ausformungen 6c' des im Querschnitt T-förmigen Ventilelements 6' innerhalb der kerbenförmigen beziehungsweise nutartigen Ausnehmungen 2a' des Gehäuses 2' wird eine Rotationsbewegung des Ventilelements 6', angetrieben durch das um die Längsachse rotierende Stellelement 4', verhindert. Damit wird das Ventilelement 6' durch die Rotationsbewegung 4a des Stellelements 4' ohne eigene Rotation um die Längsachse in der Linearbewegung 6a bewegt.With the arrangement of the moldings 6c ' of the cross-sectionally T-shaped valve element 6 ' within the notch-shaped or groove-like recesses 2a ' of the housing 2 ' becomes a rotational movement of the valve element 6 ' , driven by the adjusting element rotating around the longitudinal axis 4 ' , prevented. This becomes the valve element 6 ' by the rotational movement 4a of the actuator 4 ' without its own rotation around the longitudinal axis in the linear movement 6a emotional.

Die Vorrichtung ist zudem mit einem ersten Anschluss 9 und einem zweiten Anschluss 10 ausgebildet. Eine Durchgangsöffnung 9a des ersten Anschlusses ist in radialer Richtung zum Ventilelement 6' ausgerichtet, während eine Durchgangsöffnung 10a des zweiten Anschluss 10 in axialer Richtung des Ventilelements 6' ausgerichtet ist. Die Durchgangsöffnung 9a des ersten Anschlusses 9 ist mit Kältemittel mit einem ersten Druck p1 beaufschlagt, sodass der Druck p1 im Wesentlichen in radialer Richtung auf das Ventilelement 6' einwirkt. Die Durchgangsöffnung 10a des zweiten Anschlusses 10 ist mit Kältemittel mit einem zweiten Druck p2 beaufschlagt, sodass der Druck p2 im Wesentlichen in axialer Richtung auf das Ventilelement 6' einwirkt. Sämtliche druckbeaufschlagte Flächen des Ventilelements 6' sind derart ausgelegt, dass das Ventilelement 6' in einem nahezu isostatischen Zustand angeordnet ist. Die auf das Ventilelement 6' wirkenden Druckkräfte befinden sich im Gleichgewicht.The device is also provided with a first connector 9 and a second port 10 educated. A through opening 9a of the first connection is in the radial direction to the valve element 6 ' aligned while a through hole 10a of the second connection 10 in the axial direction of the valve element 6 ' is aligned. The passage opening 9a of the first connection 9 is using refrigerant at a first pressure p1 applied so that the pressure p1 essentially in the radial direction on the valve element 6 ' acts. The passage opening 10a of the second connection 10 is using refrigerant at a second pressure p2 applied so that the pressure p2 essentially in the axial direction on the valve element 6 ' acts. All pressurized surfaces of the valve element 6 ' are designed such that the valve element 6 ' is arranged in a nearly isostatic state. The on the valve element 6 ' acting pressure forces are in equilibrium.

Aufgrund der Dimensionierung des elektrischen Antriebes steht lediglich eine begrenzte Kraft zum Bewegen des Ventilelements 6', das heißt der Ventilnadel, zur Verfügung. Zudem muss ein dichtes Anliegen des Ventilelements 6' innerhalb des Ventilsitzelements 7 im unbestromten Zustand des Elektromotors 3 sowie bei Temperaturen von - 40°C bis + 120°C sichergestellt werden. Durch das Erzeugen einer auf das Ventilelement 6' wirkenden und damit das Ventilelement 6' in das Ventilsitzelement 7 pressenden Kraft, kann das Ventilelement 6' von der als selbsthemmendes Bewegungsgewinde ausgebildeten Übertragungsanordnung 5' gehalten werden. Allerdings führt eine Kombination der das Ventilelement 6' in das Ventilsitzelement 7 pressenden Kraft mit einer Änderung der Temperatur und damit einhergehenden unterschiedlichen Ausdehnung der Komponenten des Ventils 1' zu einem Verklemmen der Komponenten, sodass das Ventilelement 6' unbeweglich fixiert ist.Due to the dimensioning of the electric drive, there is only a limited force for moving the valve element 6 ' , i.e. the valve needle, is available. In addition, the valve element must fit snugly 6 ' inside the valve seat element 7th in the de-energized state of the electric motor 3 as well as at temperatures from - 40 ° C to + 120 ° C. By generating an on the valve element 6 ' acting and thus the valve element 6 ' into the valve seat element 7th pressing force, the valve element can 6 ' from the transmission arrangement designed as a self-locking movement thread 5 ' being held. However, a combination of the valve element performs 6 ' into the valve seat element 7th pressing force with a change in temperature and the associated different expansion of the components of the valve 1' to jamming of the components, so that the valve element 6 ' is immovably fixed.

Eine weitere Möglichkeit der Ausbildung des Ventils 1' ist ein definiertes Klemmen des Ventilelements 6' am Ventilsitzelement 7, insbesondere an einem zwischen dem Gehäuse 2', dem Ventilsitzelement 7 und dem Ventilelement 6' angeordneten Dichtelement, welches auch als Ventilsitzdichtung bezeichnet wird. Dabei ist ein Winkel eines Dichtkegels derart zu wählen, dass im Dichtbereich eine Selbsthemmung erzielt und damit das Bewegungsgewinde entlastet wird. Dafür bedarf es jedoch einer sehr detaillierten und genauen Auslegung der Dichtkontur, da ein zu gering ausgebildeter Winkel des Dichtkegels zu einem Verklemmen des Ventilelements 6' innerhalb der Ventilsitzdichtung, und ein zu groß ausgebildeter Winkel des Dichtkegels zur Undichtheit zwischen dem Ventilelement 6' und der Ventilsitzdichtung führt. Zudem erfordert ein derartiges Konzept sehr hohe Ansprüche an die Fertigung, speziell bezüglich der Oberflächen und der Geometrietoleranzen. Ein solches Fertigen und Messen ist sehr aufwendig und kostenintensiv.Another way of designing the valve 1' is a defined clamping of the valve element 6 ' on the valve seat element 7th , especially on one between the housing 2 ' , the valve seat element 7th and the valve element 6 ' arranged sealing element, which is also referred to as a valve seat seal. An angle of a sealing cone should be selected in such a way that self-locking is achieved in the sealing area and the movement thread is thus relieved. However, this requires a very detailed and precise design of the sealing contour, since an angle of the sealing cone that is too small leads to jamming of the valve element 6 ' within the valve seat seal, and too large an angle of the sealing cone to the leakage between the valve element 6 ' and the valve seat seal leads. In addition, such a concept requires very high manufacturing standards, especially with regard to the surfaces and the geometrical tolerances. Such production and measurement is very complex and costly.

Das Bewegungsgewinde als Übertragungsanordnung 5' ist abhängig von der Dimension des Ventilelements 6' beispielsweise mit einem Feingewinde M3/M4 und somit an der Grenze der Belastbarkeit ausgebildet. Abweichungen in der Qualität und äußere Einflüsse, wie Änderungen der Temperatur und damit einhergehende unterschiedliche Ausdehnungen der Komponenten sowie Fertigungstoleranzen, können zum Verklemmen und damit zum Versagen des Ventils 1' führen.The movement thread as a transmission arrangement 5 ' depends on the dimension of the valve element 6 ' for example with a fine thread M3 / M4 and thus at the limit of the load capacity. Deviations in quality and external influences, such as changes in temperature and the associated different expansion of the components as well as manufacturing tolerances, can cause the valve to jam and thus fail 1' to lead.

Das Einbringen eines als abgeflachten Bereiches ausgebildeten Abschnitts 5a' des ansonsten einen kreisrunden Querschnitt aufweisenden Gewindes des Stellelements 4', gemäß den 1c und 1d, reduziert die Belastbarkeit und führt zu einer ungleichmäßigen Belastung. Der im Bereich des Gewindes ausgebildete Abschnitt 5a' gewährleistet als Durchströmöffnung in Kombination mit der als Durchgangsbohrung ausgebildeten Öffnung 6b' des Ventilelements 6' den Druckausgleich in axialer Richtung bezüglich des zweiten Drucks p2 innerhalb des Ventils 1'. Dabei birgt die Ausbildung des Abschnitts 5a' als abgeflachter Bereich die Gefahr des Entstehens eines Grates an Kanten sowie dem Übergang von der Fläche zum Gewinde während des Fertigungsprozesses, was wiederum das Bewegungsgewinde als Übertragungsanordnung 5' beschädigt.The introduction of a section designed as a flattened area 5a ' of the thread of the adjusting element, which otherwise has a circular cross-section 4 ' , according to the 1c and 1d , reduces the load capacity and leads to an uneven load. The section formed in the area of the thread 5a ' guaranteed as a through-flow opening in combination with the opening designed as a through-hole 6b ' of the valve element 6 ' the pressure equalization in the axial direction with respect to the second pressure p2 inside the valve 1' . The training of the section harbors it 5a ' as a flattened area, the risk of a burr appearing on the edges as well as the transition from the surface to the thread during the manufacturing process, which in turn is the movement thread as a transmission arrangement 5 ' damaged.

Aufgrund der Lagerung der Antriebswelle 4' innerhalb des Gehäuses 2' und der Anordnung des Ventilelements 6' innerhalb des Ventilsitzelementes 7 ergibt sich eine Reihe aneinander gefügter Toleranzen mehrerer Komponenten. Dabei werden Fluchtungsfehler und andere Anordnungsungenauigkeiten über eine Spielpassung der Gewindeverbindung kompensiert, was zu einer weiteren undefinierbaren Belastung der Übertragungsanordnung 5' und somit zu möglichen Überlastungen führt.Due to the bearing of the drive shaft 4 ' inside the case 2 ' and the arrangement of the valve element 6 ' inside the valve seat element 7th this results in a number of interconnected tolerances of several components. Alignment errors and other arrangement inaccuracies are compensated for by a clearance fit of the threaded connection, which leads to a further indefinable load on the transmission arrangement 5 ' and thus leads to possible overloads.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung und Verbesserung einer Vorrichtung zum Regeln eines Durchflusses und Expandieren eines Fluids in einem Fluidkreislauf, insbesondere in einem Kältemittelkreislauf, speziell eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs, welches die oben genannten Anforderungen erfüllt. Dabei soll insbesondere die Ausbildung der Vorrichtung bezüglich des Übertragens der Bewegung des Stellelements an das Ventilelement bezüglich einer definierten und gleichmäßigen Belastung, speziell im Bereich der Übertragungsanordnung, verbessert werden. Die an der Übertragungsanordnung wirkenden Kräfte sollen minimal sein. Dabei sollen auch die Anordnungsungenauigkeiten zwischen dem Stellelement und dem Ventilelement minimiert werden. Zudem sollen die Herstellung einfach und damit die Herstellungskosten minimal sein. Die Vorrichtung soll in jedem Anwendungsfall, das heißt in einem großen Temperaturbereich und Druckbereich, zuverlässig betreibbar sein.The object of the invention is to provide and improve a device for regulating a flow rate and expanding a fluid in a fluid circuit, in particular in a refrigerant circuit, especially an air conditioning system of a motor vehicle, which meets the above-mentioned requirements. In particular, the design of the device with regard to the transmission of the movement of the actuating element to the valve element with regard to a defined and uniform load, especially in the area of the transmission arrangement, is to be improved. The forces acting on the transmission arrangement should be minimal. The inaccuracies in the arrangement between the actuating element and the valve element should also be minimized. In addition, the production should be simple and thus the production costs should be minimal. The device should be able to be operated reliably in every application, that is to say in a large temperature range and pressure range.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.The object is achieved by the objects with the features of the independent patent claims. Further developments are given in the dependent claims.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Regeln eines Durchflusses und Expandieren eines Fluids in einem Fluidkreislauf, insbesondere eines Kältemittels in einem Kältemittelkreislauf, gelöst. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse und ein im Inneren des Gehäuses angeordnetes Ventilelement sowie ein Stellelement und eine Übertragungsanordnung zum Übertragen einer Rotationsbewegung des Stellelements um eine Längsachse in eine Linearbewegung des Ventilelements in Richtung der Längsachse relativ zum Gehäuse auf.The object is achieved by a device for regulating a flow and expanding a fluid in a fluid circuit, in particular a refrigerant in a refrigerant circuit. The device has a housing and a valve element arranged in the interior of the housing as well as an actuating element and a transmission arrangement for converting a rotational movement of the actuating element about a longitudinal axis into a linear movement of the valve element in the direction of the longitudinal axis relative to the housing.

Nach der Konzeption der Erfindung ist das Ventilelement in einer Rotationsbewegung um die Längsachse drehbar gelagert angeordnet. Dabei ist das Ventilelement über eine Gleitdrehanordnung mit dem Stellelement mechanisch verbunden. Die Gleitdrehanordnung ist derart ausgebildet, die Rotationsbewegung des Stellelements an das Ventilelement zu übertragen und vorteilhaft eine Relativbewegung zwischen dem Stellelement und dem Ventilelement in Richtung der Längsachse zu ermöglichen.According to the conception of the invention, the valve element is rotatably mounted in a rotational movement about the longitudinal axis. The valve element is mechanically connected to the actuating element via a sliding rotary arrangement. The sliding rotary arrangement is designed in such a way that the rotational movement of the actuating element is transmitted to the valve element and advantageously to enable a relative movement between the actuating element and the valve element in the direction of the longitudinal axis.

Das Stellelement ist bevorzugt als eine Antriebswelle ausgebildet. Die Antriebswelle ist vorzugsweise mit einem Elektromotor, insbesondere einem Schrittmotor beziehungsweise einem Stellmotor, verbunden, welcher die Antriebswelle in die Rotationsbewegung um die Längsachse versetzen kann. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Antriebswelle innerhalb des Gehäuses in axialer Richtung fixiert ist.The adjusting element is preferably designed as a drive shaft. The drive shaft is preferably connected to an electric motor, in particular a stepping motor or a servomotor, which can set the drive shaft rotating about the longitudinal axis. One advantage of the invention is that the drive shaft is fixed in the axial direction within the housing.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Gleitdrehanordnung eine im Ventilelement ausgebildete Öffnung und einen Endabschnitt der Antriebswelle auf. Der Endabschnitt der Antriebswelle ist vorzugsweise distal zu einem mit dem Elektromotor verbundenen Ende der Antriebswelle angeordnet.According to a further development of the invention, the sliding rotary arrangement has an opening formed in the valve element and an end section of the drive shaft. The end section of the drive shaft is preferably arranged distally to an end of the drive shaft connected to the electric motor.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich die im Ventilelement ausgebildete Öffnung in Richtung der Längsachse. Der Endabschnitt der Antriebswelle ist in die Öffnung des Ventilelements in Richtung der Längsachse beweglich eingesteckt angeordnet. Die Öffnung des Ventilelements kann als eine Durchgangsbohrung vorgesehen sein.According to a preferred embodiment of the invention, the opening formed in the valve element extends in the direction of the longitudinal axis. The end section of the drive shaft is arranged to be movably inserted into the opening of the valve element in the direction of the longitudinal axis. The opening of the valve element can be provided as a through hole.

Die Gleitdrehanordnung ist vorteilhaft als eine formschlüssige Gleitkontur ausgebildet. Dabei sind eine Form einer die Öffnung des Ventilelements umschließenden Wandung und eine äußere Form des Endabschnitts der Antriebswelle miteinander korrespondierend sowie ineinandergreifend ausgebildet und angeordnet. Die Gleitdrehanordnung weist zudem bevorzugt eine mehreckige beziehungsweise mehrkantige Form, insbesondere eines Sechskants, eines Sterns, eines Polygons oder ähnliches, auf.The sliding and rotating arrangement is advantageously designed as a form-fitting sliding contour. A shape of a wall surrounding the opening of the valve element and an outer shape of the end section of the drive shaft are designed and arranged to correspond to one another and to interlock. The sliding and rotating arrangement also preferably has a polygonal or polygonal shape, in particular a hexagon, a star, a polygon or the like.

Die Gleitdrehanordnung ist vorzugsweise mit einem freien Querschnitt zwischen der Antriebswelle und dem Ventilelement ausgebildet, beispielsweise um einen Druckausgleich um das Ventilelement, insbesondere in axialer Richtung, sicherzustellen.The sliding rotary arrangement is preferably designed with a free cross section between the drive shaft and the valve element, for example to ensure pressure compensation around the valve element, in particular in the axial direction.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Übertragungsanordnung als eine Gewindepaarung zwischen dem Gehäuse und dem Ventilelement ausgebildet. Dabei sind bevorzugt an einer Außenseite des rotationssymmetrischen Ventilelements ein Außengewinde und innerhalb des Gehäuses ein Innengewinde vorgesehen. Das Außengewinde und das Innengewinde sind vorzugsweise jeweils vollumfänglich ausgebildet.According to an advantageous embodiment of the invention, the transmission arrangement is designed as a thread pairing between the housing and the valve element. In this case, an external thread is preferably provided on an outside of the rotationally symmetrical valve element and an internal thread is provided inside the housing. The external thread and the internal thread are preferably each formed over their entire circumference.

Das Außengewinde des Ventilelements kann speziell an einem zum Stellelement hin ausgerichteten Ende des Ventilelements angeordnet sein.The external thread of the valve element can be arranged specifically on an end of the valve element which is oriented towards the actuating element.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Ventilelement zum Führen und Haltern innerhalb eines Ventilsitzelements angeordnet, welches die Rotationsbewegung des Ventilelements um die Längsachse und die Linearbewegung des Ventilelements in der axialen Richtung zulässt.According to a further development of the invention, the valve element for guiding and holding is arranged within a valve seat element which allows the rotary movement of the valve element about the longitudinal axis and the linear movement of the valve element in the axial direction.

Das Ventilelement ist vorzugsweise über zwei Dichtelemente zum Gehäuse sowie zum Ventilsitzelement abgedichtet angeordnet. Dabei sind jeweils bevorzugt ein erstes Dichtelement als eine Gleitdichtung, das Ventilelement zum Gehäuse abdichtend, ausgebildet, während ein zweites Dichtelement als eine Ventilsitzdichtung, das Ventilelement zum Gehäuse und zum Ventilsitzelement abdichtend, ausgebildet ist.The valve element is preferably arranged in a sealed manner via two sealing elements to the housing and to the valve seat element. A first sealing element is preferably designed as a sliding seal, sealing the valve element to the housing, while a second sealing element is designed as a valve seat seal, sealing the valve element to the housing and valve seat element.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Ventilelement in einem geschlossenen Zustand der Vorrichtung in einem Dichtbereich am zweiten Dichtelement anliegt und dass das Ventilelement in einem geöffneten Zustand der Vorrichtung einen zwischen dem Ventilelement und dem zweiten Dichtelement vollumfänglichen Spalt ausbildend angeordnet ist.Another advantage of the invention is that the valve element rests against the second sealing element in a sealing area in a closed state of the device and that the valve element is arranged forming a gap between the valve element and the second sealing element in an open state of the device.

Der Dichtbereich weist vorzugsweise eine erste, am zweiten Dichtelement umfänglich umlaufend ausgebildete Dichtfläche sowie eine zweite, am Ventilelement umfänglich umlaufend ausgebildete Dichtfläche auf. Dabei sind die erste Dichtfläche und die zweite Dichtfläche in gleichgesinnter Weise konisch zur Längsachse ausgerichtet. Die erste Dichtfläche kann in einem Winkel α im Bereich von 20° bis 45° zur Längsachse ausgerichtet sein, während die zweite Dichtfläche in einem Winkel β im Bereich von 3° bis 10° zur Längsachse ausgerichtet sein kann.The sealing area preferably has a first sealing surface which is formed circumferentially on the second sealing element and a second sealing surface which is formed circumferentially on the valve element. The first sealing surface and the second sealing surface are aligned conically to the longitudinal axis in a like-minded manner. The first sealing surface can be at an angle α be aligned in the range of 20 ° to 45 ° to the longitudinal axis, while the second sealing surface is at an angle β can be aligned in the range of 3 ° to 10 ° to the longitudinal axis.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Ventilelement an einer Mantelfläche eine umfänglich umlaufend ausgebildete Regelfläche auf. Die Regelfläche ist vorzugsweise konisch ausgebildet und in einem Winkel y im Bereich von 0,5° bis 2° zur Längsachse ausgerichtet.According to a further preferred embodiment of the invention, the valve element has a circumferential control surface on a jacket surface. The ruled surface is preferably conical and oriented at an angle y in the range from 0.5 ° to 2 ° to the longitudinal axis.

Die Regelfläche erstreckt sich vorteilhaft von der zweiten Dichtfläche des Dichtbereichs bis zu einer Stirnseite des Ventilelements.The control surface advantageously extends from the second sealing surface of the sealing area to an end face of the valve element.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Gehäuse mit Anschlüssen zum Verbinden mit Fluidleitungen ausgebildet ist, welche jeweils über eine Durchgangsöffnung mit dem Inneren des Gehäuses verbunden sind. Dabei weisen Symmetrieachsen der Durchgangsöffnungen der Anschlüsse des Gehäuses einen gemeinsamen Schnittpunkt auf, in welchem das Ventilelement angeordnet ist.Another advantage of the invention is that the housing is designed with connections for connecting to fluid lines, which are each connected to the interior of the housing via a through opening. In this case, axes of symmetry of the through openings of the connections of the housing have a common point of intersection in which the valve element is arranged.

Die Durchgangsöffnung des ersten Anschlusses des Gehäuses ist vorzugsweise in einer radialen Richtung zur Längsachse ausgerichtet, während die Durchgangsöffnung des zweiten Anschluss des Gehäuses auf einer gegenüberliegenden Seite des Stellelements zum Ventilelement angeordnet ist. Zudem können die Symmetrieachse der Durchgangsöffnung des zweiten Anschlusses des Gehäuses und die Längsachse beziehungsweise die Rotationsachse des Ventilelements koaxial zueinander ausgerichtet angeordnet sein.The through opening of the first connection of the housing is preferably aligned in a radial direction to the longitudinal axis, while the through opening of the second connection of the housing is arranged on an opposite side of the actuating element to the valve element. In addition, the axis of symmetry of the through opening of the second connection of the housing and the longitudinal axis or the axis of rotation of the valve element can be arranged coaxially aligned with one another.

Die Aufgabe wird auch durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer vorgenannten Vorrichtung zum Regeln eines Durchflusses und Expandieren eines Fluids in einem Fluidkreislauf, insbesondere eines Kältemittels in einem Kältemittelkreislauf, gelöst. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:

  • - Versetzen eines Stellelements in eine Rotationsbewegung um eine Längsachse,
  • - Übertragen der Rotationsbewegung des Stellelements mittels einer Gleitdrehanordnung an ein Ventilelement, sodass das Ventilelement in einer Rotationsbewegung mit dem Stellelement um die Längsachse rotiert,
  • - Übertragen der Rotationsbewegung des Ventilelements mittels einer Übertragungsanordnung in eine Linearbewegung des Ventilelements in Richtung der Längsachse relativ zum Gehäuse, sodass das Ventilelement entlang der Längsachse linear bewegt wird, wobei je nach Drehrichtung des Stellelements die Vorrichtung geöffnet oder geschlossen wird.
The object is also achieved by a method according to the invention for operating an aforementioned device for regulating a flow rate and expanding a fluid in a fluid circuit, in particular a refrigerant in a refrigerant circuit. The procedure consists of the following steps:
  • - Setting an adjusting element in a rotational movement about a longitudinal axis,
  • - Transmission of the rotational movement of the adjusting element by means of a sliding rotary arrangement to a valve element, so that the valve element rotates in a rotational movement with the adjusting element about the longitudinal axis,
  • - Transferring the rotational movement of the valve element by means of a transfer arrangement in a linear movement of the valve element in the direction of the longitudinal axis relative to the housing, so that the valve element is moved linearly along the longitudinal axis, the device being opened or closed depending on the direction of rotation of the actuating element.

Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht die Verwendung der Vorrichtung zum Regeln eines Durchflusses und Expandieren eines Fluids in einem Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs.The advantageous embodiment of the invention enables the device to be used for regulating a flow rate and for expanding a fluid in a refrigerant circuit of an air conditioning system of a motor vehicle.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung zum Regeln eines Durchflusses und Expandieren eines Fluids in einem Fluidkreislauf weisen zusammenfassend weitere diverse Vorteile auf:

  • - Übertragen der Bewegung des Stellelements an das Ventilelement unter einer minimalen Anzahl an Freiheitsgraden mit einer definierten und gleichmäßigen Belastung, speziell im Bereich der Übertragungsanordnung, bei welcher die wirkenden Kräfte minimal sind, und
  • - minimale Anordnungsungenauigkeiten zwischen dem Stellelement und dem Ventilelement, damit
  • - zuverlässiger Betrieb in großem Temperaturbereich und Druckbereich sowie
  • - einfache Herstellung bei minimalen Herstellungskosten.
The device according to the invention and the method for operating the device for regulating a flow rate and expanding a fluid in a fluid circuit have, in summary, further diverse advantages:
  • - Transferring the movement of the actuating element to the valve element with a minimum number of degrees of freedom with a defined and uniform load, especially in the area of the transmission arrangement in which the forces acting are minimal, and
  • - Minimal arrangement inaccuracies between the actuating element and the valve element, thus
  • - Reliable operation in a wide temperature range and pressure range as well
  • - simple production with minimal production costs.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:

  • 2a und 2b: eine Vorrichtung zum Regeln eines Durchflusses und Expandieren eines Fluids in einem Fluidkreislauf, insbesondere einem Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse und innerhalb des Gehäuses angeordnetem Ventilelement sowie Stellelement mit einer Übertragungsanordnung in geschlossenem sowie geöffnetem Zustand jeweils in einer seitlichen Schn ittdarstellung,
  • 3: das Stellelement und das Ventilelement als Einzelkomponenten in einer Explosionsdarstellung und perspektivischer Ansicht sowie
  • 4a und 4b: jeweils eine Detailansicht der Anordnung des Ventilelements innerhalb des Ventilsitzelements beziehungsweise des zweiten Dichtelements.
Further details, features and advantages of embodiments of the invention emerge from the following description of exemplary embodiments with reference to the associated drawings. Show it:
  • 2a and 2 B : a device for regulating a flow and expanding a fluid in a fluid circuit, in particular a refrigerant circuit of an air conditioning system of a motor vehicle, with a housing and valve element arranged within the housing, as well as an actuating element with a transmission arrangement in the closed and open state, each in a lateral sectional view,
  • 3 : the control element and the valve element as individual components in an exploded view and perspective view as well
  • 4a and 4b : each a detailed view of the arrangement of the valve element within the valve seat element or the second sealing element.

In den 2a und 2b ist jeweils eine Vorrichtung 1 zum Regeln eines Durchflusses und Expandieren eines Fluids in einem Fluidkreislauf, insbesondere ein Ventil 1, speziell in einem Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse 2 und einem innerhalb des Gehäuses 2 angeordneten Ventilelement 6 sowie einem Stellelement 4 mit einer Übertragungsanordnung 5 in einem geschlossenen sowie einem geöffneten Zustand der Vorrichtung 1 jeweils in einer seitlichen Schnittdarstellung gezeigt. Die Vorrichtung 1, insbesondere ein Ventil, wird über einen Elektromotor 3 angetrieben. Mit dem Elektromotor 3 wird eine als Stellelement 4 ausgebildete Antriebswelle in eine Rotationsbewegung 4a versetzt.In the 2a and 2 B is each a device 1 for regulating a flow and expanding a fluid in a fluid circuit, in particular a valve 1 , especially in a refrigerant circuit of an air conditioning system of a motor vehicle, with a housing 2 and one inside the housing 2 arranged valve element 6th as well as an actuator 4th with a transmission arrangement 5 in a closed and an open state of the device 1 each shown in a sectional side view. The device 1 , in particular a valve, is powered by an electric motor 3 driven. With the electric motor 3 is used as an actuator 4th trained drive shaft in a rotational movement 4a offset.

Die Rotationsbewegung 4a und ein Drehmoment der Antriebswelle 4 werden über eine Gleitdrehanordnung 8 auf das Ventilelement 6 übertragen, welches damit in einer Rotationsbewegung 6d, gleich der Rotationsbewegung 4a der Antriebswelle 4, gedreht wird. Die Gleitdrehanordnung 8 ist dabei auch gemäß 3 derart ausgebildet, dass die Antriebswelle 4, welche im Wesentlichen die Form eines Zylinderstabes, insbesondere eines Rundstabes mit Abschnitten unterschiedlicher Durchmesser, aufweist, mit einem freien Ende in eine im Ventilelement 6 ausgebildete Öffnung 6b als eine erste Komponente der Gleitdrehanordnung 8 eingesteckt ist. Das freie Ende der Antriebswelle 4, welches auch als Endabschnitt 8a der Antriebswelle 4 bezeichnet wird und als eine zweite Komponente der Gleitdrehanordnung 8 ausgebildet ist, ist distal zu einem mit dem Elektromotor 3 verbundenen Ende der Antriebswelle 4 angeordnet. Die innerhalb des Ventilelements 6 vorgesehene Öffnung 6b ist als eine Durchgangsbohrung ausgebildet, welche sich entlang der Rotationsachse beziehungsweise der Längsachse des Ventilelements 6 erstreckt.The rotational movement 4a and a torque of the drive shaft 4th are via a sliding rotary assembly 8th on the valve element 6th transferred, which thus in a rotational movement 6d , equal to the rotational movement 4a the drive shaft 4th , is rotated. The sliding rotation arrangement 8th is also in accordance with this 3 designed such that the drive shaft 4th which essentially has the shape of a cylinder rod, in particular a round rod with sections of different diameters, with a free end in one in the valve element 6th formed opening 6b as a first component of the sliding pivot assembly 8th is plugged in. The free end of the drive shaft 4th , which is also called the end section 8a the drive shaft 4th and as a second component of the sliding pivot assembly 8th is formed is distal to one with the electric motor 3 connected end of the drive shaft 4th arranged. The inside of the valve element 6th intended opening 6b is designed as a through hole which extends along the axis of rotation or the longitudinal axis of the valve element 6th extends.

Das Drehmoment wird über die mit einer formschlüssigen Gleitkontur ausgebildete Gleitdrehanordnung 8 übertragen. Die formschlüssige Gleitkontur ist vorzugsweise als eine linear verschiebbare beziehungsweise eine Linearbewegung 6a ermöglichende und eine Rotationsbewegung 4a übertragende Welle-Nabe-Verbindung oder eine Kerbe-Stift-Verbindung ausgebildet. Die Gleitdrehanordnung 8 kann speziell im Bereich der im Ventilelement 6 vorgesehenen Öffnung 6b in Verbindung mit dem innerhalb der Öffnung 6b eingesteckten Endabschnitt 8a der Antriebswelle 4 verschiedene formschlüssige Gleitkonturen, wie einen Sechskant, einen Stern, ein Polygon oder ähnliche, aufweisen, welche zum Übertragen von Momenten, insbesondere Drehmomenten, geeignet sind sowie ein relatives Verschieben von Antriebswelle 4 und Ventilelement 6 zueinander beziehungsweise ein Entlanggleiten von Antriebswelle 4 und Ventilelement 6 aneinander in Richtung der Längsachse der Antriebswelle 4 ermöglichen. Die Form der die Öffnung 6b des Ventilelements 6 umschließenden Wandung und die äußere Form des Endabschnitts 8a der Antriebswelle 4 sind miteinander korrespondierend sowie ineinandergreifend ausgebildet. Dabei entspricht die Form der die Öffnung 6b des Ventilelements 6 umschließenden Wandung der äußeren Form des Endabschnitts 8a der Antriebswelle 4 zuzüglich eines Spiels zum gleitenden Bewegen des Ventilelements 6 am Endabschnitt der Antriebswelle 4 in axialer Richtung. Die Antriebswelle 4 ist in axialer Richtung fixiert.The torque is generated via the sliding and rotating assembly which is designed with a form-fitting sliding contour 8th transfer. The form-fitting sliding contour is preferably designed as a linearly displaceable or a linear movement 6a enabling and a rotational movement 4a transmitting shaft-hub connection or a notch-pin connection. The sliding rotation arrangement 8th can especially in the area of the valve element 6th intended opening 6b in connection with that inside the opening 6b inserted end section 8a the drive shaft 4th have various form-fitting sliding contours, such as a hexagon, a star, a polygon or the like, which are suitable for transmitting moments, in particular torques, as well as a relative displacement of the drive shaft 4th and valve element 6th to each other or a sliding of the drive shaft 4th and valve element 6th to each other in the direction of the longitudinal axis of the drive shaft 4th enable. The shape of the opening 6b of the valve element 6th enclosing wall and the outer shape of the end section 8a the drive shaft 4th are designed to correspond and interlock with one another. The shape corresponds to that of the opening 6b of the valve element 6th enclosing wall of the outer shape of the end section 8a the drive shaft 4th plus a play for sliding the valve element 6th at the end section of the drive shaft 4th in the axial direction. The drive shaft 4th is fixed in the axial direction.

Die Gleitdrehanordnung 8 ist mit einem freien Querschnitt für den Ausgleich des Druckes p2 und zur Kompensation von Anordnungsungenauigkeiten zwischen der Antriebswelle 4 und dem Ventilelement 6 ausgebildet. Die die Öffnung 6b des Ventilelements 6 umschließende Wandung und die Wandung des Endabschnitts 8a der Antriebswelle 4 liegen nicht vollumfänglich fluiddicht aneinander an. Nach 3 weist die formschlüssige Gleitkontur der Gleitdrehanordnung 8 beispielsweise eine Ausführungsform gemäß eines länglichen Vierkants mit abgerundeten Übergängen an den Seitenflächen, das heißt eine Schlitzkontur der Öffnung 6b und zwei sich gegenüberliegende parallele Flächen am Schaft der Antriebswelle 4 auf.The sliding rotation arrangement 8th is with a free cross-section for equalizing the pressure p2 and to compensate for inaccuracies in the arrangement between the drive shaft 4th and the valve element 6th educated. The opening 6b of the valve element 6th surrounding wall and the wall of the end section 8a the drive shaft 4th are not completely fluid-tight against one another. To 3 has the form-fitting sliding contour of the sliding and rotating assembly 8th For example, an embodiment according to an elongated square with rounded transitions on the side surfaces, that is, a slot contour of the opening 6b and two opposite parallel surfaces on the shaft of the drive shaft 4th on.

Mit Hilfe einer an einer Außenseite des rotationssymmetrischen Ventilelements 6 ausgebildeten Übertragungsanordnung 5, insbesondere eines Gewindes, speziell eines Bewegungsgewindes, wird die Rotationsbewegung 6d des Ventilelements 6 um die Längsachse in eine translatorische Hubbewegung des vorzugsweise als eine Ventilnadel ausgebildeten Ventilelements 6 übertragen. Die translatorische Hubbewegung entspricht der Linearbewegung 6a des Ventilelements 6 in axialer Richtung und damit in Richtung der Längsachse. Die Gewindepaarung der Übertragungsanordnung 5 ist zwischen dem Gehäuse 2 und dem Ventilelement 6 vorgesehen. Dabei weist das Ventilelement 6b als erstes Element der Gewindepaarung an einem zur Antriebswelle 4 hin ausgerichteten Ende ein Außengewinde auf, während das Gehäuse 2 im Bereich der Anordnung des Ventilelements 6 mit einem Innengewinde als zweites Element der Gewindepaarung ausgebildet ist.With the help of one on an outside of the rotationally symmetrical valve element 6th trained transmission arrangement 5 , in particular a thread, especially a movement thread, is the rotational movement 6d of the valve element 6th about the longitudinal axis in a translatory stroke movement of the valve element, which is preferably designed as a valve needle 6th transfer. The translatory stroke movement corresponds to the linear movement 6a of the valve element 6th in the axial direction and thus in the direction of the longitudinal axis. The thread pairing of the transmission assembly 5 is between the casing 2 and the valve element 6th intended. The valve element 6b as the first element of the thread pairing on one to the drive shaft 4th oriented towards the end has an external thread, while the housing 2 in the area of the arrangement of the valve element 6th is formed with an internal thread as the second element of the thread pairing.

Das Ventilelement 6 wird infolge der Ausbildung der Gleitdrehanordnung 8 in Kombination mit der Übertragungsanordnung 5 durch die Rotationsbewegung 4a des Stellelements 4 mit eigener Rotation in Rotationsbewegung 6d um die Längsachse in der Linearbewegung 6a verschoben.The valve element 6th is due to the formation of the sliding rotary assembly 8th in combination with the transmission arrangement 5 by the rotational movement 4a of the actuator 4th with its own rotation in rotational movement 6d around the longitudinal axis in the linear movement 6a postponed.

Das Ventilelement 6 ist innerhalb eines Ventilsitzelements 7 angeordnet, welches sowohl die Rotationsbewegung 6d des Ventilelements 6 um die Längsachse als auch die Linearbewegung 6a des Ventilelements 6 in der axialen Richtung zulässt.The valve element 6th is within a valve seat element 7th arranged, which both the rotational movement 6d of the valve element 6th around the longitudinal axis as well as the linear movement 6a of the valve element 6th in the axial direction.

Die Vorrichtung 1 ist zudem mit einem ersten Anschluss 9 und einem zweiten Anschluss 10 zum Verbinden mit Fluidleitungen ausgebildet. Eine Durchgangsöffnung 9a des ersten Anschlusses 9 ist in radialer Richtung zum Ventilelement 6 ausgerichtet, während eine Durchgangsöffnung 10a des zweiten Anschluss 10 in axialer Richtung des Ventilelements 6 ausgerichtet ist. Die Durchgangsöffnung 9a des ersten Anschlusses 9 ist mit Kältemittel mit einem ersten Druck p1 beaufschlagt, sodass der Druck p1 im Wesentlichen in radialer Richtung auf das Ventilelement 6 einwirkt. Die Durchgangsöffnung 10a des zweiten Anschlusses 10 ist mit Kältemittel mit einem zweiten Druck p2 beaufschlagt, sodass der Druck p2 im Wesentlichen in axialer Richtung auf das Ventilelement 6 einwirkt. Sämtliche druckbeaufschlagte Flächen des Ventilkörpers 6 sind derart ausgelegt, dass das Ventilelement 6 in einem nahezu isostatischen Zustand angeordnet ist. Die auf das Ventilelement 6 wirkenden Druckkräfte befinden sich im Gleichgewicht. Dabei wird der Druckausgleich bezüglich des in der axialen Richtung wirkenden Drucks p2 durch die Ausbildung der Gleitdrehanordnung 8 mit dem freien Querschnitt zwischen der Antriebswelle 4 und dem Ventilelement 6, insbesondere zwischen der die Öffnung 6b des Ventilelements 6 umschließenden Wandung und der Wandung des Endabschnitts 8a der Antriebswelle 4, sichergestellt.The device 1 is also with a first connection 9 and a second port 10 designed for connection to fluid lines. A through opening 9a of the first connection 9 is in the radial direction to the valve element 6th aligned while a through hole 10a of the second connection 10 in the axial direction of the valve element 6th is aligned. The passage opening 9a of the first connection 9 is using refrigerant at a first pressure p1 applied so that the pressure p1 essentially in the radial direction on the valve element 6th acts. The passage opening 10a of the second connection 10 is using refrigerant at a second pressure p2 applied so that the pressure p2 essentially in the axial direction on the valve element 6th acts. All pressurized surfaces of the valve body 6th are designed such that the valve element 6th is arranged in a nearly isostatic state. The on the valve element 6th acting pressure forces are in equilibrium. Thereby the pressure equalization with respect to the pressure acting in the axial direction p2 by the formation of the sliding rotary assembly 8th with the free cross-section between the drive shaft 4th and the valve element 6th , in particular between the the opening 6b of the valve element 6th surrounding wall and the wall of the end section 8a the drive shaft 4th , ensured.

Das Ventilelement 6 ist zudem über zwei Dichtelemente 11, 12, insbesondere ein erstes, dynamisches Dichtelement 11 zum Gehäuse 2 abdichtend sowie ein zweites, statisches Dichtelement 12 zum Gehäuse 2 sowie zum Ventilsitzelement 7 abdichtend, angeordnet. Das erste Dichtelement 11 ist als eine Gleitdichtung, insbesondere eine Stangendichtung, in Form einer Axialdichtung beziehungsweise einer Ringdichtung ausgebildet, während das zweite Dichtelement 12 als eine Sitzdichtung, insbesondere als eine Ventilsitzdichtung, ausgebildet ist. Das zweite Dichtelement 12 ist folglich zwischen dem Gehäuse 2, dem Ventilelement 6 sowie dem Ventilsitzelement 7 angeordnet.The valve element 6th is also about two sealing elements 11 , 12th , in particular a first, dynamic sealing element 11 to the housing 2 sealing and a second, static sealing element 12th to the housing 2 as well as the valve seat element 7th sealing, arranged. The first sealing element 11 is designed as a sliding seal, in particular a rod seal, in the form of an axial seal or an annular seal, while the second sealing element 12th is designed as a seat seal, in particular as a valve seat seal. The second sealing element 12th is consequently between the housing 2 , the valve element 6th as well as the valve seat element 7th arranged.

Aus den 4a und 4b geht jeweils eine Detailansicht der Anordnung des Ventilelements 6 innerhalb des Ventilsitzelements 7 beziehungsweise innerhalb des zweiten Dichtelements 12 hervor.From the 4a and 4b is a detailed view of the arrangement of the valve element 6th inside the valve seat element 7th or within the second sealing element 12th emerged.

Im geschlossenen Zustand der Vorrichtung 1, gemäß 2a, liegt das Ventilelement 6 in einem Dichtbereich 13 am zweiten Dichtelement 12 an, während das Ventilelement 6 im geöffneten Zustand der Vorrichtung 1, gemäß 2b, in der axialen Richtung bezüglich des zweiten Dichtelements 12 derart verschoben ist, dass zwischen dem Ventilelement 6 und dem zweiten Dichtelement 12 ein vollumfänglicher Spalt ausgebildet ist.In the closed state of the device 1 , according to 2a , is the valve element 6th in a sealing area 13th on the second sealing element 12th on while the valve element 6th when the device is open 1 , according to 2 B , in the axial direction with respect to the second sealing element 12th is shifted such that between the valve element 6th and the second sealing element 12th a full gap is formed.

Der Dichtbereich 13 weist eine erste, am zweiten Dichtelement 12 umfänglich umlaufende Dichtfläche 13a sowie eine zweite, am Ventilelement 6 umfänglich umlaufende zweite Dichtfläche 13b auf, welche in gleichgesinnter Weise konisch zur Längsachse ausgebildet sind und miteinander korrelieren. Im geschlossenen Zustand der Vorrichtung 1 liegen die erste Dichtfläche 13a des zweiten Dichtelements 12, welches zudem mit dem Gehäuse 2 sowie dem Ventilsitzelement 7 abdichtend verbunden ist, und die zweite Dichtfläche 13b des Ventilelements 6 fluiddicht aneinander an.The sealing area 13th has a first sealing element on the second 12th circumferential sealing surface 13a and a second, on the valve element 6th circumferential circumferential second sealing surface 13b which are conical in a like-minded manner to the longitudinal axis and correlate with one another. In the closed state of the device 1 are the first sealing surface 13a of the second sealing element 12th , which also comes with the housing 2 as well as the valve seat element 7th is sealingly connected, and the second sealing surface 13b of the valve element 6th fluid-tight to one another.

Die konisch ausgebildete erste Dichtfläche 13a des zweiten Dichtelements 12 ist einem Winkel α im Bereich von 20° bis 45° zur Längsachse ausgerichtet, während die konisch ausgebildete zweite Dichtfläche 13b des Ventilelements 6 in einem Winkel β im Bereich von 3° bis 10° zur Längsachse ausgerichtet ist. Infolge der konischen Ausbildung der Dichtflächen 13a, 13b kann das Ventilelement 6 beim Vorgang des Schließens der Vorrichtung 1 zentriert in das zweite Dichtelement 12 eingeführt werden.The conical first sealing surface 13a of the second sealing element 12th is an angle α aligned in the range of 20 ° to 45 ° to the longitudinal axis, while the conical second sealing surface 13b of the valve element 6th at an angle β is aligned in the range of 3 ° to 10 ° to the longitudinal axis. As a result of the conical design of the sealing surfaces 13a , 13b can the valve element 6th in the process of closing the device 1 centered in the second sealing element 12th to be introduced.

Im geöffneten Zustand der Vorrichtung 1 sind die Dichtflächen 13a, 13b zueinander beabstandet angeordnet. Nach einem Vorgang des Öffnens der Vorrichtung 1, bei welchem das Ventilelement 6 sich vom zweiten Dichtelement 12 entfernend bewegt wird, ist die Vorrichtung 1 direkt in einen Regelbereich verbracht.When the device is open 1 are the sealing surfaces 13a , 13b arranged spaced from one another. After an operation of opening the device 1 , in which the valve element 6th from the second sealing element 12th removed is the device 1 spent directly in a control area.

Das Ventilelement 6 weist an der Mantelfläche neben der zweiten Dichtfläche 13b des Dichtbereichs 13 eine umfänglich umlaufende Regelfläche 14 auf, welche in axialer Richtung aneinander angrenzend angeordnet sind und sich in einer Ausdehnung in axialer Richtung unterscheiden. Die sich über einen größeren Bereich als die Dichtfläche 13b erstreckende Regelfläche 14 ist ebenso wie die Dichtfläche 13b konisch ausgebildet und in einem Winkel y im Bereich von 0,5° bis 2° zur Längsachse ausgerichtet. Die Regelfläche 14 erstreckt sich von der Dichtfläche 13b bis zur Stirnseite des Ventilelements 6. Die konischen Ausbildungen der zweiten Dichtfläche 13b und der Regelfläche 14 sind gleichgesinnt ausgerichtet. Aufgrund der konischen Ausbildung der Regelfläche 14 in Richtung der Längsachse des Ventilelements 6 wird der Strömungsquerschnitt für das durch die Vorrichtung 1 hindurchzuleitende Fluid mit der Linearbewegung 6a des Ventilelements 6 in axialer Richtung kontinuierlich verändert bis das Ventilelement 6 vollständig aus dem zweiten Dichtelement 12 entfernt ist oder die Vorrichtung 1 geschlossen ist und das Ventilelement 6 am zweiten Dichtelement 12 fluiddicht anliegt. Mittels der Linearbewegung 6a des Ventilelements 6 in Bezug auf das zweite Dichtelement 12 wird in Kombination mit der Regelfläche 14 der Massenstrom des Fluids durch die Vorrichtung 1 geregelt.The valve element 6th points on the jacket surface next to the second sealing surface 13b of the sealing area 13th a circumferential ruled surface 14th which are arranged adjacent to one another in the axial direction and differ in extent in the axial direction. Which extends over a larger area than the sealing surface 13b extending ruled surface 14th is just like that Sealing surface 13b conical and aligned at an angle y in the range from 0.5 ° to 2 ° to the longitudinal axis. The ruled surface 14th extends from the sealing surface 13b up to the face of the valve element 6th . The conical formations of the second sealing surface 13b and the ruled surface 14th are like-minded. Due to the conical design of the ruled surface 14th in the direction of the longitudinal axis of the valve element 6th becomes the flow cross-section for that through the device 1 fluid to be passed through with the linear movement 6a of the valve element 6th continuously changed in the axial direction until the valve element 6th completely from the second sealing element 12th removed or the device 1 is closed and the valve element 6th on the second sealing element 12th is fluid-tight. By means of the linear movement 6a of the valve element 6th with respect to the second sealing element 12th is in combination with the ruled surface 14th the mass flow of the fluid through the device 1 regulated.

Die Mantelfläche des Ventilelements 6 ist in der nachfolgend genannten Reihenfolge im Wesentlichen mit einem mit der Übertragungsanordnung 5 ausgebildeten Bereich, einem die Form eines geraden Kreiszylinders aufweisenden Bereich, der zweiten Dichtfläche 13 b und dem Regelbereich mit der Regelfläche 14 ausgebildet.The jacket surface of the valve element 6th is in the following order essentially with one with the transmission arrangement 5 formed area, an area having the shape of a straight circular cylinder, the second sealing surface 13th b and the ruled area with the ruled surface 14th educated.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1, 1'1, 1 '
Vorrichtung, VentilDevice, valve
2, 2'2, 2 '
Gehäusecasing
2a'2a '
Ausnehmung Gehäuse 2'Recess housing 2 '
33
ElektromotorElectric motor
4, 4'4, 4 '
Stellelement, AntriebswelleControl element, drive shaft
4a4a
Rotationsbewegung Stellelement 4, 4'Rotational movement of actuating element 4, 4 '
5, 5'5, 5 '
ÜbertragungsanordnungTransfer arrangement
5a'5a '
Abschnittsection
6, 6'6, 6 '
VentilelementValve element
6a6a
Linearbewegung Ventilelement 6, 6'Linear movement of valve element 6, 6 '
6b, 6b'6b, 6b '
Öffnung Ventilelement 6, 6'Opening valve element 6, 6 '
6c'6c '
Ausformung Ventilelement 6'Forming valve element 6 '
6d6d
Rotationsbewegung Ventilelement 6Rotational movement of valve element 6
77th
VentilsitzelementValve seat element
88th
GleitdrehanordnungSliding rotation arrangement
8a8a
Endabschnitt Antriebswelle 4End section drive shaft 4
8'8th'
GleitdrehsicherungsanordnungSliding anti-rotation device
99
erster Anschlussfirst connection
9a9a
Durchgangsöffnung erster Anschluss 9Through opening first connection 9
1010
zweiter Anschlusssecond connection
10a10a
Durchgangsöffnung zweiter Anschluss 10Through opening second connection 10
1111
erstes Dichtelementfirst sealing element
1212th
zweites Dichtelementsecond sealing element
1313th
DichtbereichSealing area
13a13a
erste Dichtfläche zweites Dichtelement 12first sealing surface second sealing element 12
13b13b
zweite Dichtfläche Ventilelement 6second sealing surface valve element 6
1414th
Regelfläche Ruled surface
p1, p2p1, p2
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α,α,
Winkel erste Dichtfläche 13a zweites Dichtelement 12Angle first sealing surface 13a second sealing element 12
ββ
Winkel zweite Dichtfläche 13b Ventilelement 6Angle of second sealing surface 13b valve element 6
γγ
Winkel Regelfläche 14Angle ruled surface 14

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Claims (26)

Vorrichtung (1) zum Regeln eines Durchflusses und Expandieren eines Fluids in einem Fluidkreislauf, aufweisend ein Gehäuse (2) und ein im Inneren des Gehäuses (2) angeordnetes Ventilelement (6) sowie ein Stellelement (4) und eine Übertragungsanordnung (5) zum Übertragen einer Rotationsbewegung (4a) des Stellelements (4) um eine Längsachse in eine Linearbewegung (6a) des Ventilelements (6) in Richtung der Längsachse relativ zum Gehäuse (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (6) in einer Rotationsbewegung (6d) um die Längsachse drehbar gelagert angeordnet ist, wobei das Ventilelement (6) über eine Gleitdrehanordnung (8) mit dem Stellelement (4) mechanisch verbunden ist und die Gleitdrehanordnung (8) derart ausgebildet ist, die Rotationsbewegung (4a) des Stellelements (4) an das Ventilelement (6) zu übertragen.Device (1) for regulating a flow and expanding a fluid in a fluid circuit, comprising a housing (2) and a valve element (6) arranged inside the housing (2) as well as an actuating element (4) and a transmission arrangement (5) for transmission a rotational movement (4a) of the adjusting element (4) about a longitudinal axis in a linear movement (6a) of the valve element (6) in the direction of the longitudinal axis relative to the housing (2), characterized in that the valve element (6) in a rotational movement (6d) is arranged rotatably about the longitudinal axis, wherein the valve element (6) is mechanically connected to the adjusting element (4) via a sliding rotary arrangement (8) and the sliding rotary arrangement (8) is designed in such a way that the rotational movement (4a) of the adjusting element (4) to transmit the valve element (6). Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (4) als eine Antriebswelle ausgebildet ist.Device (1) according to Claim 1 , characterized in that the adjusting element (4) is designed as a drive shaft. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (4) mit einem Elektromotor (3) verbunden ausgebildet ist.Device (1) according to Claim 2 , characterized in that the drive shaft (4) is designed to be connected to an electric motor (3). Vorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitdrehanordnung (8) eine im Ventilelement (6) ausgebildete Öffnung (6b) und einen Endabschnitt (8a) der Antriebswelle (4) aufweist.Device (1) according to Claim 2 or 3 , characterized in that the sliding rotary arrangement (8) has an opening (6b) formed in the valve element (6) and an end section (8a) of the drive shaft (4). Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die im Ventilelement (6) ausgebildete Öffnung (6b) sich in Richtung der Längsachse erstreckend ausgebildet ist und der Endabschnitt (8a) der Antriebswelle (4) in die Öffnung (6b) des Ventilelements (6) in Richtung der Längsachse beweglich eingesteckt angeordnet ist.Device (1) according to Claim 4 , characterized in that the opening (6b) formed in the valve element (6) extends in the direction of the longitudinal axis and the end section (8a) of the drive shaft (4) into the opening (6b) of the valve element (6) in the direction of the longitudinal axis is arranged movably inserted. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitdrehanordnung (8) als eine formschlüssige Gleitkontur ausgebildet ist, wobei eine Form einer die Öffnung (6b) des Ventilelements (6) umschließenden Wandung und eine äußere Form des Endabschnitts (8a) der Antriebswelle (4) miteinander korrespondierend sowie ineinandergreifend ausgebildet und angeordnet sind.Device (1) according to Claim 4 or 5 , characterized in that the sliding rotary arrangement (8) is designed as a form-fitting sliding contour, with a shape of a wall surrounding the opening (6b) of the valve element (6) and an outer shape of the end section (8a) of the drive shaft (4) corresponding to one another and are designed and arranged interlocking. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitdrehanordnung (8) eine mehreckige Form aufweist.Device (1) according to Claim 6 , characterized in that the sliding rotary assembly (8) has a polygonal shape. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitdrehanordnung (8) mit einem freien Querschnitt zwischen der Antriebswelle (4) und dem Ventilelement (6) ausgebildet ist.Device (1) according to one of the Claims 2 to 7th , characterized in that the sliding rotary arrangement (8) is designed with a free cross section between the drive shaft (4) and the valve element (6). Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Öffnung (6b) des Ventilelements (6) als eine Durchgangsbohrung ausgebildet ist.Device (1) according to one of the Claims 4 to 8th , characterized in that the opening (6b) of the valve element (6) is designed as a through hole. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsanordnung (5) als eine Gewindepaarung zwischen dem Gehäuse (2) und dem Ventilelement (6) ausgebildet ist.Device (1) according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the transmission arrangement (5) is designed as a thread pairing between the housing (2) and the valve element (6). Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Außenseite des rotationssymmetrischen Ventilelements (6) ein Außengewinde und innerhalb des Gehäuses (2) ein Innengewinde ausgebildet sind.Device (1) according to Claim 10 , characterized in that an external thread is formed on an outer side of the rotationally symmetrical valve element (6) and an internal thread is formed inside the housing (2). Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewinde und das Innengewinde jeweils vollumfänglich ausgebildet sind.Device (1) according to Claim 11 , characterized in that the external thread and the internal thread are each fully formed. Vorrichtung (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewinde des Ventilelements (6) an einem zum Stellelement (4) hin ausgerichteten Ende angeordnet ist.Device (1) according to Claim 11 or 12th , characterized in that the external thread of the valve element (6) is arranged at an end oriented towards the adjusting element (4). Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (6) innerhalb eines Ventilsitzelements (7) angeordnet ist.Device (1) according to one of the Claims 1 to 13th , characterized in that the valve element (6) is arranged within a valve seat element (7). Vorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (6) über zwei Dichtelemente (11, 12) zum Gehäuse (2) sowie zum Ventilsitzelement (7) abgedichtet angeordnet ist.Device (1) according to Claim 14 , characterized in that the valve element (6) is arranged in a sealed manner via two sealing elements (11, 12) to the housing (2) and to the valve seat element (7). Vorrichtung (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Dichtelement (11) als eine Gleitdichtung, das Ventilelement (6) zum Gehäuse (2) abdichtend, ausgebildet ist.Device (1) according to Claim 15 , characterized in that a first sealing element (11) is designed as a sliding seal, sealing the valve element (6) to the housing (2). Vorrichtung (1) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Dichtelement (12) als eine Ventilsitzdichtung, das Ventilelement (6) zum Gehäuse (2) und zum Ventilsitzelement (7) abdichtend, ausgebildet ist.Device (1) according to Claim 15 or 16 , characterized in that a second sealing element (12) is designed as a valve seat seal, sealing the valve element (6) to the housing (2) and to the valve seat element (7). Vorrichtung (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (6) in einem geschlossenen Zustand der Vorrichtung (1) in einem Dichtbereich (13) am zweiten Dichtelement (12) anliegend angeordnet ist und dass das Ventilelement (6) in einem geöffneten Zustand der Vorrichtung (1) einen zwischen dem Ventilelement (6) und dem zweiten Dichtelement (12) vollumfänglichen Spalt ausbildend angeordnet ist.Device (1) according to Claim 17 , characterized in that the valve element (6) is arranged in a closed state of the device (1) in a sealing area (13) adjacent to the second sealing element (12) and that the valve element (6) in an open state of the device (1) a gap over the entire circumference is arranged between the valve element (6) and the second sealing element (12). Vorrichtung (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtbereich (13) eine erste, am zweiten Dichtelement (12) umfänglich umlaufend ausgebildete Dichtfläche (13a) sowie eine zweite, am Ventilelement (6) umfänglich umlaufend ausgebildete Dichtfläche (13b) aufweist.Device (1) according to Claim 18 , characterized in that the sealing area (13) has a has a first sealing surface (13a) which is formed circumferentially on the second sealing element (12) and a second sealing surface (13b) which is formed circumferentially on the valve element (6). Vorrichtung (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtfläche (13a) und die zweite Dichtfläche (13b) in gleichgesinnter Weise konisch zur Längsachse ausgerichtet ausgebildet sind.Device (1) according to Claim 19 , characterized in that the first sealing surface (13a) and the second sealing surface (13b) are designed in a like-minded manner conically aligned with the longitudinal axis. Vorrichtung (1) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtfläche (13a) in einem Winkel α im Bereich von 20° bis 45° zur Längsachse ausgerichtet ist.Device (1) according to Claim 20 , characterized in that the first sealing surface (13a) is aligned at an angle α in the range from 20 ° to 45 ° to the longitudinal axis. Vorrichtung (1) nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtfläche (13b) in einem Winkel β im Bereich von 3° bis 10° zur Längsachse ausgerichtet ist.Device (1) according to Claim 20 or 21 , characterized in that the second sealing surface (13b) is oriented at an angle β in the range from 3 ° to 10 ° to the longitudinal axis. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (6) an einer Mantelfläche eine umfänglich umlaufend ausgebildete Regelfläche (14) aufweist.Device (1) according to one of the Claims 1 to 22nd , characterized in that the valve element (6) has a circumferentially circumferential control surface (14) on a jacket surface. Vorrichtung (1) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelfläche (14) konisch ausgebildet und in einem Winkel y im Bereich von 0,5° bis 2° zur Längsachse ausgerichtet ist.Device (1) according to Claim 23 , characterized in that the control surface (14) is conical and oriented at an angle y in the range from 0.5 ° to 2 ° to the longitudinal axis. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (1) zum Regeln eines Durchflusses und Expandieren eines Fluids in einem Fluidkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 24, aufweisend folgende Schritte: - Versetzen eines Stellelements (4) in eine Rotationsbewegung (4a) um eine Längsachse, - Übertragen der Rotationsbewegung (4a) des Stellelements (4) mittels einer Gleitdrehanordnung (8) an ein Ventilelement (6), sodass das Ventilelement (6) in einer Rotationsbewegung (6d) um die Längsachse rotiert, - Übertragen der Rotationsbewegung (6d) des Ventilelements (6) mittels einer Übertragungsanordnung (5) in eine Linearbewegung (6a) des Ventilelements (6) in Richtung der Längsachse relativ zum Gehäuse (2), sodass das Ventilelement (6) entlang der Längsachse linear bewegt wird, wobei je nach Drehrichtung des Stellelements (4) die Vorrichtung (1) geöffnet oder geschlossen wird.Method for operating a device (1) for regulating a flow rate and expanding a fluid in a fluid circuit according to one of the Claims 1 to 24 , comprising the following steps: - setting an actuating element (4) in a rotational movement (4a) about a longitudinal axis, - transferring the rotational movement (4a) of the actuating element (4) to a valve element (6) by means of a sliding rotary arrangement (8), so that the valve element (6) rotates in a rotational movement (6d) around the longitudinal axis, - transferring the rotational movement (6d) of the valve element (6) by means of a transmission arrangement (5) into a linear movement (6a) of the valve element (6) in the direction of the longitudinal axis relative to the housing (2), so that the valve element (6) is moved linearly along the longitudinal axis, the device (1) being opened or closed depending on the direction of rotation of the adjusting element (4). Verwendung einer Vorrichtung (1) zum Regeln eines Durchflusses und Expandieren eines Fluids nach einem der Ansprüche 1 bis 24 in einem Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs.Use of a device (1) for regulating a flow and expanding a fluid according to one of the Claims 1 to 24 in a refrigerant circuit of an air conditioning system of a motor vehicle.
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