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Die Erfindung betrifft ein System zur Überwachung der Position einer Ventilnadel eines Expansionsventils einem einen Ventilsitz aufweisenden Expansionsventil, einer Ventilnadel, welche axial zwischen einer ersten Position, in welcher die Ventilnadel von dem Ventilsitz aufgenommen ist und das Expansionsventil verschließt, und einer zweiten Position, in welcher die Ventilnadel von dem Ventilsitz axial beabstandet ist und das Expansionsventil zumindest teilweise geöffnet ist, überführbar ausgebildet ist.
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Expansionsventile sind Vorrichtungen, die durch eine lokale Verengung des Strömungsquerschnitts den Druck eines durchfließenden Fluids vermindern und damit eine Expansion bewirken. Grundsätzlich werden Expansionsventile sehr vielfältig eingesetzt. Beispielsweise in Kaltdampf-Kompressionskältemaschinen, wie sie beispielsweise in Kühlschranken oder Klimaanlagen verwendet werden, reduziert das Expansionsventil den Druck des Arbeitsfluids, das üblicherweise als nahezu siedende Flüssigkeit in das Expansionsventil eintritt. Hier erfährt es eine Zustandsänderung, die in erster Näherung als adiabat isenthalp angenommen werden kann. Mit anderen Worten wird weder Wärme mit der Umgebung ausgetauscht, noch ändert sich die Enthalpie des Fluids. Ein Teil des Fluids verdampft beim Durchgang durch das Expansionsventil, während der andere Teil im flüssigen Zustand verbleibt. Anschließend gelangt das Arbeitsfluid in den Verdampfer, wo der noch flüssige Anteil Wärme aus der Umgebung aufnimmt und so den eigentlichen Nutzen der Kältemaschine realisiert.
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In Abhängigkeit des konkreten Anwendungsfalls kann es sehr bedeutend sein, dass die exakte Position der Ventilnadel festgestellt werden muss. Beispielsweise kann aufgrund der exakten Position der Ventilnadel im Verhältnis zum Ventilsitz des Expansionsventils die mögliche Durchflussmenge eines Arbeitsfluids bestimmt werden.
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Im Stand der Technik sind unterschiedliche Lösungen zur Bestimmung der Position der Ventilnadel bekannt.
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Nachteilig an den bekannten Verfahren zur Bestimmung der exakten Position der Ventilnadel ist, dass die Positionsbestimmung meist ungenau und störanfällig erfolgt. Zudem besteht der Nachteil, dass bei Inbetriebnahme des Expansionsventils, beispielsweise nach einem Stromausfall, eine Referenzfahrt der Ventilnadel notwendig ist, um deren aktuelle Position zu erfassen. Insgesamt ist diese Art der Positionsbestimmung aufwendig und mit systembedingten Ungenauigkeiten verbunden.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein eingangs genanntes System zur Überwachung der Position einer Ventilnadel eines Expansionsventils vorzuschlagen, welches die Nachteile aus dem Stand der Technik zumindest teilweise überwindet.
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Die Aufgabe wird durch ein System zur Überwachung der Position der Ventilnadel eines Expansionsventils gelöst, dass ein einen Ventilsitz aufweisendes Expansionsventil, eine Ventilnadel, welche axial zwischen einer ersten Position, in welcher die Ventilnadel von dem Ventilsitz aufgenommen ist und das Expansionsventil verschließt, und einer zweiten Position, in welcher die Ventilnadel von dem Ventilsitz axial beabstandet ist und das Expansionsventil zumindest teilweise geöffnet ist, überführbar ausgebildet ist, aufweist. Zudem umfasst das Expansionsventil einen Magnet, welcher der Ventilnadel fest zugeordnet ist, sodass der Magnet gemeinsam mit der Ventilnadel axial bewegbar ist. Ferner weist das System einen Hallsensor auf, wobei der Hallsensor dem Ventilsitz fest zugeordnet und dazu ausgebildet ist, die absolute axiale Position der Ventilnadel mittels eines Flussdichtevektors des Magnets direkt zu bestimmen.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen und nebengeordneten Ansprüchen angegeben.
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Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Position der Ventilnadel unmittelbar bestimmt werden kann. Durch die direkte Bestimmung des Flussdichtevektors ist bei Inbetriebnahme des Systems keine Referenzfahrt mehr notwendig. Die Messung erfolgt direkt am Magnet und unterliegt einer hohen Genauigkeit. Der Einfluss von Temperaturschwankungen, Strahlungsfeldern und Fertigungstoleranzen wird minimiert, was insbesondere Im Einsatzgebiet der Automobilbranche von besonderer Bedeutung ist. Gerade im Automobilbereich bestehen überdurchschnittlich hohe Anforderungen aufgrund der vielseitigen Belastungen, die bei der Nutzung eines Automobils auftreten.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform, ist der Hallsensor dazu ausgebildet, eine erste Komponente des Flussdichtevektors und eine zweite Komponente des Flussdichtevektors des Magnets zu bestimmen.
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Ausgehend von einem systeminternen Koordinatensystem versteht sich als eine Komponente des Flussdichtevektors, derjenige Anteil des Flussdichtevektors der sich einer Koordinate in x-, y- oder z-Richtung zuordnen lässt. Um die axiale Position des Magnets und damit der Ventilnadel eindeutig zu bestimmen, sind lediglich zwei Komponenten notwendig. Die dritte Komponente enthält für die Bestimmung der axialen Position des Magnets somit keinen verwertbaren Nutzen. Beispielsweise ist der Hallsensor also dazu ausgebildet, die im systeminternen Koordinatensystem bestimmbare x-Komponente des Flussdichtevektors und die im systeminternen Koordinatensystem bestimmbare y-Komponente des Flussdichtevektors zu bestimmen. Aus diesen beiden Komponenten lässt sich durch den resultierenden Flussdichtevektor die axiale Position unmittelbar bestimmen.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform, ist der Hallsensor dazu ausgebildet, eine dritte Komponente des Flussdichtevektors des Magnets zu bestimmen. Wie bereits ausgeführt hat die dritte Komponente für die Bestimmung der axialen Position des Magnets keinen verwertbaren Nutzen. Stattdessen lässt sich die dritte Komponente jedoch zur Überprüfung der fehlerfreien Montage des Magneten im System nutzen. Sofern es hier zu montagebedingten Abweichungen gekommen ist, lassen sich diese berechnen und - wenn dies notwendig ist - rechnerisch kompensieren.
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Um das System möglichst kompakt und zuverlässig funktionierend herzustellen, weist das Expansionsventil eine Steuereinheit auf, wobei der Hallsensor unmittelbar an der Steuereinheit angeordnet ist.
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Gemäß einer zusätzlichen Ausführungsform, ist der Magnet mittels eines Magnet-Trägers an der Ventilnadel angeordnet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Zuordnung zwischen Magnet und Ventilnadel präzise vorbestimmt und einfach montierbar ist. Der Magnet-Träger muss der axialen Bewegung der Ventilnadel möglichst genau folgen können.
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Nach eine besonderen Ausführungsform, weist der Magnet-Träger einen Innenring und einen Außenring auf, die mittels einer Vielzahl von Stegen verbunden sind. Dadurch wird einerseits der technische Vorteil erreicht, der Magnet präzise positionierbar und dessen Position gut durch den Hallsensor erfassbar ist. Der Außenring eignet sich hierbei besonders gut zum Anordnen des Magnets, weil der Magnet dadurch in radialer Richtung möglichst weit außen angeordnet werden kann. Dies ist notwendig, weil der Hallsensor der Steuereinheit zugeordnet ist und außerhalb eines Gehäuses des Expansionsventils angeordnet ist. Dadurch, dass der Magnet am Außenring möglichst weit außen aber innerhalb des Gehäuses angeordnet wird, kann eine nahezu störungsfreie und präzise Positionserfassung erfolgen. Andererseits wird der technische Vorteil erreicht, dass der Innenring eine optimale Führung des Magnet-Trägers an der Ventilnadel sicherstellt. Die axiale Bewegung der Ventilnadel erfolgt über eine Rotation einer zentralen Spindel, wobei die Drehbewegung über ein Gewinde in eine Auf- und Abbewegung überführt wird. Der Innenring kann sicherstellen, dass der Magnet-Träger - und damit auch der Magnet - unmittelbar der axialen Bewegung folgen kann und nicht durch die Rotation der Spindel beeinträchtigt wird. Die Stege stelle hierbei eine stabile Verbindung zwischen Innenring und Außenring her.
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Um die Verbindung zwischen Innenring und Außenring möglichst einfach und ohne Beeinträchtigung der Funktion des Expansionsventils zu realisieren, sind zumindest zwei Stege, insbesondere drei Stege, ausgebildet.
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Um die Positionserfassung des Magnets möglichst präzise zu realisieren, ist der Innenring unmittelbar an der Ventilnadel angeordnet. Dadurch kann zunächst der Innenring möglichst nah an der Ventilnadel angeordnet werden. Dies ermöglicht im Weiteren eine optimale Zuordnung des Magnets.
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Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform, ist das Magnetelement an dem Au-ßenring angeordnet. Der Außenring eignet sich besonders gut zum Anordnen des Magnets, weil der Magnet innerhalb des Gehäuses des Expansionsventils möglichst weit radial außenliegend angeordnet werden kann. Dadurch, dass der Hallsensor der Steuereinheit zugeordnet ist und sich außerhalb des Gehäuses des Expansionsventils befindet, kann der Abstand zwischen Hallsensor und Magnet minimiert werden. Dadurch kann eine sehr präzise Positionserfassung erfolgen.
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Zur Positionserfassung des Magnets ist es zudem wichtig, dass dieser ohne jegliche Ungenauigkeiten im Verhältnis zur Ventilnadel angeordnet ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform, weist das Expansionsventil ein elastisches Element auf, das dazu ausgebildet ist, den Magnet-Träger axial auf die Ventilnadel zu drücken. Dadurch können mögliche Vibrationen, Erschütterungen oder auch temperaturbedingte Einflüsse unmittelbar kompensiert werden, da das elastische Element sicherstellt, dass sich die Position des Magnet-Trägers relativ zur Ventilnadel nicht verändert. Beispielsweise ist das elastische Element als spiralförmige Druckfeder ausgebildet. Die spiralförmige Druckfeder stellt eine gleichförmige und unmittelbare axiale Zuordnung des Maget-Träger zur Ventilnadel sicher.
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In einer bevorzugten Ausführungsform, ist der Magnet als Ringkörper ausgebildet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der Magnet als Rotationssymmetrischer Körper einfacher in seiner Position zu montieren ist. Mit anderen Worten wird bei einem Magnet als Ringkörper die Wahrscheinlichkeit von Messungenauigkeiten zusätzlich reduziert.
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Zusätzlich wird die Aufgabe wird durch ein System nach einem der vorausgehenden Ausführungsformen gelöst, wobei das System ferner einen Hohlschaft und eine zentrale Spindel aufweist, die innerhalb des Hohlschafts angeordnet ist. Eine Rotationsbewegung der zentralen Spindel ist über eine Gewindeverbindung mit dem Hohlschaft in eine axiale Bewegung überführbar, die zum Öffnen und Schließen des Expansionsventils an die Ventilnadel übertragbar ist. Der Hohlschaft weist hierbei eine Vielzahl von Schlitzen auf, durch die sich die Stege des Magnet-Trägers erstrecken.
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Die Vorteile sind vergleichbar mit denjenigen Vorteilen, die sich aus den vorherigen Ausführungsformen ergeben. Somit kann die Position der Ventilnadel unmittelbar bestimmt werden und durch die direkte Bestimmung des Flussdichtevektors ist bei Inbetriebnahme des Systems keine Referenzfahrt notwendig. Die Messung erfolgt direkt am Magnet und unterliegt einer hohen Genauigkeit. Genauigkeitsmindernde Einflüsse wie Temperaturschwankungen, Strahlungsfeldern und Fertigungstoleranzen werden minimiert, was insbesondere im Einsatzgebiet der Automobilbranche von besonderer Bedeutung ist. Die Schlitze, welche der Hohlschaft aufweist, sind exakt mit den Stegen des Magnet-Trägers abgestimmt, welche den Innenring mit dem Außenring verbinden.
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Um Messungenauigkeiten durch mögliche Vibrationen, Erschütterungen oder sonstige Einflüsse zu minimieren, ist das elastisches Element zwischen dem Hohlschaft und dem Magnet-Träger angeordnet. Das elastische Element ist beispielsweise als spiralförmige Druckfeder ausgebildet, welche sicherstellt, dass sich die Position des Magnet-Trägers relativ zur Ventilnadel in axialer Richtung nicht verändert.
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Gemäß einem zusätzlichen Aspekt, wird die Aufgabe durch ein System für die Berechnung der axialen Position einer Ventilnadel in einem Expansionsventil gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen gelöst, wobei das System dazu ausgebildet ist, eine erste Komponente des Magnetfeldvektors des Magnets mittels des Hallsensors zu erfassen, eine zweite Komponente des Magnetfeldvektors des Magnets mittels des Hallsensors zu erfassen, und daraus die absolute axiale Position des Magnets zu berechnen.
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Auch gemäß diesem Aspekt der Erfindung wird der Vorteil erreicht, dass die Position der Ventilnadel unmittelbar bestimmt werden kann. Die direkte Bestimmung des Flussdichtevektors macht bei Inbetriebnahme des Systems eine Referenzfahrt überflüssig. Die Messung erfolgt direkt am Magnet und unterliegt einer hohen Genauigkeit, wobei Einflüsse von Temperaturschwankungen, Strahlungsfeldern und Fertigungstoleranzen minimiert werden.
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Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems zur Überwachung der Position der Ventilnadel eines Expansionsventils im Längsschnitt,
- 2 einen Teilaspekt des Systems zur Überwachung der Position der Ventilnadel eines Expansionsventils aus 1, und
- 3 eine vergrößerte Teilansicht II des Systems zur Überwachung der Position der Ventilnadel eines Expansionsventils aus 1.
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Die 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems 200 zur Überwachung der Position der Ventilnadel 120 eines Expansionsventils 100 im Längsschnitt.
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Zu Beschreibungszwecken ist in 1 eine Oberseite 2 und eine Unterseite 3 definiert. Die Oberseite 2 und die Unterseite 3 werden auch jeweils zur Beschreibung einzelner Komponenten verwendet, deren Gesamtanordnung in der 1 erkennbar ist. Das Expansionsventil 100 weist einen Ventilbasiskörper 115 und ein Gehäuse 101 auf.
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Der Ventilbasiskörper 115 ist als ein einstückig ausgebildeter Körper dargestellt und kann patronenartig in einen Ventileinbauraum (nicht gezeigt) eingebracht werden. Entsprechend ist das gesamte Expansionsventil 100 einfach in den Ventileinbauraum ein- und ausbaubar.
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An einer oberen Seite (das heißt zu der Oberseite 2 hin) des Ventilbasiskörpers 115 ist das Gehäuse 101 angeordnet, welches hülsenförmig ausgebildet ist. Der Ventilbasiskörper 115 schließt das Gehäuse 101 auf der Unterseite 3 ab. Das Gehäuse 101 ist radial von einem Schrittmotor bzw. einem Stator 197 umgeben. Innerhalb des Gehäuses 101 ist ein Rotor 195 angeordnet, welcher dem Stator 197 zugeordnet ist und der seine Rotation auf eine zentrale Spindel 142 überträgt.
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Die Rotation wird von dem Rotor 195 über ein Adapterelement 141 auf die zentrale Spindel 142 übertragen. Die zentrale Spindel 142 weist ein Außengewinde auf, das mit einem Innengewinde eines Hohlschafts 140 verbunden ist. Durch die Gewindeverbindung bewegt sich die zentrale Spindel 142 entlang einer Rotationsachse axial nach unten (das heißt von der Oberseite 2 zu der Unterseite 3) bzw. nach oben (das heißt von der Unterseite 3 zu der Oberseite 2). Folglich kann durch diesen Bewegungsmechanismus die Rotationsbewegung des Rotors 195 in eine axiale Bewegung überführt werden.
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Das untere Ende (das heißt zu der Unterseite 3 hin) der zentralen Spindel 142 ist in einem Hülsenelement 143 aufgenommen. Das Hülsenelement 143 selbst ist in dem Ventilbasiskörper 115 aufgenommen. Ferner ist auch ein unterer Bereich des Hohlschafts 140 in dem Ventilbasiskörper 115 aufgenommen.
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An einem unteren Bereich weist das Hülsenelement 143 die Ventilnadel 120 auf. Das Hülsenelement 143 ist ein einstückiger Körper, das heißt, dass die Ventilnadel 120 insgesamt hülsenartig ausgebildet ist. Die Ventilnadel 120 sitzt in einem Ventilsitz 110, wobei durch Anheben (nach oben, das heißt zur Oberseite 2 hin) aus dem Ventilsitz 110 eine Öffnung freigegeben wird und ein Fluid hindurchströmen kann.
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Der Ventilsitz 110 ist fest dem Ventilbasiskörper 115 zugeordnet. Die Ventilnadel 120 ist axial zwischen einer ersten Position, in welcher die Ventilnadel 120 von dem Ventilsitz aufgenommen ist und das Expansionsventil 100 verschließt, und einer zweiten Position, in welcher die Ventilnadel 120 von dem Ventilsitz axial 110 beabstandet ist und das Expansionsventil 100 zumindest teilweise geöffnet ist, überführbar ausgebildet.
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In der 1 ist die Ventilnadel 120 in der ersten Position, d.h. in ihrem aufgesetzten Zustand dargestellt, in dem diese dichtend auf den Ventilsitz 110 drückt.
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Innerhalb des Hülsenelements 143 sind Elemente angeordnet, die zur Kraftübertragung und Drehmomentbegrenzung zwischen der zentralen Spindel 142 und dem Hülsenelement 143 dienen.
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Das beschriebene Expansionsventil 100 ist nunmehr in einem Systemgehäuse 202 angeordnet. Das Systemgehäuse 202 umfasst das Expansionsventil 100, den Stator 197, welcher in radialer Richtung auf dem Gehäuse 101 des Expansionsventils angeordnet ist, und eine Steuereinheit 160 des Systems 200, welche den Hallsensor 190 trägt und außerhalb des Gehäuses 101 aber innerhalb des Systemgehäuses 202 angeordnet ist. Die Steuereinheit 160 kann als Platine ausgebildet sein. Alternativ kann sie auch als zentrale Steuereinheit für das gesamte System ausgebildet werden.
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Ferner weist das System 200 einen Magnet 150 auf, welcher der Ventilnadel 120 fest zugeordnet ist. Mit andere Worten ist der Magnet 150 gemeinsam mit der Ventilnadel 120 axial bewegbar. Somit entspricht eine axiale Bewegung des Magnets 150 in identischer Weise der Bewegung der Ventilnadel 120. Ein Hallsensor 190 ist außerhalb des Gehäuses 101 des Expansionsventils 100 angeordnet. Der Hallsensor 190 ist dem Ventilsitz 110 fest zugeordnet und dazu ausgebildet, die absolute axiale Position der Ventilnadel 120 mittels eines Flussdichtevektors des Magnets 150 direkt zu bestimmen.
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Durch die unmittelbare Bestimmung der Position der Ventilnadel 120 ist bei Inbetriebnahme des Systems 200 keine Referenzfahrt mehr notwendig. Die Messung erfolgt direkt am Magnet 150 und unterliegt einer hohen Genauigkeit.
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Der Hallsensor 190 ist unmittelbar an der Steuereinheit 160 angeordnet um das System 200 möglichst kompakt und mit zuverlässig herzustellen. Die Steuereinheit 160 ist in radialer Richtung unmittelbar außerhalb des Magnets 150 angeordnet, um ein möglichst präzise Positionserfassung zu realisieren.
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Hierfür ist der Magnet 150 mittels eines Magnet-Trägers 170 an der Ventilnadel 120 befestigt. Der Magnet-Träger 170 weist einen Innenring 172 und einen Außenring 174 auf, die mittels einer Vielzahl von Stegen 176 miteinander verbunden sind.
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Der Magnet-Träger 170 stellt hierbei eine präzise und einfach herstellbare Zuordnung zwischen Magnet 150 und Ventilnadel 120 sicher. Der Magnet-Träger 170 muss hierbei der axialen Bewegung der Ventilnadel möglichst genau folgen können.
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Der Magnet 150 ist unmittelbar an dem Außenring 174 angeordnet. In 1 ist der Magnet 150 als Ringmagnet ausgebildet, was sowohl die Montage als auch die Positionserfassung vereinfacht. Alternativ kann der Magnet 150 aber auch in jeder anderen Form ausgebildet sein. Vorteilhaft bei der ringförmigen Ausgestaltung des Magnets 150 ist zusätzlich, dass der Magnet 150 in radialer Richtung möglichst weit außen angeordnet werden kann. Dies ist notwendig, weil der Hallsensor 190 der Steuereinheit 160 zugeordnet ist und außerhalb eines Gehäuses 101 des Expansionsventils 100 angeordnet ist.
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Der Innenring 172 liegt an der zentralen Spindel 142 an und wird zusätzlich am Innendurchmesser des Hohlschafts 140 geführt. Damit wird eine optimale Führung des Magnet-Trägers 170 an der Ventilnadel 120 sichergestellt. Wie bereits beschrieben, erfolgt die axiale Bewegung der Ventilnadel 120 über eine Rotation der zentralen Spindel 142, wobei die Drehbewegung über ein Gewinde in eine Auf- und Abbewegung überführt wird. Der Innenring 172 kann sicherstellen, dass der Magnet-Träger 170 - und damit auch der Magnet 150 - unmittelbar der axialen Bewegung folgen kann und nicht durch die Rotation der zentralen Spindel 142 beeinträchtigt wird.
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Ein elastisches Element 130 in Form einer Druckfeder ist dazu ausgebildet, den Magnet-Träger 170 axial auf die Ventilnadel 120 zu drücken. Die Druckfeder ist hierfür zwischen dem Hohlschaft 140 und dem Hülsenelement 143 angeordnet, wodurch mögliche Vibrationen, Erschütterungen oder auch temperaturbedingte Einflüsse unmittelbar kompensiert werden. Die Druckfeder stellt somit sicher, dass sich die axiale Position des Magnet-Trägers 170 relativ zur Ventilnadel 120 nicht verändert, wobei ein Verdrehen der Ventilnadel 120 relativ zum Magnet-Träger 170 möglich ist.
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Innenring 172 und Außenring 174 sind über Stege (nicht gezeigt) miteinander verbunden, wobei der Hohlschaft 140 über Schlitze (nicht gezeigt) verfügt, durch die sich die Stege 176 des Magnet-Trägers 170 in radialer Richtung erstrecken und damit ein feste Verbindung sicherstellen.
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Die 2 zeigt einen Teilaspekt des Systems 200 zur Überwachung der Position der Ventilnadel 120 eines Expansionsventils 100 aus 1. Die 2 zeigt einen unteren Abschnitt des Systemgehäuses 202. Der untere Abschnitt des Systemgehäuses 202 trägt die Steuereinheit 160, welche den Hallsensor 190 umfasst. Innenliegend sind der Hohlschaft 140 und die zentrale Spindel 142 angeordnet. Seitlich am Hohlschaft 140 erstreckt sich einer der Schlitze 146 zum Durchführen der Stege 176, welche Innenring 172 und Außenring 174 miteinander verbinden. Der Außenring 174 trägt den ringförmig ausgebildeten Magnet 150, der zur präzisen Positionserfassung unmittelbar dem Hallsensor (nicht gezeigt) und somit der Steuereinheit 160 zugeordnet ist.
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Die 3 zeigt eine vergrößerte Teilansicht II des Systems 200 zur Überwachung der Position der Ventilnadel 120 eines Expansionsventils 100 aus 1.
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Die vergrößerte Teilansicht II zeigt den Hohlschaft 140 und die zentrale Spindel 142, die innerhalb des Hohlschafts 140 angeordnet ist. Zusätzlich ist das Hülsenelement 143 gezeigt, welches einstückig mit der Ventilnadel (nicht gezeigt) verbunden ist.
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Innerhalb des Hohlschaftes 140 und oberhalb des Hülsenelements 143 befindet sich der Innenring 172, welcher durch das elastische Element 130 in Form einer Druckfeder in Richtung des Hülsenelements 143 gedrückt wird. Dadurch werden der Innenring 172 und der gesamte Magnet-Träger 170 axial auf die Ventilnadel 120 gedrückt und mögliche Vibrationen, Erschütterungen oder auch temperaturbedingte Einflüsse werden unmittelbar kompensiert.
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Der Außenring 174 ist über die Stege (nicht gezeigt) des Magnet-Trägers 170 mit dem Innenring 172 fest verbunden. Der Außenring 174 trägt den Magnet 150 in Form eines Ringmagnets. Durch die feste Verbindung zwischen Innenring 172 und Außenring 174 kann also eine durch den Hallsensor 190 festgestellte Position des Magnets 150 über den Außenring 174, die Stege und den Innenring 172 unmittelbar auf das Hülsenelement 143 und damit der Ventilnadel 120 zugerechnet werden.
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Das System 200 ist mit dem Hallsensor 190 in Verbindung mit der Steuereinheit 160 dazu ausgebildet eine erste Komponente und eine zweite Komponente des Flussdichtevektors des Magnets 150 zu erfassen, um daraus die absolute axiale Position des Magnets 150 und damit der Ventilnadel zu berechnen.
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Um die axiale Position des Magnets 150 und damit der Ventilnadel 120 eindeutig zu bestimmen, sind lediglich zwei Komponenten notwendig. So ist der Hallsensor 190 also dazu ausgebildet, die im systeminternen Koordinatensystem bestimmbare x-Komponente des Flussdichtevektors und die im systeminternen Koordinatensystem bestimmbare y-Komponente des Flussdichtevektors des Magnets 150 zu bestimmen. Aus diesen beiden Komponenten lässt sich durch den resultierenden Flussdichtevektor die axiale Position des Magnets 150 und damit der Ventilnadel 120 unmittelbar bestimmen.
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Alle in Verbindung mit den einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt.
