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Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für einen Kältemittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten Ventileinrichtung, der eine erste Ventilfunktion zugeordnet ist; einer zweiten Ventileinrichtung, der eine zweite Ventilfunktion zugeordnet ist; einer Stelleinrichtung, die dazu eingerichtet ist, für jede Ventileinrichtung verschiedene Schaltstellungen einzustellen; einer Antriebseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Stelleinrichtung in die verschiedenen Schaltstellungen einzustellen; und mit einer Drehwelle, welche die Stelleinrichtung und die Antriebseinrichtung miteinander verbindet. Ferner betrifft die Erfindung eine Kälteanlage mit einer solchen Ventilanordnung und Kraftfahrzeug mit einer solchen Kälteanlage.
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Aus der
DE 10 2017 102 841 A1 ist ein Mehrwegeventil als Kombination aus mehreren Absperrventilen bekannt, um verschiedenen Schaltzustände in einem Kältekreislauf zu ermöglichen.
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Aus der
CN 211 779 144 U ist eine Ventilanordnung für einen Kältekreislauf bekannt, die eine linear bewegliche Stelleinrichtung (Aktuator) aufweist.
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Die
JP 2016 155 525 A1 und die
DE 10 2019 205 929 A1 offenbaren verschiedene Konzepte betreffend die Luftführung bei Klimaanalagen von Kraftfahrzeugen.
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Bei Kälteanlagen für insbesondere elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge steht üblicherweise nur ein begrenzter Bauraum zur Verfügung, wobei insbesondere Kälteanlagen mit Wärmepumpenfunktion eine Vielzahl von einstellbaren Ventilen aufweisen, denen jeweils einzelne Aktuatoren bzw. Stelleinrichtungen zugeordnet sind.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine Ventilanordnung anzugeben, bei welcher der Bedarf an einzelnen Bauteilen und somit auch der Bedarf Bauraum reduziert werden kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Ventilanordnung, eine Kälteanlage und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Vorgeschlagen wird also eine Ventilanordnung für einen Kältemittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs mit
einer ersten Ventileinrichtung, der eine erste Ventilfunktion zugeordnet ist; einer zweiten Ventileinrichtung, der eine zweite Ventilfunktion zugeordnet ist; einer Stelleinrichtung, die dazu eingerichtet ist, für jede Ventileinrichtung verschiedene Schaltstellungen einzustellen;
einer Antriebseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Stelleinrichtung in die verschiedenen Schaltstellungen einzustellen; und
einer Drehwelle, welche die Stelleinrichtung und die Antriebseinrichtung miteinander verbindet.
Dabei ist vorgesehen, dass die Stelleinrichtung derart ausgebildet ist, dass mittels einer Drehung der Stelleinrichtung relativ zu der ersten Ventileinrichtung und relativ zu der zweiten Ventileinrichtung verschiedene Öffnungsgrade für die erste Ventileinrichtung einstellbar sind bei gleichzeitig geschlossener zweiter Ventileinrichtung.
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Mittels einer solchen Ventilanordnung ist es möglich, zumindest zwei Ventilfunktionen mittels einer drehenden Antriebseinrichtung zu betätigen. Hierdurch kann auf zumindest einen individuellen Antrieb einer der Ventileinrichtungen verzichtet werden, so dass Bauteile und Bauraum eingespart werden können. Die Ventilanordnung bildet somit eine Art kompaktes Ventilmodul mit zumindest zwei Ventilfunktionen.
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Bei der Ventilanordnung kann die erste Ventileinrichtung ein Expansionsventil sein oder die Ventilfunktion eines Expansionsventils aufweisen. Die zweite Ventileinrichtung kann ein Absperrventil sein oder die Ventilfunktion eines Absperrventils aufweisen. Somit sind in einer einzigen Ventilanordnung unterschiedliche Ventilfunktionen vereinigt, wobei die Ventilfunktionen auch durch eine gemeinsame, insbesondere eine einzige Stelleinrichtung einstellbar sind.
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Bei der Ventilanordnung kann die Stelleinrichtung wenigstens ein Stellelement aufweisen, das kugelförmig oder kreisförmig ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann für die Realisierung der unterschiedlichen Ventilfunktionen ein einzelnes Stellelement vorgesehen sein oder mehrere Stellelemente kombiniert werden, die gemeinsam die Stelleinrichtung bilden.
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Dabei kann zumindest ein Stellelement der Stelleinrichtung einen mit dem Kältemittelkreislauf in Fluidverbindung bringbaren ersten Fluidkanalabschnitt aufweisen, der einen sich in Bezug auf die Drehrichtung der Stelleinrichtung verändernden Strömungsquerschnitt aufweist, insbesondere einen sich in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Stelleinrichtung vergrößernden oder verkleinernden wirksamen Strömungsquerschnitt.
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Ergänzend kann zumindest ein Stellelement der Stelleinrichtung einen mit dem Kältemittelkreislauf in Fluidverbindung bringbaren zweiten Fluidkanalabschnitt aufweisen, der einen in Bezug auf die Drehrichtung der Stelleinrichtung unveränderlichen Strömungsquerschnitt aufweist.
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Durch die Ausgestaltung der des ersten bzw. zweiten Fluidkanalabschnitts in einem einzigen Stellelement oder in jeweiligen Stellelementen können somit die unterschiedlichen Ventilfunktionen in kompakte Bauweise realisiert werden.
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Gemäß einer ersten Alternative kann die Ventilanordnung ein Expansionsventil und ein Absperrventil aufweisen, wobei dem Expansionsventil und dem Absperrventil ein jeweiliges kugelförmiges Stellelement zugeordnet ist. Mit anderen Worten ist pro Ventil ein jeweiliges kugelförmiges Stellelement vorgesehen, wobei die Stellelemente gemeinsam der Stelleinrichtung zugeordnet sind bzw. diese bilden und mittels einer gemeinsamen Drehwelle gleichzeitig verstellbar sind.
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Gemäß einer zweiten Alternative kann die Ventilanordnung eine Expansionsventilfunktion und eine Absperrventilfunktion aufweisen, wobei die Ventilanordnung ein kreisförmiges Stellelement, insbesondere ein Drehschieberelement, aufweisen kann.
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Dabei kann die Ventilanordnung einen mit dem Kältemittelkreislauf verbundenen Eingangsabschnitt und zwei mit dem Kältemittelkreislauf verbundene Ausgangsabschnitte aufweisen, wobei der Eingangsabschnitt und einer der Ausgangsabschnitte in Abhängigkeit von einer Drehstellung des kreisförmigen Stellelements miteinander in Fluidverbindung stehen.
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Ergänzend kann dabei das kreisförmige Stellelement zwei voneinander getrennte Fluidkanalabschnitte aufweisen, wobei beide Fluidkanalabschnitte mit dem Eingangsabschnitt in Fluidverbindung bringbar sind und jeder Fluidkanalabschnitt mit nur einem der Ausgangsabschnitte in Fluidverbindung bringbar ist.
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Gemäß der zweiten Alternative ist es somit möglich zwei Ventilfunktionen mittels eines einzigen Stellelements, insbesondere eines Drehschieberelements, zu realisieren. Mit anderen Worten sind in der Ventilanordnung zwei Ventile bzw. Ventilfunktionen realisiert, die einen gemeinsamen Eingangsabschnitt für Kältemittel, aber fluidtechnisch voneinander getrennte Ausgangsabschnitte aufweisen.
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Bei beiden Alternativen erfolgt die Einstellung der jeweiligen Ventile bzw. Ventilfunktionen mittels gleichzeitiger Verdrehung der Stelleinrichtung.
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Vorgeschlagen wird ferner eine Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion für ein Kraftfahrzeug, wobei die Kälteanlage umfasst:
- einen Kältemittelverdichter, der mit einem Primärstrang und einem Sekundärstrang verbindbar oder verbunden ist;
- einen direkt oder indirekt wirkenden äußeren Wärmeübertrager, der im Primärstrang angeordnet ist;
- einen Verdampfer, der im Primärstrang angeordnet ist;
- wenigstens einen weiteren, eine Wärmequelle darstellenden Wärmeübertrager, insbesondere ein Heizregister, der im Sekundärstrang angeordnet ist; ein zwischen dem Kältemittelverdichter und dem äußeren Wärmeübertrager angeordnetes Primärstrangventil;
- ein zwischen dem Kältemittelverdichter und dem weiteren, eine Wärmequelle darstellenden Wärmeübertrager, insbesondere Heizregister, angeordnetes Sekundärstrangventil.
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Dabei ist vorgesehen, dass die Kälteanlage wenigstens eine oben beschriebene Ventilanordnung aufweist, die im Primärstrang oder im Sekundärstrang angeordnet ist.
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Bei der Kälteanlage kann die Ventilanordnung im Sekundärstrang angeordnet sein und folgende Ventilfunktion aufweisen:
- eine Expansionsventilfunktion zwischen dem weiteren, eine Wärmequelle darstellenden Wärmeübertrager, insbesondere Heizregister, und dem äußeren Wärmeübertrager;
- eine Absperrventilfunktion zwischen dem weiteren, eine Wärmequelle darstellenden Wärmeübertrager, insbesondere Heizregister, und dem Verdampfer.
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Ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, kann mit einer solchen Kälteanlage ausgeführt sein.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren. Dabei zeigt:
- 1 eine vereinfachte und schematische Schnittdarstellung eines Beispiels einer Ventilanordnung;
- 2 drei Schaltzustände der Ventilanordnung der 1 in vereinfachten und schematischen Schnittdarstellungen gemäß der Schnittlinien II-II der 1;
- 3 in den Teilfiguren A) und B) vereinfachte und schematische Perspektivdarstellungen eines weiteren Beispiels einer Ventilanordnung von schräg oben bzw. schräg unten;
- 4 zwei Schaltzustände der Ventilanordnung der 3 in vereinfachten und schematischen Schnittdarstellungen gemäß der Schnittlinie IV-IV der 3;
- 5 eine vereinfachte und schematische Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie V-V der 4 für einen Schaltzustand S2;
- 6 eine vereinfachte und schematische Darstellung einer Kälteanlage mit beispielhafter Anordnung einer Ventilanordnung der 1 bis 5.
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1 zeigt in einer vereinfachten und schematischen Schnittdarstellung ein Beispiel einer Ventilanordnung 50 für einen in 1 nicht näher dargestellten Kältemittelkreislauf. Die Ventilanordnung 50 umfasst eine erste Ventileinrichtung 52, der eine erste Ventilfunktion zugeordnet ist. Ferner weist die Ventilanordnung 50 eine zweite Ventileinrichtung 54 auf, der eine zweite Ventilfunktion zugeordnet ist.
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In Bezug auf die gewählte Schnittdarstellung kann die Ventilanordnung 50 von links nach rechts von Kältemittel durchströmt werden, was durch die weißen Konturpfeile angedeutet ist. Die Ventilanordnung 50 weist einen Kältemitteleintritt KI und zwei Kältemittelaustritte KA auf.
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Die Ventilanordnung 50 umfasst weiter eine Stelleinrichtung 56, die dazu eingerichtet ist, für jede Ventileinrichtung 52, 54 verschiedene Schaltstellungen einzustellen, was nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 noch genauer beschrieben wird. Hierzu umfasst die Ventilanordnung 50 eine hier nur schematisch angedeutete Antriebseinrichtung 58, die dazu eingerichtet ist, die Stelleinrichtung 56 in die verschiedenen Schaltstellungen einzustellen. Um die Stelleinrichtung 56 drehen zu können, kann sie mittels einer Drehwelle 60 mit der Antriebseinrichtung 58 verbunden sein.
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2 zeigt in drei Schnittdarstellungen die erste Ventileinrichtung 52 und die zweite Ventileinrichtung 54 in jeweils unterschiedlichen Schaltstellungen S1, S2, S3. Die Schnitte der 2 entsprechen den jeweiligen Schnittlinien II-II der 1, wobei für jedes Ventil 52, 54 eine jeweils wirksame Ventilkugel 52k, 54k vorgesehen ist, die Teil der Stelleinrichtung 56 ist.
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Im gezeigten Beispiel der 1 und 2 weist die erste Ventileinrichtung 52 die Funktion eines Expansionsventils auf und die zweite Ventileinrichtung 54 weist die Funktion eines Absperrventils auf. Wie bereits erwähnt, sind Ventilkugeln 52k, 54k als Stellelemente der Stelleinrichtung 56 vorgesehen.
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Die verschiedenen, dargestellten Schaltstellungen S1 bis S3 können durch eine Drehung der Stelleinrichtung 56 bzw. der zugehörigen Stellelemente bzw. Ventilkugeln 52k, 54k um eine Drehachse DA bzw. in Drehrichtung DR eingestellt werden.
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In der Schaltstellung S1 ist die Stelleinrichtung 56 so eingestellt, dass beide Stellelemente bzw. Ventilkugeln 52k, 54k das jeweilige Ventil 52, 54 verschließen bzw. sperren. Ein Kältemittelstrom durch die beiden Ventile 52, 54 der Ventilanordnung 50 ist somit verhindert.
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In der Schaltstellung S2 ist die Stelleinrichtung 56 gegenüber der Schaltstellung S1 im Gegenuhrzeigersinn verdreht worden. In dieser Schaltstellung S2 kann Kältemittel gedrosselt durch das erste Ventil 52 strömen, wobei der Durchfluss durch das zweite Ventil 54 weiterhin gesperrt ist.
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Die Ventilkugel bzw. das Stellelement 52k der ersten Ventileinrichtung (Expansionsventil) weist dabei einen mit dem Kältemittelkreislauf in Fluidverbindung bringbaren ersten Fluidkanalabschnitt 52f auf, der einen sich in Bezug auf die Drehrichtung DR der Stelleinrichtung 56 verändernden Strömungsquerschnitt aufweist. Bezogen auf die hier vereinfacht dargestellte Kugelform des Ventils 52 kann entlang der Mantelfläche der Kugel eine Vertiefung vorgesehen sein, die eine zunehmende Tiefe aufweist. In der Schnittdarstellung der 2 kann man den Fluidkanalabschnitt 52f aufgrund seiner zunehmenden Tiefe auch als sichelförmig bezeichnen. Die Ausgestaltung des ersten Fluidkanalabschnitts 52f ist aber nicht auf einer derartige Sichelform eingeschränkt. Allgemein weist der erste Fluidkanalabschnitt 52f also einen sich in Abhängigkeit von der Drehrichtung DR der Stelleinrichtung 56 vergrößernden oder verkleinernden wirksamen Strömungsquerschnitt auf.
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Wie sich aus der 2 und der dargestellten Schaltstellungen S1 und S2 ergibt, ist die Stelleinrichtung 56 derart ausgebildet, dass mittels einer Drehung der Stelleinrichtung 56 relativ zu der ersten Ventileinrichtung 52 und relativ zu der zweiten Ventileinrichtung 54 verschiedene Öffnungsgrade für die erste Ventileinrichtung 52 einstellbar sind bei gleichzeitig geschlossener zweiter Ventileinrichtung 54.
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In der Schaltstellung S3 ist die Stelleinrichtung 56 gegenüber der Schaltstellung S2 weiter im Gegenuhrzeigersinn verdreht worden. In dieser Schaltstellung S3 kann Kältemittel durch das zweite Ventil 54 strömen, wobei der Durchfluss durch das erste Ventil 52 gesperrt ist.
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Die beiden Ventilkugeln 52k, 54k bzw. Stellelemente der Stelleinrichtung 56 weisen einen mit dem Kältemittelkreislauf in Fluidverbindung bringbaren zweiten Fluidkanalabschnitt 52g, 54g auf, der einen in Bezug auf die Drehrichtung der Stelleinrichtung unveränderlichen, insbesondere konstanten Strömungsquerschnitt aufweist. Dabei können die Strömungsquerschnitte der zweiten Fluidkanalabschnitte 52g, 54g im Wesentlichen gleich groß sein, wie der Leitungsquerschnitt des übrigen Kältemittelkreislaufs.
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Unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 wird nachfolgend ein weiteres Beispiel einer Ventilanordnung 50 beschrieben.
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3 zeigt in einer vereinfachten und schematischen Perspektivdarstellung eine Ventilanordnung 50, wobei in 3A auf eine Oberseite 51 der Ventilanordnung 50 und in 3B auf eine Unterseite 53 der Ventilanordnung 50 geblickt wird. Die Ventilanordnung 50 weist einen Kältemitteintritt KI und zwei Kältemittelaustritte KA auf. Dabei ist jeweils auf der Oberseite 51 und der Unterseite 53 der Ventilanordnung 50 ein jeweiliger Kältemittelaustritt KA vorgesehen. Das einströmende bzw. Ausströmende Kältemittel ist in den 3 und 4 mittels weißere Konturpfeile angedeutet.
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In 3B ist ferner noch ein Teil einer an der Unterseite 53 vorgesehenen Antriebseinrichtung 58 erkennbar, deren Funktion nachfolgend unter Bezugnahme auf die Schnittdarstellungen der 4 und 5 erläutert wird.
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In 4 ist die Ventileinrichtung 50 in einer Schnittdarstellung gezeigt, die etwa der Schnittlinie IV-IV der 3 entspricht. Oben in 4 ist die Ventilanordnung 50 in einer Schaltstellung S2 gezeigt und unten in 4 in einer Schaltstellung S3.
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Die Ventilanordnung 50 weist zwei Ventilfunktionen auf. In der in 4 dargestellten Schaltstellung S2 wirkt die Ventilanordnung 50 als Expansionsventil 52, wobei der Kältemitteleinlass KI und der an der Unterseite 53 angeordnete Kältemittelauslass KA fluidtechnisch miteinander in Verbindung stehen. Dabei ist ein Kältemittelfluss vom Kältemitteintritt KI zum Kältemittelaustritt KA an der Oberseite 51 der Ventilanordnung verhindert. Diesbezüglich wirkt die Ventilanordnung 50 somit als Absperrventil 54. In der in 4 dargestellten Schaltstellung S3 wirkt die Ventilanordnung 50 als geöffnetes Absperrventil 54, wobei das Expansionsventil 52 geschlossen ist. Dabei stehen der Kältemitteleinlass KI und der an der Oberseite 51 angeordnete Kältemittelauslass KA fluidtechnisch miteinander in Verbindung.
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Um die verschiedenen Schaltstellungen einstellen zu können, umfasst die Ventilanordnung 50 eine Stelleinrichtung 56 mit einem Stellelement 55, das in diesem Beispiel als Drehschieber bzw. Drehscheibe ausgeführt ist. Das Stellelement bzw. der Drehschieber 55 ist über eine Drehwelle 60 mit der Antriebseinrichtung 58 verbunden.
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Die Drehwelle 60 ist in diesem Beispiel Teil eines Mitnehmerelements 62, das drehfest mit dem Stellelement 55 bzw. Drehschieber gekoppelt ist. Die Kopplung von Mitnehmerelement 62 und Drehschieber 55 erfolgt beispielsweise über Verbindungstifte 64, die mit korrespondierenden Öffnungen 66 an dem Drehschieber 55 in Eingriff stehen. Es ist auch denkbar, dass die Drehwelle 60 unmittelbar mit dem Drehschieber 55 verbunden ist, derart dass kein Mitnehmerelement 62 vorgesehen sein muss. Ferner ist auch eine andere Verbindung zwischen Mitnehmerelement 62 und Drehschieber 55 denkbar als die hier beispielhaft dargestellten Verbindungsstifte 64.
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Wie aus der Darstellung der 5 ersichtlich, umfasst der Drehschieber einen ersten Fluidkanalabschnitt 52f und einen hiervor gentrennten zweiten Fluidkanalabschnitt 54f. Der erste Fluidkanalabschnitt 52f weist einen bezogen auf die Drehrichtung DR des Stellelements 55 bzw. Drehschiebers sich verändernden Strömungsquerschnitt auf. Insbesondere ändert sich der Strömungsquerschnitt, der in einer entsprechenden Schaltstellung, wie beispielsweise S2, mit dem Kältemitteleintritt KI in Verbindung steht, in Abhängigkeit von der Drehrichtung DR der Stelleinrichtung 55, so dass der zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt vergrößert oder verkleinert wird bzw. ist. In der Schnittdarstellung der 5 kann man den Fluidkanalabschnitt 52f auch als sichelförmig bezeichnen.
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Es wird darauf hingewiesen, dass in der Schnittdarstellung der 5 das Stellelement 55 bzw. der Drehschieber bezogen auf den Kältemitteleintritt KI in der Schaltstellung S2 dargestellt ist.
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Aus der 5 ist ferner ersichtlich, dass der zweite Fluidkanalabschnitt 54f unabhängig von der Drehstellung bzw. der Drehrichtung einen unveränderlichen Strömungsquerschnitt aufweist. Der zweite Fluidkanalabschnitt 54f steht dauerhaft mit dem an der Oberseite 51 der Ventilanordnung 50 vorgesehenen Kältemittelaustritt KA in Fluidverbindung. In der Schaltstellung S3 (4) verbindet der zweite Fluidkanalabschnitt 54f den Kältemitteleintritt KI mit dem Kältemittelaustritt KA an der Oberseite 51. Der zweite Fluidkanalabschnitt 54f bildet dabei eine Art U-förmiger Umlenkabschnitt zwischen Kältemitteleinritt KI und Kältemittelaustritt KA der Ventilanordnung 50. Die Schaltstellung S3 kann in Bezug auf die 5 erreicht werden, wenn das Stellelement 55 bzw. der Drehschieber um 180° gedreht wird.
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Die Ventilanordnung 50 weist somit durch das Zusammenspiel von Kältemitteleintritt KI, ersten Fluidkanalabschnitt 52f und Kältemittelaustritt KA an der Unterseite 53 ein Expansionsventil bzw. eine Expansionsventilfunktion 52 auf. Durch das Zusammenspiel von Kältemitteleintritt KI, zweitem Fluidkanalabschnitt 54f und Kältemittelaustritt KA an der Oberseite 51 weist die Ventilanordnung 50 ein Absperrventil bzw. eine Absperrventilfunktion 54 auf.
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Aus der Zusammenschau der 4 und 5 ist somit ersichtlich, dass die Stelleinrichtung 56 mit dem Stellelement 55 derart ausgebildet ist, dass mittels einer Drehung der Stelleinrichtung 56 relativ zu der ersten Ventileinrichtung 52 und relativ zu der zweiten Ventileinrichtung 54 verschiedene Öffnungsgrade für die erste Ventileinrichtung 52 einstellbar sind bei gleichzeitig geschlossener zweiter Ventileinrichtung 54.
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Für die Ventilanordnung 50 der 3 bis 5 wird noch darauf hingewiesen, dass auch diese in eine Schaltstellung gebracht werden kann, die analog der Schaltstellung S1 der 2 ist, wobei das Stellelement 55 so gedreht ist, dass beide Kältemittelauslässe KA gesperrt sind. Mit anderen Worten kann mittels der Stelleinrichtung 56 das Stellelement 55 so eingestellt werden, dass die jeweilige Ventilfunktion 52, 54 verschlossen bzw. gesperrt ist. Ein Kältemittelstrom durch die Ventilanordnung 50 ist somit verhindert.
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Für beide Beispiele der Ventilanordnung 50 (1 und 2 bzw. 3 bis 5) wird noch darauf hingewiesen, dass diese, insbesondere deren Ventile bzw. Ventilfunktionen 52, 54, so ausgeführt sein können, dass sie monodirektional oder bidirektional von Kältemittel durchströmbar sind.
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Rein beispielhaft ist in 6 ist eine Ausführungsform einer Kälteanlage 10 für ein Kraftfahrzeug schematisch und vereinfacht dargestellt. Die Kälteanlage 10 umfasst einen Kältemittelkreislauf 11, der sowohl in einem Kälteanlagenbetrieb (kurz auch AC-Betrieb genannt), als auch in einem Wärmepumpenmodus betrieben werden kann. Die Kälteanlage 10 umfasst in der gezeigten Ausführungsform einen Kältemittelverdichter 12, einen äußeren Wärmeübertrager 18, einen inneren Wärmeübertrager 20, einen Verdampfer 22 und einen Akkumulator bzw. Kältemittelsammler 24. Der äußere Wärmeübertrager 18 kann als Kondensator oder Gaskühler ausgebildet sein. Insbesondere ist der äußere Wärmeübertrager 18 in der dargestellten Ausführungsform bidirektional durchströmbar.
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Der Verdampfer 22 ist hier beispielhaft als Frontverdampfer für ein Fahrzeug gezeigt. Der Verdampfer 22 steht stellvertretend auch für weitere in einem Fahrzeug mögliche Verdampfer, wie beispielsweise Fondverdampfer, die strömungstechnisch parallel zueinander angeordnet sein können. Mit anderen Worten umfasst die Kälteanlage 10 also wenigstens einen Verdampfer 22.
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Stromabwärts des Verdichters 12 ist ein Absperrventil A4 angeordnet. Stromaufwärts des Verdampfers 22 ist ein Expansionsventil AE2 vorgesehen.
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Im Rahmen dieser Beschreibung wird in dem gesamten Kältemittelkreislauf 11 der Kälteanlage 10 der Abschnitt vom Verdichter 12 zum äußeren Wärmeübertrager 18, zum inneren Wärmeübertrager 20 und zum Verdampfer 22 als Primärstrang 14 bezeichnet.
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Die Kälteanlage 10 umfasst weiter ein Heizregister 26 (auch als Heizkondensator oder Heizgaskühler bezeichnet). Stromaufwärts des Heizregisters 26 ist ein Absperrventil A3 angeordnet. Stromabwärts des Heizregisters 26 ist ein Absperrventil A1 angeordnet. Ferner ist stromabwärts des Heizregisters 26 ein Expansionsventil AE4 angeordnet.
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Im Rahmen dieser Beschreibung wird in dem gesamten Kältemittelkreislauf der Kälteanlage 10 der Abschnitt vom Verdichter 12 zum Heizregister 26, zum Expansionsventil AE4 und zu einem Abzweig Ab2 als Sekundärstrang 16 bezeichnet. Der Sekundärstrang 16 umfasst einen Heizzweig 16.1, der sich von dem Absperrventil A3 über das Heizregister26 zum Absperrventil A1 erstreckt. Weiter umfasst der Sekundärstrang 16 einen Nachheizzweig bzw. Reheat-Zweig 16.2, der stromaufwärts mit dem Heizregister 26 und stromabwärts mit dem äußeren Wärmeübertrager 18 fluidverbindbar ist. Dabei mündet der Sekundärstrang 16 bzw. der Reheat-Zweig 16.2 bei einem Abzweigpunkt Ab2 in den Primärstrang 14.
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Die Kälteanlage 10 umfasst einen weiteren Verdampfer bzw. Chiller 28. Der Chiller 28 ist strömungstechnisch parallel zum Verdampfer 22 vorgesehen. Der Chiller 28 kann beispielsweise zur Kühlung einer elektrischen Komponente des Fahrzeugs dienen, aber auch zur Realisierung einer Wasser-Wärmepumpenfunktion unter Nutzung der Abwärme von wenigstens einer elektrischen Komponente. Dem Chiller 28 ist stromaufwärts ein Expansionsventil AE1 vorgeschaltet.
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Die Kälteanlage 10 kann auch ein elektrisches Heizelement 30 aufweisen, das beispielsweise als Hochvolt-PTC-Heizelement ausgeführt ist. Das elektrische Heizelement 30 dient als Zusatzheizer für einen in den Fahrzeuginnenraum geführten Zuluftstrom L. Dabei kann das elektrische Heizelement 30 zusammen mit dem Heizregister 26 und dem Verdampfer 22 in einem Klimagerät 32 untergebracht sein. Dabei kann das elektrische Heizelement 30 dem Heizregister 26 nachgeschaltet angeordnet sein.
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In der 1 sind ferner noch Rückschlagventile R1 und R2 ersichtlich. Ferner sind auch einige Sensoren pT1 bis pT5 zur Erfassung von Druck oder/und Temperatur des Kältemittels dargestellt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Sensoren bzw. deren Anordnung hier nur beispielhaft gezeigt ist. Eine Kälteanlage 10 kann auch weniger oder mehr Sensoren aufweisen. Im gezeigten Beispiel sind als Sensoren kombinierte Druck-/Temperatursensoren pT1 bis pT5 gezeigt. Es ist aber genauso denkbar, dass voneinander getrennte Sensoren für die Messung von Druck bzw. Temperatur eingesetzt werden und ggf. auch räumlich voneinander getrennt entlang den Kältemittelleitungen angeordnet sind.
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Eine oben vorgestellte Ventilanordnung 50 kann beispielsweise die Funktionen des Absperrventils A1 und des Expansionsventils AE4 aufweisen bzw. vereinigen. Dabei entspricht das Absperrventil A1 der zweiten Ventileinrichtung 54 und das Expansionsventil AE4 der ersten Ventileinrichtung 52. Dies ist durch das gestrichelte Rechteck illustriert, das die beiden Ventile A1 und AE4 umgibt. Die Ventilanordnung 50 ist also, wie bereits oben beschrieben, insbesondere dazu ausgelegt bzw. eingerichtet, dass zumindest zwei unterschiedliche Ventilfunktionen mittels eines einzelnen Aktuators in einer Ventilanordnung ermöglicht werden. Selbstverständlich ist das Beispiel der Anordnung der beiden Ventile A1 und AE4 in einer Ventilanordnung 50 rein beispielhaft und es ist klar, dass auch andere Ventilkombinationen in einer gemeinsamen Ventilanordnung untergebracht sein können.
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Ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug kann mit einer oben beschriebenen Kälteanlage 10 ausgeführt sein, die wenigstens eine oben beschriebene Ventilanordnung 50 aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017102841 A1 [0002]
- CN 211779144 U [0003]
- JP 2016155525 A1 [0004]
- DE 102019205929 A1 [0004]
