DE102021206059A1 - Expansionsventileinrichtung für ein Expansionsventil - Google Patents

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Balint Janos Repasi
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Robert Bosch GmbH
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    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31Expansion valves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00485Valves for air-conditioning devices, e.g. thermostatic valves

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Expansionsventileinrichtung (1) für ein Expansionsventil, insbesondere für eine Kälteanlage bevorzugt eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Dichtsitz (31) aufweisend eine vollumfängliche Dichtsitz-Dichtfläche (32) und einem daran mit einer äußeren Ventilkörper-Dichtfläche (12) ansitzenden Ventilkörper (10), wobei in Abhängigkeit einer Stellung des Ventilkörpers (10) relativ zur Dichtsitz-Dichtfläche (32) ein durch die Expansionsventileinrichtung (1) hindurchströmbarer Kältemittelstrom einstellbar ist, und der Ventilkörper (10) zum vollständigen Einstellen des durch die Expansionsventileinrichtung (1) hindurchströmbaren Kältemittelstroms lediglich wenigstens einen in die Ventilkörper-Dichtfläche (12) eingebetteten Expansionskanal (100) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Expansionsventileinrichtung für ein Expansionsventil, insbesondere für eine Kälteanlage bevorzugt eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Expansionsventil für eine Fluidanlage, insbesondere eine Kälteanlage bevorzugt eines Kraftfahrzeugs; sowie eine Fluidanlage, insbesondere eine Kälteanlage bevorzugt für ein Kraftfahrzeug.
  • Stand der Technik
  • Eine Expansionsventileinrichtung ist eine (fluid-)mechanische Einrichtung zum Steuern und/oder Regeln eines Durchflusses eines Kältemittels durch die Expansionsventileinrichtung oder ein Expansionsventil mit der Expansionsventileinrichtung hindurch. In solch einer Expansionsventileinrichtung befindet sich oft ein drehbares Element bzw. ein Ventilschieber, im Folgenden als Ventilkörper bezeichnet, an welchen wenigstens ein Dichtsitz der Expansionsventileinrichtung, wie z. B. ein Dichtabschnitt, ein Dichtelement, eine Halteschale etc., fluidmechanisch angeschlossen ist. Die Expansionsventileinrichtung dient u. a. mittels einer variabel einstellbaren und/oder einregelbaren Verengung ihres Durchflussquerschnitts dazu, einen Kältemitteldruck eines durch die Expansionsventileinrichtung hindurchströmbaren Kältemittels zu vermindern und dadurch eine Expansion des Kältemittels zu bewirken.
  • Aufgabenstellung
  • Bei einer Expansionsventileinrichtung ist eine Dichtungsleistung aus einem Kältemitteldruck bzw. Kältemitteldifferenzdruck eines zu steuernden und/oder zu regelnden Kältemittels wichtig. Ferner müssen in einer Teiloffenstellung der Expansionsventileinrichtung die dichtenden Flächen der Expansionsventileinrichtung ihre Dichtfunktion beibehalten. Des Weiteren ist ein vergleichsweise hoher Druckabfall des Kältemittels durch die Expansionsventileinrichtung wünschenswert, um eine hohe Verdampfungsrate zu erzielen. - Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige Expansionsventileinrichtung für ein Kältemittel einer Kälteanlage anzugeben.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung ist mittels einer Expansionsventileinrichtung für ein Expansionsventil, insbesondere für eine Kälteanlage bevorzugt eines Kraftfahrzeugs; mittels eines Expansionsventils für eine Fluidanlage, insbesondere eine Kälteanlage bevorzugt eines Kraftfahrzeugs; sowie mittels einer Fluidanlage, insbesondere eine Kälteanlage bevorzugt für ein Kraftfahrzeug, gelöst. - Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung.
  • Die erfindungsgemäße Expansionsventileinrichtung umfasst wenigstens einen Dichtsitz aufweisend eine vollumfängliche Dichtsitz-Dichtfläche und einen daran mit einer äußeren Ventilkörper-Dichtfläche ansitzenden Ventilkörper, wobei in Abhängigkeit einer Stellung des Ventilkörpers relativ zur Dichtsitz-Dichtfläche ein durch die Expansionsventileinrichtung hindurchströmbarer Kältemittelstrom einstellbar ist, und der Ventilkörper zum vollständigen Einstellen des durch die Expansionsventileinrichtung hindurchströmbaren Kältemittelstroms lediglich wenigstens einen in die Ventilkörper-Dichtfläche eingebetteten Expansionskanal aufweist. Hierbei ist der Expansionskanal als ein Binnenkanal außen im Ventilkörper eingerichtet.
  • Die Expansionsventileinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass immer ein gesamter, durch die Expansionsventileinrichtung hindurchströmender Kältemittelstrom an einer Außenfläche des Ventilkörpers entlangströmt bzw. vorbeiströmt. Der Expansionskanal kann ggf. mit einem weiteren Expansionskanal derselben Region am Ventilkörper verschnitten sein, d. h. in direkter Fluidkommunikation stehen. Abgesehen von einer direkten Fluidkommunikation eines Expansionskanals mit einem ggf. weiteren Expansionskanal, steht der Expansionskanal lediglich in direkter Fluidkommunikation mit einem unmittelbar darüber liegenden Raum. - Der Ventilkörper ist insbesondere frei von einem dadurch oder daran hindurchgehenden Hauptdurchflusskanal. D. h. der wenigstens eine Expansionskanal fungiert als Hauptflusskanal des Ventilkörpers, wobei der Expansionskanal weder in direkter noch in indirekter Fluidkommunikation mit einem Hauptdurchflusskanal steht.
  • Der Ventilkörper ist insbesondere frei von einer an einem Umfang offenen oder geschlossenen Querschnitts-Öffnung; d. h. er weist eine solche nicht auf. Der Expansionskanal weist insbesondere lediglich eine Längsschnitt-Öffnung am Ventilkörper auf. Die Längsschnitt-Öffnung des Expansionskanals kann hauptsächlich oder im Wesentlichen die Form eines sphärischen Rechtecks aufweisen. Eine Öffnung ist dabei derart definiert, dass sie Zugang zu etwas hinter der Öffnung liegendem gewährt. Bei einer Querschnitts-Öffnung wäre dies z. B. eine Bohrung eines Hauptdurchflusskanals, und bei einer Längsschnitt-Öffnung ist dies der eigentliche Expansionskanal, der mittels der Längsschnitt-Öffnung in der Ventilkörper-Dichtfläche von außen am Ventilkörper zugänglich wird. Die Längsschnitt-Öffnung (z. B. sphärisches Rechteck) des Expansionskanals als Querschnitt-Öffnung (ähnlich einem Tunnelportal) böte keinen Zugang zu etwas „hinter‟ der Öffnung liegendem.
  • Hierdurch lassen sich die Herstellungskosten für den Hauptdurchflusskanal einsparen. Hierdurch fallen auch die Kosten für das Einrichten einer Lage des wenigstens einen Expansionskanals gegenüber dem Hauptdurchflusskanal weg. D. h. eine Positionierung und ggf. eine Verschnittgeometrie des wenigstens einen Expansionskanals gegenüber dem Hauptdurchflusskanal ist unwichtig, da dieser fehlt. Hierdurch lassen sich signifikant Kosten einsparen, da eine nicht exakt genug eingerichtete Umfangsposition des wenigstens einen Expansionskanals durch eine Stellung des Ventilkörpers korrigiert werden kann.
  • Eine Haupterstreckungsrichtung des Expansionskanals verläuft bevorzugt entlang einer Kontur der Ventilkörper-Dichtfläche. Hierbei ist die Haupterstreckungsrichtung des Expansionskanals insbesondere dessen Längserstreckungsrichtung. - Eine Längserstreckung des wenigstens einen Expansionskanals kann hauptsächlich oder im Wesentlichen ausschließlich auf einem Breitenkreis des Ventilkörpers liegen. Ferner kann eine Längserstreckung des wenigstens einen Expansionskanals sowohl in Breitenkreisrichtung als auch gewinkelt zu einem Breitenkreis des Ventilkörpers verlaufen. D. h. ferner, dass eine Längserstreckung des Expansionskanals ausschließlich in Richtung eines Längenkreises des Ventilkörpers bevorzugt ausgeschlossen ist. Die Längserstreckung des wenigstens einen Expansionskanals auf der Ventilkörper-Dichtfläche kann geradlinig (Großkreis) oder gekrümmt im Ventilkörper eingerichtet sein.
  • Eine Geometrie des Expansionskanals kann derart gewählt sein, dass sich in einem entsprechenden, d. h. dazu korrespondierendem, Bereich eine gewünschte Durchflusskurve des Kältemittels durch die Expansionsventileinrichtung hindurch ergibt. Hierbei kann z. B. ein hauptsächlich oder im Wesentlichen linearer, degressiver, progressiver, zusammengesetzter etc. Verlauf der Durchflusskurve des Kältemittels durch die Expansionsventileinrichtung hindurch einstellt sein. Der wenigstens eine Expansionskanal kann im Ventilkörper in einem ca. 45°-, ca. 60°-, ca. 75°-, ca. 90°-, ca. 105°-, oder ca. 120°-Winkel umlaufend eingerichtet sein, Ferner kann ein erster Längsendabschnitt (bzw. Längsende) des Expansionskanals auf die Ventilkörper-Dichtfläche auslaufen und ein zweiter Längsendabschnitt (bzw. Längsende) des Expansionskanals kann radial in den Ventilkörper hineingehen. Hierbei kann der Expansionskanal, abgesehen von einer Krümmung des Ventikörpers im Wesentlichen eine Keilform besitzen. Ferner weist der Expansionskanal über seine Längserstreckung hinweg bevorzugt eine konstante Breite auf.
  • Der Ventilkörper kann genau zwei oder eine Mehrzahl von Expansionskanälen in seine Ventilkörper-Dichtfläche eingebettet aufweisen. Die Expansionskanäle können eine Drehsymmetrie bezüglich einer Drehachse des Ventilkörpers aufweisen. Bevorzugte Winkel für solch eine Drehsymmetrie sind 72°, 90°, 120° oder 180°, ggf. sind andere Drehwinkel anwendbar. Der Ventilkörper kann als ein schwenkbarer, drehbarer, rotierbarer oder linear verlagerbarer Ventilkörper ausgebildet sein. Ferner können zwei über einen Umfang des Ventilkörpers benachbarte Expansionskanäle gleichsinnig oder gegensinnig in die Ventilkörper-Dichtfläche eingebettet sein.
  • Der Ventilkörper kann als ein Kugelabschnitt ausgebildet sei. Hierbei kann ausgehend von einer Vollkugel als idealisiertes Modell für den Ventilkörper, ein erster Polabschnitt als ein z. B. im Wesentlichen zylinderabschnittförmiger (allgemeiner, bevorzugt gerader Zylinderabschnitt) Betätigungsbereich ggf. zusätzlich mit einer Betätigungsvorrichtung (Formausnehmung, Schlitz etc.) für den Ventilkörper ausgebildet sein. Ferner kann der zweite Polabschnitt als ein Kugelabschnitt vorhanden sein oder fehlen (Bauraumersparnis). Hierbei kann die Expansionsventileinrichtung als eine Kugelhahnventileinrichtung ausgebildet sein.
  • In einer Ausführungsform kann der Ventilkörper als ein einfacher Ventilkörper für eine Expansionsventileinrichtung mit zwei Fluidanschlüssen ausgebildet sein (vgl. 3 und 4). Ferner kann der Ventilkörper in einer Ausführungsform als ein aus Ventilkörperabschnitten zusammengesetzter Ventilkörper für eine Expansionsventileinrichtung mit mehr als zwei Fluidanschlüssen ausgebildet sein (vgl. 5 und 6). Hierbei gilt das oben für den Ventilkörper Gesagte für wenigstens einen Ventilkörperabschnitt des Ventilkörpers. - Der Ventilkörper oder ein Ventilkörperabschnitt des Ventilkörpers kann hauptsächlich oder im Wesentlichen kugelförmig, kugelabschnittförmig, zylinderförmig, zylinderabschnittförmig, kegelförmig oder kegelabschnittförmig ausgebildet sein.
  • Ein betreffender Dichtsitz der Expansionsventileinrichtung kann an wenigstens einer Halteschale der Expansionsventileinrichtung eingerichtet sein. Bevorzugt sind zwei solche Halteschalen vorgesehen. Die wenigstens eine Halteschale kann in einem Ventilkäfig der Expansionsventileinrichtung aufgenommen sein und den Ventilkörper bewegbar im Ventilkäfig lagern (zentrieren). Hierbei kann der Ventilkörper u. a. mittels der wenigstens einen Halteschale in drei oder zwei translatorischen Freiheitsgraden im Ventilkäfig unbeweglich gehaltert sein. Ferner kann der Ventilkörper u. a. mittels der wenigstens einen Halteschale in einer, zwei oder drei rotatorischen Freiheitsgraden im Ventilkäfig bewegbar geführt sein.
  • Der Ventilkäfig kann, abgesehen von Öffnungen für Halteschalen für einen Kältemittelstrom durch die Expansionsventileinrichtung hindurch, seitlich offen ausgebildet sein. Der Ventilkörper kann außen an der Expansionsventileinrichtung für einen Aktor mechanisch zugänglich sein. Der Ventilkäfig kann zwei oder genau zwei Teilkäfige aufweisen. Bevorzugt sind die zwei Teilkäfige als Gleichteile ausgebildet. Hierbei sind die zwei Teilkäfige bevorzugt zum Ventilkäfig zusammensteckbar und ggf. aneinander verrastbar ausgebildet. - In einer Ausführungsform der Expansionsventileinrichtung können ein erster Teilkäfig, wenigstens (vgl. 6) oder genau (vgl. 2 bis 4) eine erste Halteschale, der Ventilkörper, wenigstens (vgl. 6) oder genau (vgl. 2 bis 4) eine zweite Halteschale und ein zweiter Teilkäfig mechanisch in Reihe geschaltet sein. Hierbei ist die Expansionsventileinrichtung bevorzugt als eine einzige, zusammenhängende Baugruppe ausgebildet.
  • Das erfindungsgemäße Expansionsventil umfasst ein Ventilgehäuse und eine darin vorgesehene erfindungsgemäße Expansionsventileinrichtung. Bezüglich einer Durchflussrichtung des Kältemittels durch das Expansionsventil hindurch kann die Expansionsventileinrichtung in einem von 0° bis 30°, 45° oder 60°, oder 120°, 135° oder 150° bis 180° verschiedenen Winkel, insbesondere in einem ca. 90°-Winkel im Ventilgehäuse montiert sein. Ferner kann die Expansionsventileinrichtung an ihren beiden Stirnseiten in Durchflussrichtung mittels Dichtungen, insbesondere O-Ringdichtungen, gegenüber dem Ventilgehäuse fluidgedichtet in diesem eingerichtet sein. Des Weiteren kann eine Dichtung zwischen einer Innenwandung des Ventilgehäuses und einer Halteschale der Expansionsventileinrichtung im Expansionsventil eingerichtet sein.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische und nicht maßstabsgetreue Zeichnung näher erläutert. Bei der Erfindung kann ein Merkmal positiv, d. h. vorhanden, oder negativ, d. h. abwesend, ausgestaltet sein. In dieser Spezifikation ist ein negatives Merkmal als Merkmal nicht explizit erläutert, wenn nicht gemäß der Erfindung Wert daraufgelegt ist, dass es abwesend ist. D. h. die tatsächlich gemachte und nicht eine durch den Stand der Technik konstruierte Erfindung darin besteht, dieses Merkmal wegzulassen. Das Fehlen eines Merkmals (negatives Merkmal) in einem Ausführungsbeispiel zeigt, dass das Merkmal optional ist. - In den lediglich beispielhaften Figuren (Fig.) der Zeichnung zeigen:
    • Die 1 in einer zentral geschnittenen, zweidimensionalen Draufsicht eine allgemeine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Expansionsventileinrichtung für ein erfindungsgemäßes Expansionsventil einer Kälteanlage,
    • die 2 in einer perspektivischen Explosionsansicht eine erste Ausführungsform der Expansionsventileinrichtung für eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Expansionsventils,
    • die 3 und 4 in jeweils einer zentral geschnittenen, zweidimensionalen Draufsicht (3) bzw. Seitenansicht (4) die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Expansionsventils mit zwei Fluidanschlüssen, und
    • die 5 und 6 in jeweils einer zentral geschnittenen, zweidimensionalen Draufsicht (5) bzw. Seitenansicht (6) eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Expansionsventils mit drei Fluidanschlüssen.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen einer allgemeinen und zweier spezieller Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Expansionsventileinrichtung 1 (vgl. 1, 2 bis 4 und 5 und 6) für ein Expansionsventil 0 (3 und 4 und 5 und 6). Das Expansionsventil 0 bzw. die Expansionsventileinrichtung 1 ist bevorzugt in einer Fluidanlage, bevorzugt einer Kälteanlage (Kältemaschine), insbesondere einer Kälteanlage eines Kraftfahrzeugs, eingesetzt. - In der Zeichnung sind nur diejenigen Abschnitte des Expansionsventils 0, der Expansionsventileinrichtung 1, eines Ventilkörpers 10 der Expansionsventileinrichtung 1 etc. dargestellt, welche für ein Verständnis der Erfindung notwendig sind.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher beschrieben und illustriert ist, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Andere Variationen können hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. So ist die Erfindung insbesondere auf allgemeine Expansionsventile 0 oder Expansionsventileinrichtungen 1 zum Steuern und/oder Regeln eines Durchflusses eines Kältemittels durch das Expansionsventil 0 bzw. die Expansionsventileinrichtung 1 hindurch anwendbar. - Ggf. ist das Expansionsventil 0 bzw. die Expansionsventileinrichtung 1 auch als ein Fluidventil 0 bzw. eine Fluidventileinrichtung 1, also jenseits einer Aufgabe einer Expansion eines Kältemittels, z. B. für ein Kühlmittel oder ein anderes Fluid, anwendbar (der Expansionskanal 100 ist dann als ein Fluidkanal 100, des Kältemittel als ein Fluid, etc. bezeichenbar).
  • Die 1 zeigt eine allgemeine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Expansionsventileinrichtung 1, die einen, zwischen zwei vollumfänglich umlaufenden Dichtsitzen 31, 31 mit vollumfänglich umlaufenden Dichtsitz-Dichtflächen 32, 32, drehbar (Doppelpfeil) gelagerten und fluidgedichteten Ventilkörper 10 umfasst. Hierbei dichtet insbesondere immer wenigstens eine einem höheren, am Ventilkörper 10 anliegenden Kältemitteldruck stromabwärtige Seite einer Ventilkörper-Dichtfläche 12 gegenüber ihrer Dichtsitz-Dichtfläche 32. Mit Bezug auf die 1 ist dies die untere Dichtfläche. Hierbei ist es auch möglich, nur einen einzigen solchen Dichtsitz 31 mit einer einzigen solchen Dichtsitz-Dichtfläche 32 anzuwenden.
  • Der Ventilkörper 10 kann (vgl. 1 bis 4) als ein hauptsächlich oder im Wesentlichen kugelförmiger oder kugelabschnittförmiger Ventilkörper 10 ausgebildet sein. Ferner kann der Ventilkörper 10 (vgl. 5 und 6) als ein aus Ventilkörperabschnitten 11 zusammengesetzter Ventilkörper 10 ausgebildet sein, die kugelförmig oder kugelabschnittförmig ausgebildet sind. Es ist natürlich möglich, den Ventilkörper 10 oder wenigstens einen Ventilkörperabschnitt 11 in wenigstens einem Abschnitt zylinderförmig, kegelförmig etc. auszubilden.
  • An einem Polabschnitt oder einem oberen Abschnitt des Ventilkörpers 10 kann eine Betätigungsvorrichtung (vgl. 2, 4 und 6 z. B. ein Zylinderabschnitt mit einer Nut) für den Ventilkörper 10 am/im Ventilkörper 10 bevorzug integral eingerichtet sein. An einem gegenüberliegenden Polabschnitt oder einem unteren Abschnitt des Ventilkörpers 10 kann dieser aus Bauraumgründen gekürzt, d. h. abgeschnitten (Abflachung), sein (vgl. 4 und 6).
  • Zum Drosseln eines Kältemittelstroms weist der Ventilkörper 10 wenigstens einen Expansionskanal 12 bevorzugt in wenigstens einer Äquatorebene (1 bis 4: eine einzige Äquatorebene, 5 und 6: zwei Äquatorebenen) seiner Ventilkörper-Dichtfläche 12 auf (vgl. 1, 3 und 5). Bevorzugt ist der Expansionskanal 100 als eine Vertiefung 100 oder eine Nut 100 im Ventilkörper 10 eingerichtet. Der Expansionskanal 100 kann dabei rechteckige (vorliegend), v-förmige, u-förmige, teilelliptische etc. Querschnitte (in Umfangsrichtung des Ventilkörpers 10 gesehen) aufweisen. Ferner sind andere Positionen als der/ein Äquator für den Expansionskanal 100 natürlich anwendbar. Siehe auch oben die Angaben zum Expansionskanal 100.
  • In dem Ventilkörper 10 der 1 bis 4 sind in der einzigen Äquatorebene bevorzugt zwei Expansionskanäle 100, 100 mit einer gleichsinnigen Orientierung vorgesehen, welche in einer 180°-Drehsymmetrie in die Ventilkörper-Dichtfläche 12 bzw. den Ventilkörper 10 eingebettet bzw. eingearbeitet sind. In den 5 und 6 sind in wenigstens einer Äquatorebene oder genau zwei Äquatorebenen bevorzugt zwei bzw. je zwei Expansionskanäle 100, 100 mit einer gegensinnigen Orientierung vorgesehen, welche um ca. 120° versetzt in die Ventilkörper-Dichtfläche 12 bzw. den Ventilkörper 10 eingebettet bzw. eingearbeitet sind. Andere Winkel sind natürlich anwendbar. - Der Ventilkörper 10 (1 bis 6) selbst weist keinen hindurchgehenden oder am Ventilkörper 10 entlanglaufenden (ca. 180°) Hauptdurchflusskanal auf.
  • Ein betreffender Expansionskanal 100 ist bevorzugt derart im Ventilkörper 10 eingerichtet bzw. in die Ventilkörper-Dichtfläche 12 eingebettet, dass er mit einem Längsende bzw. Längsendabschnitt auf die Oberfläche der Ventilkörper-Dichtfläche 12 ausläuft, d. h. der Expansionskanal 12 nimmt zu diesem Ende hin in seiner Tiefe bis auf null ab. An/in einem gegenüberliegenden Längsende bzw. Längsendabschnitt geht der Expansionskanals 100 radial substanziell in den Ventilkörper 10 hinein. Hierbei weist der Expansionskanal 100 eine gekrümmte Keilform (vgl. 1, 3 und 5, Seitenansichten des gekrümmten Keils) und bevorzugt eine im Wesentlichen konstante Breite auf.
  • Die jeweilige Ausführungsform des Expansionsventils 0 (vgl. 3 und 4 bzw. 5 und 6) umfasst ein Ventilgehäuse 50 mit einer darin eingesetzten Expansionsventileinrichtung 1. Die Expansionsventileinrichtung 1 umfasst bevorzugt einen insbesondere zweiteiligen Ventilkäfig 20 mit zwei Halteschalen 30, 30 (erste Ausführungsform, 3 und 4) bzw. vier Halteschalen 30, 30, 30, 30 (zweite Ausführungsform, 5 und 6). Die betreffende Expansionsventileinrichtung 1 kann in einer Innenkammer 51 des Ventilgehäuses 50 fest montiert sein, wobei ferner die Innenkammer 51 und die Expansionsventileinrichtung 1 eine wenigstens teilkomplementäre Kodierung aufweisen können, damit die Expansionsventileinrichtung 1 nicht falsch in der Innenkammer 51 platziert werden kann.
  • Die betreffende Innenkammer 51 und somit die Expansionsventileinrichtung 1 stehen in einer Fluidkommunikation mit einem Fluideinlass und einem Fluidauslass (erste Ausführungsform, 3 und 4) oder zwei Fluidauslässen (zweite Ausführungsform, 5 und 6) des Ventilgehäuses 50. Bevorzugt ist die Expansionsventileinrichtung 1 über Dichtungen 40, 40; 40, 40, 40, 40, insbesondere O-Ringdichtungen 40, 40; 40, 40, 40, 40, zwischen den Halteschalen 30, 30; 30, 30, 30, 30 und betreffenden Innenwandungen des Ventilgehäuses 50 im Ventilgehäuse 50 eingerichtet. Hierbei können die Dichtungen 40, 40; 40, 40, 40, 40 der Expansionsventileinrichtung 1 oder dem Expansionsventil 0 zugehörig sein.
  • Bevorzugt weist der Ventilkäfig 20 genau zwei als Gleichteile 22, 22 ausgebildete Teilkäfige 22, 22 auf, wobei die Teilkäfige 22, 22 zusammensteckt und bevorzugt aneinander verrastet werden können. Die Kodierung der Expansionsventileinrichtung 1 kann hierbei über den Ventilkörper 10 erfolgen. An einem Fluideinlass und/oder einem Fluidauslass der Expansionsventileinrichtung 1 weist der Ventilkäfig 20 bevorzugt jeweils stirnseitig bzw. weisen die zwei Teilkäfige 22, 22 jeweils bevorzugt eine einzige Durchgangsöffnung auf. Abseits davon, also bevorzugt nicht stirnseitig, sondern oben, unten rechts, links bzw. in einem Umfang, kann der Ventilkäfig 20 wenigstens eine weitere Durchgangsöffnung besitzen.
  • An und/oder wenigstens teilweise in einer solchen Durchgangsöffnung findet jeweils eine Halteschale 30 der Expansionsventileinrichtung 1 Platz. Zwischen den Halteschalen 30, 30; 30, 30, 30, 30 ist dann der Ventilkörper 10 aufgenommen. - In einer Montagestellung der Expansionsventileinrichtung 1 im Ventilgehäuse 50 sitzt bevorzugt jeweils eine komprimierte Dichtung 40 zwischen einer Außenseite der betreffenden Halteschale 30 und einer betreffenden Innenwandung des Ventilgehäuses 50 in diesem an. Ferner kann dabei die Dichtung 40 wenigstens teilweise radial innerhalb der betreffenden Durchgangsöffnung im Ventilkäfig 20 bzw. im betreffenden Teilkäfig 22 aufgenommen sein.
  • Mittels des Ventilkörpers 10 kann ein Kältemittelstrom durch die Expansionsventileinrichtung 1 hindurch gesteuert und/oder geregelt bzw. ein Kältemitteldruck veränderbar beeinflusst, insbesondere gedrosselt, werden. In einer Volloffenstellung ist der Ventilkörper 10 in eine derartige Lage innerhalb der Expansionsventileinrichtung 1 gedreht, dass ein Durchfluss des Kältemittels durch die Expansionsventileinrichtung 1 hindurch, d. h. durch einen Spalt zwischen dem jeweiligen Expansionskanal 100 und dessen betreffender Ventilkörper-Dichtfläche 12 hindurch, im Wesentlichen maximal ist. Hierbei passiert das Kältemittel die Expansionsventileinrichtung 1 bevorzugt im Wesentlichen gedrosselt.
  • Bei der ersten Ausführungsform des Expansionsventils 0 (vgl. 3 und 4) ist der Ventilkörper 10 in Durchflussrichtung des Kältemittels zwischen den Halteschalen 30, 30 im Ventilkäfig 20 verdrehbar aufgenommen. Die stromaufwärtige Halteschale 30 besitzt einen stromaufwärtigen Dichtsitz 31 und die stromabwärtige Halteschale 30 einen stromabwärtigen Dichtsitz 31 für den Ventilkörper 10. Das Kältemittel kann dabei in beiden Richtungen durch das Expansionsventil 0 hindurchströmen bzw. das Expansionsventil 0 kann in zwei Ausrichtungen in einer Fluidanlage montiert sein (Doppelpfeil). Andere Ausführungen sind natürlich möglich.
  • Bei der zweiten Ausführungsform des Expansionsventils 0 (vgl. 5 und 6) liegt ein höherer Kältemitteldruck unten (mit Bezug auf die 6) bzw. gegenüberliegend zu einer für einen Aktor zugänglichen Seite der Expansionsventileinrichtung 1 an. Sämtliche Halteschalen 30, 30, 30, 30 sind diesbezüglich stromabwärtige Halteschalen 30, 30, 30, 30, zwischen welchen der Ventilkörper 10 verdrehbar im Ventilkäfig 20 aufgenommen ist. Gegenüber einem Fluideinlass (Strömungsmittellinie) des Expansionsventils 0 liegen dessen zwei Fluidauslässe (Strömungsmittellinien) in einem ca. rechten Winkel dazu, wobei es ferner bevorzugt ist, dass die Fluidauslässe in unterschiedlichen Richtungen, insbesondre um ca. 180° verdreht vom Expansionsventils 0 abzweigen. Andere Ausführungen sind natürlich möglich.
  • Bei beiden Ausführungsformen ist das Expansionsventil 0 und/oder die Expansionsventileinrichtung 1 insbesondere derart ausgebildet, dass das Kältemittel innerhalb der Expansionsventileinrichtung 1 am Ventilkörper 10 vorbeiströmen kann. Andere Ausführungsformen des Expansionsventils 0, z. B. eine Expansionsventileinrichtung 1 als ein Expansionsventil 0 etc., sind natürlich ebenfalls möglich.

Claims (12)

  1. Expansionsventileinrichtung (1) für ein Expansionsventil (0), insbesondere für eine Kälteanlage bevorzugt eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Dichtsitz (31) aufweisend eine vollumfängliche Dichtsitz-Dichtfläche (32) und einem daran mit einer äußeren Ventilkörper-Dichtfläche (12) ansitzenden Ventilkörper (10), wobei in Abhängigkeit einer Stellung des Ventilkörpers (10) relativ zur Dichtsitz-Dichtfläche (32) ein durch die Expansionsventileinrichtung (1) hindurchströmbarer Kältemittelstrom einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (10) zum vollständigen Einstellen des durch die Expansionsventileinrichtung (1) hindurchströmbaren Kältemittelstroms lediglich wenigstens einen in die Ventilkörper-Dichtfläche (12) eingebetteten Expansionskanal (100) aufweist.
  2. Expansionsventileinrichtung (1) gemäß vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsventileinrichtung (1) derart ausgebildet ist, dass immer ein gesamter, durch die Expansionsventileinrichtung (1) hindurchströmender Kältemittelstrom an einer Außenfläche des Ventilkörpers (10) entlangströmt.
  3. Expansionsventileinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: • der Ventilkörper (10) frei von einem dadurch oder daran hindurchgehenden Hauptdurchflusskanal ist, • der Ventilkörper (10) frei von einer an einem Umfang offenen oder geschlossenen Querschnitts-Öffnung ist • der Expansionskanal (100) lediglich eine Längsschnitt-Öffnung am Ventilkörper (10) aufweist, und/oder • die Längsschnitt-Öffnung des Expansionskanals (100) hauptsächlich oder im Wesentlichen die Form eines sphärischen Rechtecks aufweist.
  4. Expansionsventileinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: • eine Längserstreckung wenigstens eines Expansionskanals (100) hauptsächlich oder im Wesentlichen ausschließlich auf einem Breitenkreis des Ventilkörpers (10) liegt, • eine Längserstreckung wenigstens eines Expansionskanals (100) sowohl in Breitenkreisrichtung als auch gewinkelt zu einem Breitenkreis des Ventilkörpers (10) verläuft, und/oder • die Längserstreckung des wenigstens einen Expansionskanals (100) auf der Ventilkörper-Dichtfläche (12) geradlinig oder gekrümmt im Ventilkörper (10) eingerichtet ist.
  5. Expansionsventileinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: • eine Geometrie des Expansionskanals (100) derart gewählt ist, dass sich in einem entsprechenden Bereich eine gewünschte Durchflusskurve des Kältemittels durch die Expansionsventileinrichtung (1) hindurch ergibt, • der wenigstens eine Expansionskanal (100) im Ventilkörper (10) in einem ca. 45°-, ca. 60°-, ca. 75°-, ca. 90°-, ca. 105°-, oder ca. 120°-Winkel umlaufend eingerichtet ist, und/oder • ein erster Längsendabschnitt des Expansionskanals (100) auf die Ventilkörper-Dichtfläche (12) ausläuft und ein zweiter Längsendabschnitt des Expansionskanals (100) radial in den Ventilkörper (10) hineingeht.
  6. Expansionsventileinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: • der Ventilkörper (10) genau zwei oder eine Mehrzahl von Expansionskanälen (100) in seine Ventilkörper-Dichtfläche (12) eingebettet aufweist, • die Expansionskanäle (100) eine Drehsymmetrie bezüglich einer Drehachse des Ventilkörpers (10) aufweisen, und/oder • zwei über einen Umfang des Ventilkörpers (10) benachbarte Expansionskanäle (100) gleichsinnig oder gegensinnig in die Ventilkörper-Dichtfläche (12) eingebettet sind.
  7. Expansionsventileinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (10) als ein einfacher Ventilkörper (10) für eine Expansionsventileinrichtung (1) mit zwei Fluidanschlüssen ausgebildet ist, oder der Ventilkörper (10) als ein aus Ventilkörperabschnitten (11) zusammengesetzter Ventilkörper (10) für eine Expansionsventileinrichtung (1) mit mehr als zwei Fluidanschlüssen ausgebildet ist.
  8. Expansionsventileinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (10) oder ein Ventilkörperabschnitt (11) des Ventilkörpers (10) hauptsächlich oder im Wesentlichen kugelförmig, kugelabschnittförmig, zylinderförmig, zylinderabschnittförmig, kegelförmig oder kegelabschnittförmig ausgebildet ist.
  9. Expansionsventileinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: • ein betreffender Dichtsitz (31) der Expansionsventileinrichtung (1) an wenigstens einer Halteschale (30) der Expansionsventileinrichtung (1) eingerichtet ist, • die wenigstens eine Halteschale (30) in einem Ventilkäfig (20) der Expansionsventileinrichtung (1) aufgenommen ist und den Ventilkörper (10) bewegbar im Ventilkäfig (20) lagert, und/oder • der Ventilkörper (10) außen an der Expansionsventileinrichtung (1) für einen Aktor mechanisch zugänglich ist.
  10. Expansionsventileinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Teilkäfig (22), wenigstens eine erste Halteschale (30), der Ventilkörper (10), wenigstens eine zweite Halteschale (30) und ein zweiter Teilkäfig (22) als Expansionsventileinrichtung (1) mechanisch in Reihe geschaltet sind, wobei die Expansionsventileinrichtung (1) bevorzugt als eine einzige, zusammenhängende Baugruppe ausgebildet ist.
  11. Expansionsventil (0) für eine Fluidanlage, insbesondere eine Kälteanlage bevorzugt eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Expansionsventil (0) ein Ventilgehäuse (50) und eine darin vorgesehene Expansionsventileinrichtung (1) umfasst, wobei die Expansionsventileinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
  12. Fluidanlage, insbesondere Kälteanlage bevorzugt für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidanlage eine Fluidmaschine und eine Expansionsventileinrichtung (1) und/oder ein Expansionsventil (0) umfasst, wobei die Expansionsventileinrichtung (1) und/oder das Expansionsventil (0) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3536296A (en) 1968-09-12 1970-10-27 Glenn A Burris Precision fluid control ball valve
DE2615009A1 (de) 1976-04-07 1977-10-20 Flitsch Fa Ernst Durchfluss-regelventil
DE102018214655A1 (de) 2018-08-29 2020-03-05 Robert Bosch Gmbh Kältemittelventil

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