DE10219667A1

DE10219667A1 - Expansion valve with electronic controller, for motor vehicle air conditioning systems using carbon dioxide as coolant, has two throttle points in series, with the passage cross-section of second point adjustable to the first point

Info

Publication number: DE10219667A1
Application number: DE10219667A
Authority: DE
Inventors: Jean-Jacques Robin
Original assignee: Egelhof Fa Otto; Otto Egelhof GmbH and Co KG
Current assignee: Egelhof Fa Otto; Otto Egelhof GmbH and Co KG
Priority date: 2002-05-02
Filing date: 2002-05-02
Publication date: 2003-11-13

Abstract

The expansion valve comprises a first throttle point (13) which is made of a valve member (5) and a valve seat (11). A second throttle point (14) is provided in series with the first throttle point, between the inflow opening (2) and the outflow opening (3) of the expansion valve. The passage cross-section of the second throttle point is adjustably coupled with the passage cross-section of the first throttle point.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Expansionsventil mit elektronischer Regelung, insbesondere für mit CO₂ als Kältemittel betriebene Fahrzeugklimaanlagen, mit einem Ventilgehäuse mit einer Zuflussöffnung und einer Abflussöffnung, einer elektrisch betätigten Einrichtung zum Verschieben eines Ventilglieds, insbesondere in Öffnungsrichtung, in Bezug auf einen zwischen Zuflussöffnung und Abflussöffnung angeordneten, eine Durchflussöffnung für das Kältemittel aufweisenden Ventilsitz und einer in Gegenrichtung wirkenden Rückstelleinrichtung, insbesondere Rückstellfeder. The present invention relates to an expansion valve with electronic control, in particular for vehicle air conditioning systems operated with CO ₂ as a refrigerant, with a valve housing with an inflow opening and an outflow opening, an electrically operated device for displacing a valve member, in particular in the opening direction, with respect to one between the inflow opening and Drain opening arranged, a flow opening for the refrigerant valve seat and a return device acting in the opposite direction, in particular return spring.

Bei Verwendung von CO₂ als Kältemittel ist nicht nur der Eingangsdruck am Expansionsventil relativ hoch, sondern es bestehen auch große Unterschiede im Eingangsdruck abhängig von der Temperatur der Umgebung. So liegt der Eingangsdruck im Herbst bei ca. 60 bar, im Sommer dagegen zwischen 120 und 130 bar, während der Verdampfungsdruck ca. 35 bis 40 bar beträgt. Da der Eingangsdruck üblicherweise in Öffnungsrichtung auf das Ventilglied wirkt, muss die üblicherweise in Schließrichtung wirkende Feder entsprechend stark ausgebildet sein. Dies führt aber andererseits dazu, dass eine zum Öffnen des Expansionsventils vorgesehene Magnetspule entsprechend groß ausgebildet sein muss. Neben der damit verbundenen erheblichen Baugröße und dem großen Gewicht ist auch der Stromverbrauch entsprechend groß. When using CO ₂ as a refrigerant, not only is the inlet pressure at the expansion valve relatively high, but there are also large differences in the inlet pressure depending on the temperature of the environment. The inlet pressure in autumn is around 60 bar, in summer, however, between 120 and 130 bar, while the evaporation pressure is around 35 to 40 bar. Since the inlet pressure usually acts on the valve member in the opening direction, the spring, which usually acts in the closing direction, must be designed to be correspondingly strong. On the other hand, however, this means that a magnet coil provided for opening the expansion valve must be of a correspondingly large size. In addition to the considerable size and weight associated with this, the power consumption is correspondingly high.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Expansionsventil der eingangs genannten Art anzugeben, welches diese Nachteile nicht aufweist. Insbesondere sollen die Größe und das Gewicht sowie der Stromverbrauch der Magnetspule verringert werden. The invention has for its object an expansion valve Specify the type mentioned, which does not have these disadvantages. In particular, the size and weight as well as the power consumption the solenoid can be reduced.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zusätzlich zu der von Ventilglied und Ventilsitz gebildeten ersten Drosselstelle mindestens eine weitere, mit der ersten Drosselstelle in Reihe angeordnete Drosselstelle zwischen der Zuflussöffnung und der Abflussöffnung des Expansionsventils vorgesehen ist, deren Durchtrittsquerschnitt gekoppelt mit dem Durchtrittsquerschnitt der ersten Drosselstelle verstellbar ist. This object is achieved in that in addition to that of the valve member and valve seat formed at least one further throttle point the first throttle point arranged in series throttle point between the Inflow opening and the outlet opening of the expansion valve are provided whose passage cross section is coupled with the Passage cross section of the first throttle point is adjustable.

Aufgrund der Hintereinanderschaltung von mindestens zwei Drosselstellen ist die Druckdifferenz an jeder einzelnen Drosselstelle geringer als bei nur einer Drosselstelle. Die Regelgenauigkeit kann dadurch erhöht werden. Zudem verringert sich der Unterschied in der Druckdifferenz zwischen Sommer und Winter. Die auf das Ventilglied wirkende Druckkraft ist entsprechend geringer, so dass sowohl die Schließfeder als auch die Magnetspule entsprechend kleiner dimensioniert werden können. Damit können Gewicht und Baugröße eingespart sowie der Stromverbrauch verringert werden. Because of the series connection of at least two Throttling points, the pressure difference at each individual throttling point is lower than at only one throttle point. The control accuracy can be increased become. In addition, the difference in the pressure difference decreases between summer and winter. The pressure force acting on the valve member is correspondingly lower, so that both the closing spring and the Magnet coil can be dimensioned accordingly smaller. In order to can save weight and size as well as power consumption be reduced.

Beträgt der Eingangsdruck beispielsweise 120 bar und der Verdampfungsdruck 40 bar, so ergibt sich bei nur einer Drosselstelle eine Druckdifferenz im Sommer von 80 bar, während sich im Herbst bei einem Eingangsdruck von beispielsweise 60 bar eine Druckdifferenz von lediglich 20 bar ergibt. Beim erfindungsgemäßen Expansionsventil teilt sich die Druckdifferenz dagegen auf, so dass an der ersten Drosselstelle ein Druckabfall beispielsweise von 120 bar auf 80 bar und an der zweiten Drosselstelle von 80 bar auf 40 bar im Sommer vorliegt, während im Herbst ein Druckabfall von 60 bar auf 50 bar an der ersten Drosselstelle und von 50 bar auf 40 bar an der zweiten Drosselstelle gegeben ist. Damit beträgt die Druckdifferenz sowohl an der ersten als auch an der zweiten Drosselstelle im Sommer 40 bar und im Herbst 10 bar. Der Unterschied zwischen Sommer und Herbst beläuft sich also nur auf 30 bar. For example, if the inlet pressure is 120 bar and the Evaporation pressure 40 bar, there is one with only one throttle point Pressure difference in the summer of 80 bar, while in the fall at one Inlet pressure of, for example, 60 bar, a pressure difference of only 20 bar results. In the expansion valve according to the invention, the Pressure difference on the other hand, so that at the first throttle point Pressure drop, for example, from 120 bar to 80 bar and at the second Throttle point from 80 bar to 40 bar in summer, while in Fall a pressure drop from 60 bar to 50 bar at the first throttle point and from 50 bar to 40 bar at the second throttle point. In order to is the pressure difference on both the first and the second Throttling point 40 bar in summer and 10 bar in autumn. The difference between summer and autumn there is only 30 bar.

Durch die Kopplung der Verstellung des Durchtrittsquerschnittes an den Drosselstellen kann sichergestellt werden, dass alle Drosselstellen im gewünschten Verhältnis geöffnet und geschlossen werden, so dass sich der Druckabfall über das gesamte Expansionsventil in der gewünschten Weise verteilt. By coupling the adjustment of the passage cross section to the Throttling points can be ensured that all throttling points in the desired ratio opened and closed, so that the pressure drop across the entire expansion valve in the desired Distributed wisely.

Das erfindungsgemäße Expansionsventil kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung auch als servogeregeltes Ventil ausgebildet sein, mit einer die erste Drosselstelle überbrückenden Massenstromführung mit gegenüber dem Hauptmassenstrom verringertem Durchfluss und einem in diesem Parallelzweig angeordneten Regelventil. In bekannter Weise können dadurch die bei der Regelung auftretenden Kräfte am Regelventil klein gehalten werden. Auch bei der Ausbildung als Servoventil ergibt sich durch die erfindungsgemäße Reihenanordnung von Drosselstellen und der damit verbundenen geringeren Druckdifferenz an den einzelnen Drosselstellen eine höhere Regelungsgenauigkeit. The expansion valve according to the invention can be designed the invention can also be designed as a servo-controlled valve, with a the first throttle point bridging mass flow reduced flow compared to the main mass flow and an in this control valve arranged in parallel. In a known way this means that the forces on the control valve that occur during control can be small being held. The training as a servo valve also results by the inventive arrangement of throttling points and the associated lower pressure difference at the individual Throttling points a higher control accuracy.

Die Kopplung der Querschnittsverstellung der Drosselstellen kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung als mechanische Kopplung ausgebildet sein. Dabei ist die Anordnung bevorzugt so getroffen, dass der Öffnungsquerschnitt der Drosselstellen stets ungefähr gleich ist. Dadurch ergibt sich auch eine im Wesentlichen gleiche Verteilung des Druckabfalls auf die in Reihe angeordneten Drosselstellen. Ebenfalls bevorzugt wird die Anordnung jedoch so vorgenommen, dass die weitere Drosselstelle bei vollständig geschlossener erster Drosselstelle eine Voröffnung aufweist, also nicht völlig schließt. Dies gewährleistet einen sicheren Anlauf des Kältekreises. Durch eine Einstellbarkeit der Größe der Voröffnung kann die Anlage für den jeweils vorliegenden Anwendungsfall justiert werden. The cross-sectional adjustment of the throttling points can be coupled an embodiment of the invention designed as a mechanical coupling his. The arrangement is preferably such that the The opening cross-section of the throttling points is always approximately the same. This results in there is also an essentially equal distribution of the pressure drop the throttling points arranged in series. The is also preferred However, arrangement made so that the further throttle point at completely closed first throttle point has a pre-opening, so it doesn't close completely. This ensures that the Cooling circuit. The size of the pre-opening can be adjusted the system can be adjusted for the respective application.

Die mechanische Kopplung der Querschnittsverstellung hat den Vorteil, einfach realisierbar zu sein. Beispielsweise kann die Kopplung durch ein beiden Drosselstellen gemeinsames Ventilglied, insbesondere einen in einem Zylinder verschiebbar geführten Kolben, realisiert werden. Dies ist konstruktiv unaufwendig und gewährleistet einen funktionssicheren Betrieb. The mechanical coupling of the cross-section adjustment has the advantage to be easy to implement. For example, the coupling by two throttle points common valve member, especially one in a piston slidably guided piston can be realized. This is structurally inexpensive and ensures a reliable function Business.

Bei dieser Ausgestaltung des Kolbens ist es bevorzugt, wenn eine Stirnfläche des Kolbens auf die im Boden des Zylinders vorgesehene Durchflussöffnung einer Drosselstelle und die Seitenwand des Kolbens auf die in der Wand des Zylinders vorgesehene Durchflussöffnung der anderen Drosselstelle wirkt. Auch dies ist wieder konstruktiv einfach und erleichtert die Dimensionierung des Expansionsventils. Die Durchflussöffnung in der Zylinderwand kann insbesondere durch mindestens zwei über den Umfang des Zylinders verteilt angeordnete Bohrungen gleichen Durchmessers gebildet sein. Damit wird eine gleichmäßige Verteilung des auf den Kolben wirkenden Druckes erreicht. In this configuration of the piston, it is preferred if one Face of the piston on the provided in the bottom of the cylinder Flow opening of a throttle and the side wall of the piston on the in the Wall of the cylinder provided flow opening of the other Throttle point works. Again, this is structurally simple and makes it easier Dimensioning of the expansion valve. The flow opening in the Cylinder wall can in particular by at least two over the Bores of the same diameter distributed around the circumference of the cylinder be educated. This ensures an even distribution of the piston acting pressure reached.

Der auf der Seite der Drosselstellen gelegene Kolbenraum kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit dem gegenüberliegenden Kolbenraum über eine weitere Drossel verbunden sein, wobei der im übrigen abgedichtete gegenüberliegende Kolbenraum mit einem Regelventil in Strömungsverbindung steht, welches andererseits mit dem ersten Kolbenraum in Strömungsverbindung steht. Auf diese Weise kann vorteilhaft eine Servoregelung des Expansionsventils realisiert werden. The piston chamber located on the side of the throttling points can after a further embodiment of the invention with the opposite Piston chamber to be connected via a further throttle, the rest sealed opposite piston chamber with a control valve in Flow connection is established, which on the other hand with the first Piston chamber is in flow connection. This can be beneficial a servo control of the expansion valve can be realized.

Die Drossel zwischen den beiden Kolbenräumen ist beispielsweise durch eine den Kolben durchsetzende Drosselbohrung gebildet. Sie kann aber auch durch eine geeignete Querschnittsdifferenz zwischen Außenumfang des Kolbens und Innenumfang des Zylinders gebildet sein. Im zweiten Fall wird also die Toleranz zwischen Kolben und Zylinder als Drossel ausgenutzt, während im ersten Fall zwischen Kolben und Zylinder eine Abdichtung vorgesehen ist, so dass die beiden Kolbenräume nur über die Drosselbohrung miteinander in Verbindung stehen. Beide Varianten haben sich als geeignet herausgestellt, wobei eine Drosselbohrung allerdings eher zum Verstopfen neigt. The throttle between the two piston chambers is, for example, by a throttle bore passing through the piston is formed. But it can also by a suitable cross-sectional difference between the outer circumference of the piston and the inner circumference of the cylinder. In the second case is the tolerance between the piston and cylinder as a throttle exploited, while in the first case between the piston and cylinder Sealing is provided so that the two piston chambers only over the Throttle bore are connected. Have both variants turned out to be suitable, although a throttle bore tends to clog.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Kopplung der Querschnittsverstellung der Drosselstellen als fluidische Kopplung ausgebildet. Dies kann insbesondere dadurch verwirklicht werden, dass die beiden Drosselstellen in Art eines Stromregelventiles ausgebildet sind, mit einem extern regelbaren Ventil an der ersten Drosselstelle und einem in Abhängigkeit der Druckverhältnisse sich automatisch einstellenden Ventil an der zweiten Drosselstelle. Durch das sich automatisch einstellende Ventil an der zweiten Drosselstelle kann der Differenzdruck zwischen Eingang und Ausgang der ersten Drosselstelle annähern konstant gehalten werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Ventil an der ersten Drosselstelle stets unter dem gleichen Differenzdruck arbeitet. According to a further embodiment of the invention, the coupling of the Cross-sectional adjustment of the throttling points as a fluidic coupling educated. This can be achieved in particular in that the two throttle points are designed in the manner of a flow control valve with an externally controllable valve at the first throttle point and an in Dependency of the pressure conditions of the automatically adjusting valve at the second throttle point. Through the automatically adjusting Valve at the second throttle point, the differential pressure between The input and output of the first throttle point are constant being held. This can ensure that the valve on the first throttle point always works under the same differential pressure.

Die Anordnung kann so getroffen sein, dass das automatisch sich einstellende Ventil in Strömungsrichtung vor dem extern geregelten Ventil oder hinter dem extern geregelten Ventil angeordnet ist. Durch einen geeigneten hydraulischen Anschluss ergibt sich in beiden Fällen am extern geregelten Ventil eine geringe Druckdifferenz mit den zuvor genannten Vorteilen. The arrangement can be made so that it automatically adjusting valve in the flow direction upstream of the externally controlled valve or is located behind the externally controlled valve. Through a In both cases, a suitable hydraulic connection is made externally regulated valve a small pressure difference with the aforementioned Benefits.

Die weitere Drosselstelle wird insbesondere durch einen in einem entsprechenden Zylinder angeordneten Doppelkolben gebildet, dessen einer äußerer Kolbenraum mit der Niederdruckseite der ersten Drosselstelle, dessen anderer äußerer Kolbenraum mit der Hochdruckseite der ersten Drosselstelle und dessen mittlerer Kolbenraum einerseits mit einer Seite der ersten Drosselstelle und andererseits mit der Zufluss- oder der Abflussöffnung des Ventilgehäuses verbunden ist, wobei zwischen der Verbindung des mittleren Kolbenraums mit der einen Seite der ersten Drosselstelle und der Verbindung des mittleren Kolbenraums mit der Zu- oder Abflussöffnung des Ventilgehäuses die weitere Drosselstelle vorgesehen ist, und wobei eine im Sinne einer Vergrößerung des mit der Niederdruckseite der ersten Drosselstelle verbundenen äußeren Kolbenraum zwischen Doppelkolben und Zylinder wirkende Feder vorgesehen ist. The further throttle point is in particular one in one corresponding cylinder arranged double piston formed, one of which outer piston chamber with the low pressure side of the first throttle point, the other outer piston chamber with the high pressure side of the first Throttle point and its middle piston chamber on the one hand with one side of the first throttle and on the other hand with the inflow or Drain opening of the valve housing is connected, being between the connection of the middle piston chamber with one side of the first throttle point and the connection of the middle piston chamber with the inlet or Drain opening of the valve housing, the further throttle point is provided, and one in the sense of an enlargement of the low pressure side of the first throttle point connected outer piston space between Double piston and cylinder acting spring is provided.

Eine derartige Anordnung bewirkt, dass der Druckabfall an der ersten Drosselstelle unabhängig vom Eingangsdruck stets gleich ist, und zwar unabhängig davon, ob die automatisch geregelte Drosselstelle in Strömungsrichtung vor oder hinter der extern geregelten Drosselstelle angeordnet ist. Im ersten Fall wird der mittlere Kolbenraum mit der Zuflussöffnung, im zweiten Fall mit der Abflussöffnung des Ventilgehäuses verbunden. Über die Vorspannkraft der Feder kann die Druckdifferenz eingestellt werden. Damit ist es möglich, an der ersten Drosselstelle eine Druckdifferenz von beispielsweise lediglich 10 bar einzustellen, die sowohl im Sommer bei einem Eingangsdruck von 120 bar als auch im Herbst bei einem Eingangsdruck von 60 bar erhalten bleibt. Die Eingangs genannten Probleme werden daher besonders gut gelöst. Such an arrangement causes the pressure drop across the first Throttle point is always the same regardless of the inlet pressure, namely regardless of whether the automatically regulated throttle point in Flow direction upstream or downstream of the externally regulated throttle point is arranged. In the first case, the middle piston space becomes the Inlet opening, in the second case with the outlet opening of the valve housing connected. The pressure difference can be set via the preload force of the spring become. This makes it possible to have a Set pressure difference of, for example, only 10 bar, both in Summer at an inlet pressure of 120 bar and in autumn at one Inlet pressure of 60 bar is maintained. The aforementioned Problems are therefore solved particularly well.

Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Doppelkolben als Hohlkolben ausgebildet und auf einem in dem Zylinder fest angeordneten Rohrstück verschiebbar angeordnet, welches in seinem Mantel mindestens eine Durchtrittsöffnung aufweist, die mit mindestens einer im Bereich zwischen den beiden Kolbenteilen angeordneten Durchtrittsöffnung in der Wand des Doppelkolbens eine Drosselstelle bildet. Dies ist eine besondere platzsparende Anordnung. According to a special embodiment of the invention, the double piston formed as a hollow piston and fixed on one in the cylinder arranged pipe piece slidably arranged, which in its jacket has at least one passage opening, which with at least one in Area arranged between the two piston parts Passage opening in the wall of the double piston forms a throttle point. This is a special space-saving arrangement.

Ebenso platzsparend ist es, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der eine Kolbenteil auf seiner dem anderen Kolbenteil abgewandten Seite einen Abschnitt mit verringertem Außenumfang aufweist und wenn das Rohrstück mit dem auf der Seite dieses Abschnitts gelegenen Zylinderboden dichtend verbunden ist, wobei dieser Zylinderboden in dem vom Rohrstück umfassten Bereich eine Durchtrittsöffnung aufweist, die mit einem von der Außenseite des Zylinderbodens angreifenden Ventilglied die erste Drosselstelle bildet, wobei bevorzugt der den Abschnitt mit verringertem Außenumfang des zweiten Kolbenteils umgebende Kolbenraum mit der Außenseite der zweiten Drosselstelle und der zwischen dem ersten Kolbenteil und dem Zylinder gebildete Kolbenraum mit dem Inneren des zylinderfesten Rohres in Verbindung steht. Damit kann in Art eines Stromregelventils der Druckabfall in der gewünschten Weise so realisiert werden, dass an der ersten Drosselstelle stets die gleiche Druckdifferenz vorliegt. Ein zur Betätigung des Ventilglieds dieser Drosselstelle vorgesehener Elektromagnet kann dadurch, ebenso wie die in entgegengesetzte Richtung wirkende Rückstellfeder, verhältnismäßig klein dimensioniert werden. Auch dieses Ventil kann, ebenso wie die anderen Stromregelventile gemäß der Erfindung, grundsätzlich als Servoventil ausgebildet werden. It is also space-saving if, according to a further embodiment Invention of one piston part on the other piston part opposite side has a portion with a reduced outer circumference and if the pipe piece with that on the side of this section located cylinder bottom is sealingly connected, this cylinder bottom in the area encompassed by the pipe section has a passage opening, the one attacking from the outside of the cylinder bottom Valve member forms the first throttle point, preferably the section with reduced outer circumference surrounding the second piston part Piston chamber with the outside of the second throttle point and between the first piston part and the cylinder formed piston space with the Connects inside the cylinder-fixed tube. This means that in Art a flow control valve the pressure drop in the desired manner be realized that at the first throttle point always the same There is a pressure difference. One for actuating the valve member of this throttle point provided electromagnet can thereby, like that in return spring acting in the opposite direction, relatively small be dimensioned. This valve can, like the others Flow control valves according to the invention, basically designed as a servo valve become.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung: Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described below. It shows, each in a schematic Presentation:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Expansionsventils, Fig. 1 shows a cross section through a first variant of an expansion valve according to the invention,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Details des Expansionsventils von Fig. 1, Fig. 2 is a side view of a detail of the expansion valve of FIG. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen Expansionsventils und Fig. 3 shows a cross section through a second variant of an expansion valve according to the invention and

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine dritte Variante eines erfindungsgemäßen Expansionsventils Fig. 4 shows a cross section through a third variant of an expansion valve according to the invention

Das in Fig. 1 stark vereinfacht dargestellte Expansionsventil umfasst ein Ventilgehäuse 1 mit einer Zuflussöffnung 2 und einer Abflussöffnung 3. In dem Gehäuse 1 ist eine zylindrische Aufnahme 4 ausgebildet, in welcher ein Kolben 5 verschiebbar geführt ist. The expansion valve shown in greatly simplified form in FIG. 1 comprises a valve housing 1 with an inflow opening 2 and an outflow opening 3 . In the housing 1 , a cylindrical receptacle 4 is formed, in which a piston 5 is guided.

In die Zylinderaufnahme 4 mündet einerseits ein mit der Zuflussöffnung 2 verbundener Zuflusskanal 6, und zwar im unteren Drittel des Zylindermantels 7. Andererseits mündet in die Zylinderaufnahme 4 ein mit der Abflussöffnung 3 verbundener Abflusskanal 8, und zwar in die untere Bodenfläche 9 des Zylinders. Der Abflusskanal 8 geht innerhalb der Zylinderaufnahme 4 in einen Rohrstutzen 10 über, dessen Mündungsrand den Ventilsitz 11 einer zusammen mit der gegenüberliegenden Stirnseite 12 des Kolbens 5 gebildeten ersten Drosselstelle 13 darstellt. Eine zweite Drosselstelle 14 wird von der Mantelfläche 15 des Kolbens 5 zusammen mit der Mündung 16 des Zuflusskanals 6 gebildet. Die Anordnung ist dabei so vorgenommen, dass bei auf dem Ventilsitz 11 der ersten Drosselstelle 13 aufsitzendem Kolben 5 die zweite Drosselstelle 14 noch geringfügig geöffnet ist. Über geeignete Maßnahmen, beispielsweise über eine in der Zylinderaufnahme 4 verschiebbare, den Kolben 5 umgebende Hülse kann diese Voröffnung der zweiten Drosselstelle 14 einstellbar ausgebildet sein. In the cylinder housing 4 on the one hand a service associated with the inflow opening 2 inlet channel 6, namely in the lower third of the cylinder jacket 7 opens. On the other hand, an outlet channel 8 connected to the outlet opening 3 opens into the cylinder receptacle 4 , specifically into the lower bottom surface 9 of the cylinder. The drain channel 8 merges within the cylinder receptacle 4 into a pipe socket 10 , the mouth edge of which represents the valve seat 11 of a first throttle point 13 formed together with the opposite end face 12 of the piston 5 . A second throttle point 14 is formed by the lateral surface 15 of the piston 5 together with the mouth 16 of the inflow channel 6 . The arrangement is such that when the piston 5 is seated on the valve seat 11 of the first throttle point 13, the second throttle point 14 is still slightly open. This pre-opening of the second throttle point 14 can be made adjustable by means of suitable measures, for example via a sleeve which can be displaced in the cylinder receptacle 4 and surrounds the piston 5 .

Wie man in Fig. 1 erkennt, ist der Kolben 5 topfartig ausgebildet, wobei der Boden des Topfes auf der Seite der ersten Drosselstelle 13 gelegen ist und zusammen mit der Zylinderaufnahme 4 auf dieser Seite einen ersten Kolbenraum 17 begrenzt. Im auf der anderen Seite des Kolbens 5 gelegenen zweiten Kolbenraum 18 ist eine Druckfeder 19 angeordnet, die sich einerseits an der oberen Bodenfläche 20 der Zylinderaufnahme 4 und andererseits im Innern des Topfkolbens 5 abstützt. Von der Feder 19 wird der Kolben 5 gegen den Ventilsitz 11 der ersten Drosselstelle 13 gedrängt. As can be seen in FIG. 1, the piston 5 is pot-shaped, the bottom of the pot being located on the side of the first throttle point 13 and, together with the cylinder receptacle 4, delimiting a first piston chamber 17 on this side. In the second piston chamber 18 located on the other side of the piston 5 , a compression spring 19 is arranged, which is supported on the one hand on the upper bottom surface 20 of the cylinder receptacle 4 and on the other hand in the interior of the pot piston 5 . The piston 5 is urged by the spring 19 against the valve seat 11 of the first throttle point 13 .

Im Boden 21 des topfartig ausgebildeten Kolbens 5 ist eine Drosselbohrung 21 vorgesehen, durch welche der erste Kolbenraum 17 mit dem zweiten Kolbenraum 18 verbunden ist. Über eine Ringdichtung 22 sind die beiden Kolbenräume 17 und 18 im Übrigen gegeneinander abgedichtet. A throttle bore 21 is provided in the base 21 of the pot-shaped piston 5 , through which the first piston chamber 17 is connected to the second piston chamber 18 . The two piston chambers 17 and 18 are otherwise sealed off from one another via an annular seal 22 .

An den zweiten Kolbenraum 18 ist eine Leitung 23 angeschlossen, die zu einem Regelventil 24 führt, dessen andere Seite über eine Leitung 25 an den Abflusskanal 8 angeschlossen ist. Das hier nur schematisch dargestellte Regelventil 24 dient zur Servosteuerung des Expansionsventils und kann beispielsweise über eine Magnetspule betätigbar sein. A line 23 is connected to the second piston chamber 18 , which leads to a control valve 24 , the other side of which is connected to the discharge channel 8 via a line 25 . The control valve 24 , which is only shown schematically here, serves for servo control of the expansion valve and can be actuated, for example, via a solenoid.

Die Funktionsweise des dargestellten Expansionsventils ist wie folgt:
Bei geschlossenem Expansionsventil, das heißt, bei auf dem Ventilsitz 11 aufsitzendem Kolben 5 ist die als Hauptdrossel wirkende Drosselstelle 13 geschlossen. Die als Vordrossel wirkende Drosselstelle 14 zwischen Mündung 16 des Zuflusskanals 6 und Mantelfläche 15 des Kolbens 5 ist dagegen geringfügig geöffnet. Kältemittel hohen Drucks strömt daher gemäß Pfeil I durch die Zuflussöffnung 2 und den Zuflusskanal 6 durch die Drosselstelle 14 und gelangt in den ersten Kolbenraum 17. Von hier strömt das Kältemittel über die Drosselbohrung 21 in den zweiten Kolbenraum 18. Da bei geschlossenem Expansionsventil das Regelventil 24 geschlossen ist, kann das Kältemittel aus dem Kolbenraum 18 nicht abfließen, so dass sich hier bei geschlossenem Expansionsventil der gleiche Druck aufbaut wie im ersten Kolbenraum 17 und vor der zweiten Drosselstelle 14. Auf der anderen Seite der ersten Drosselstelle 13, also im Abflusskanal 8 herrscht niedriger Druck. The expansion valve works as follows:
When the expansion valve is closed, that is to say when the piston 5 is seated on the valve seat 11 , the throttle point 13 acting as the main throttle is closed. In contrast, the throttle point 14 acting as a pre-throttle between the mouth 16 of the inflow channel 6 and the outer surface 15 of the piston 5 is slightly open. Refrigerant of high pressure therefore flows according to arrow I through the inlet opening 2 and the inlet channel 6 through the throttle point 14 and reaches the first piston chamber 17 . From here, the refrigerant flows into the second piston chamber 18 via the throttle bore 21 . Since the control valve 24 is closed when the expansion valve is closed, the refrigerant cannot flow out of the piston chamber 18 , so that when the expansion valve is closed the same pressure builds up as in the first piston chamber 17 and upstream of the second throttle point 14 . On the other side of the first throttle point 13 , that is to say in the discharge channel 8 , the pressure is low.

Wird nun das Expansionsventil durch Öffnen des Regelventils 24 geöffnet, so fließt Kältemittel aus dem zweiten Kolbenraum 18 über das Regelventil 24 in den Abflusskanal 8 und von dort gemäß Pfeil II aus dem Expansionsventil heraus. Aufgrund der Abnahme des Drucks p_k im zweiten Kolbenraum 18 überwiegt der Druck p_zw im ersten Kolbenraum 17. Sobald diese Differenz so groß ist, dass die Kraft der Feder 19 überwunden wird, verschiebt sich der Kolben 5 im Sinne einer Verkleinerung des zweiten Kolbenraums 18. Das heißt, der Kolben 5 hebt vom Ventilsitz 11 ab und gibt die erste Drosselstelle 13 frei. Nun fließt das Kältemittel über die erste Drosselstelle 13 in den Abflusskanal 8 und gemäß Pfeil II aus dem Expansionsventil heraus. Damit ergibt sich ein Druckgefälle zwischen Eingangsdruck p_e, Druck p_zw, im ersten Kolbenraum 17 und Ausgangsdruck p_a. Der Druck p_k im zweiten Kolbenraum 18 liegt zwischen dem Druck p_zw und p_a, so dass sich insgesamt folgendes Druckgefälle ergibt:

p_e > p_zw > p_k > p_a.
If the expansion valve is now opened by opening the control valve 24 , then refrigerant flows from the second piston chamber 18 via the control valve 24 into the drainage channel 8 and from there out of the expansion valve according to arrow II. Due to the decrease in pressure p _k in the second piston chamber 18 , the pressure p _zw in the first piston chamber 17 predominates. As soon as this difference is so great that the force of the spring 19 is overcome, the piston 5 moves in the sense of a reduction in the size of the second piston chamber 18 . That is, the piston 5 lifts off the valve seat 11 and releases the first throttle point 13 . Now the refrigerant flows through the first throttle point 13 into the drain channel 8 and out of the expansion valve according to arrow II. This results in a pressure gradient between inlet pressure p _e , pressure p _zw , in the first piston chamber 17 and outlet pressure p _a . The pressure p _k in the second piston chamber 18 lies between the pressure p _zw and p _a , so that the overall pressure drop is as follows:

p _e > p _zw > p _k > p _a .

Dieses Druckgefälle wird über das Regelventil 24 kontrolliert. This pressure drop is controlled via the control valve 24 .

Beispielsweise ergibt sich bei einer Autoklimaanlage im Sommer ein Eingangsdruck p_e in Höhe von 120 bar, ein Druck p_zw im ersten Kolbenraum 17 von 80 bar, ein Druck p_k im zweiten Kolbenraum 18 von 50 bar und ein Ausgangsdruck p_a, also Verdampfungsdruck, in Höhe von 40 bar. Die Druckdifferenz an den beiden Drosselstellen 13 und 14 beträgt daher jeweils 40 bar, während bei herkömmlichen Drosselventilen eine Druckdifferenz von 80 bar vorläge. Aufgrund dieser verhältnismäßig geringen Druckdifferenz ist das dargestellte Expansionsventil über das Regelventil 24 gut regelbar. Außerdem kann die Rückstellfeder 19 relativ klein ausgelegt werden, da die Druckdifferenz zwischen dem Druck p_zw im ersten Kolbenraum 17 und dem Druck p_k im zweiten Kolbenraum 18 nur 30 bar beträgt, während sie bei einem herkömmlichen Ventil 80 bar betrüge. For example, in the case of a car air-conditioning system in summer there is an inlet pressure p _e of 120 bar, a pressure p _zw in the first piston chamber 17 of 80 bar, a pressure p _k in the second piston chamber 18 of 50 bar and an outlet pressure p _a , i.e. evaporation pressure, in the amount of 40 bar. The pressure difference at the two throttle points 13 and 14 is therefore 40 bar in each case, whereas in conventional throttle valves there was a pressure difference of 80 bar. Because of this relatively small pressure difference, the expansion valve shown can be easily controlled via the control valve 24 . In addition, the return spring 19 can be designed to be relatively small, since the pressure difference between the pressure p _zw in the first piston chamber 17 and the pressure p _k in the second piston chamber 18 is only 30 bar, whereas it would be 80 bar in a conventional valve.

Im Herbst ergibt sich beispielsweise ein Eingangsdruck p_e von 60 bar, ein Druck p_zw, im ersten Kolbenraum 17 von 50 bar, ein Druck p_k im zweiten Kolbenraum 18 von 45 bar und ein Verdampfungsdruck p_a von 40 bar. Die Druckdifferenz an den beiden Drosselstellen 13 und 14 beträgt im Herbst also lediglich jeweils 10 bar, die Druckdifferenz zwischen erstem Kolbenraum 17 und zweitem Kolbenraum 18,5 bar. Bei bekannten Drosselventilen läge die Druckdifferenz im Herbst zwischen Eingangsdruck p_e und Ausgangsdruck p_a bei 20 bar. In the fall, for example, there is an inlet pressure p _e of 60 bar, a pressure p _zw of 50 bar in the first piston chamber 17 , a pressure p _k of 45 bar in the second piston chamber 18 and an evaporation pressure p _a of 40 bar. The pressure difference at the two throttle points 13 and 14 in autumn is therefore only 10 bar, the pressure difference between the first piston chamber 17 and the second piston chamber 18.5 bar. In the case of known throttle valves, the pressure difference in autumn between the inlet pressure p _e and the outlet pressure p _{a would be} 20 bar.

Der Unterschied zwischen der Druckdifferenz im Sommer und der Druckdifferenz im Herbst beträgt in diesem Beispiel also 60 bar bei bekannten Expansionsventilen, während beim dargestellten erfindungsgemäßen Expansionsventil der Unterschied in der Druckdifferenz zwischen Sommer und Herbst an jeder Drossel 13, 14 lediglich 30 bar beträgt. Die Unterschiede zwischen Sommer und Herbst sind also bei dem erfindungsgemäßen Expansionsventil deutlich geringer, so dass die Auslegung des Expansionsventils einschließlich des Regelventils 24 vereinfacht und dessen Funktion verbessert ist. In this example, the difference between the pressure difference in summer and the pressure difference in autumn is 60 bar in the case of known expansion valves, while in the expansion valve according to the invention shown, the difference in the pressure difference between summer and autumn at each throttle 13 , 14 is only 30 bar. The differences between summer and autumn are therefore significantly smaller in the expansion valve according to the invention, so that the design of the expansion valve including the control valve 24 is simplified and its function is improved.

In Fig. 2 ist die geringe Voröffnung der Drosselstelle 14 bei geschlossenem Expansionsventil, also bei auf dem Ventilsitz 11 aufsitzendem Kolben 5 erkennbar. Die Größe der Voröffnung der Drosselstelle 14 kann beispielsweise durch eine den Kolben 5 umgebende Schraubhülse einstellbar ausgebildet sein. Bevorzugt sind, anders als in Fig. 1 dargestellt, zwei Mündungen 16 in die Zylinderaufnahme 4 vorgesehen, die durch einen Ringraum 26 miteinander verbunden sind. Der Querschnitt der Mündungen 16 kann beispielsweise zusammen 2 mm² betragen. In FIG. 2 is the low pre-opening of the throttle 14 in the closed expansion valve, so recognizable at a ride-on the valve seat 11 piston 5. The size of the pre-opening of the throttle point 14 can be made adjustable, for example, by a screw sleeve surrounding the piston 5 . Unlike in FIG. 1, two orifices 16 are preferably provided in the cylinder receptacle 4 , which are connected to one another by an annular space 26 . The cross section of the mouths 16 can be, for example, 2 mm ² together.

Während bei dem in Fig. 1 dargestellten Expansionsventil eine mechanische Kopplung der Querschnittsverstellung der beiden Drosselstellen 13 und 14 vorliegt, die durch Verwendung des Kolbens 5 als gemeinsames Ventilglied für beide Drosselstellen verwirklicht ist, zeigt Fig. 3 ein in Art eines Stromregelventils ausgebildetes Expansionsventil mit fluidischer Kopplung der Querschnittsverstellung. In einem Gehäuse 31 mit einer Zuflussöffnung 32 und einer Abflussöffnung 33 ist eine Zylinderaufnahme 34 vorgesehen, in welcher ein Doppelkolben 35 verschiebbar geführt ist. Die Zuflussöffnung 32 ist über einen Zuflusskanal 36 an die Zylindermantelfläche 37 der Zylinderaufnahme 34 angeschlossen, während die Abflussöffnung 33 über einen Abflusskanal 38 in eine in der unteren Bodenfläche 39 der Zylinderaufnahme 4 vorgesehene Durchtrittsöffnung 40 mündet. While the expansion valve shown in FIG. 1 has a mechanical coupling of the cross-sectional adjustment of the two throttle points 13 and 14 , which is realized by using the piston 5 as a common valve member for both throttle points, FIG. 3 shows an expansion valve designed as a flow control valve with a fluidic one Coupling the cross-section adjustment. In a housing 31 with an inlet opening 32 and an outlet opening 33 , a cylinder receptacle 34 is provided, in which a double piston 35 is slidably guided. The inflow opening 32 is connected via an inflow channel 36 to the cylindrical surface 37 of the cylinder housing 34 while the drain port 33 opens via a drain passage 38 in an opening provided in the lower bottom surface 39 of the cylinder housing 4 through opening 40th

Die Außenseite der Durchtrittsöffnung 40 zwischen Zylinderaufnahme 34 und Abflusskanal 38 bildet einen Ventilsitz 41, der mit einem Ventilglied 42 zusammenwirkt. Das Ventilglied 42 ist Teil eines Ankers 43 eines in bekannter Weise ausgebildeten Magnetventils 44, welches unterhalb der Kolbenzylinderanordnung 34, 35 angeordnet ist. Mit diesem ist die zwischen Ventilsitz 41 und Ventilglied 42 ausgebildete erste Drosselstelle 45 beeinflussbar. The outside of the passage opening 40 between the cylinder receptacle 34 and the drain channel 38 forms a valve seat 41 which interacts with a valve member 42 . The valve member 42 is part of an armature 43 of a solenoid valve 44 designed in a known manner, which is arranged below the piston-cylinder arrangement 34 , 35 . The first throttle point 45 formed between valve seat 41 and valve member 42 can be influenced with this.

Der Doppelkolben 35 ist als Hohlkolben ausgebildet und sitzt auf einem Rohr 46, welches an der unteren Bodenfläche 39 der Zylinderaufnahme 34 um die Durchtrittsöffnung 40 herum angeordnet und dichtend befestigt ist. Das Rohr 46 weist in seinem Mantel zwei Durchtrittsöffnungen 48 auf, die mit Durchtrittsöffnungen 49 in der Wand des Doppelkolbens 35 kommunizieren. Die Durchtrittsöffnungen 49 in der Wand des Doppelkolbens 35 sind dabei in dem Bereich zwischen den beiden Kolbenteilen 50 und 51 des Doppelkolbens 35 angeordnet. Die Durchtrittsöffnungen 48 und 49 bilden gemeinsam eine zweite Drosselstelle 52. Die Durchtrittsöffnungen 49 stehen ihrerseits mit dem Zuflusskanal 36 in Verbindung. The double piston 35 is designed as a hollow piston and sits on a tube 46 which is arranged on the lower bottom surface 39 of the cylinder receptacle 34 around the passage opening 40 and is fastened in a sealing manner. The tube 46 has two through openings 48 in its jacket, which communicate with through openings 49 in the wall of the double piston 35 . The passage openings 49 in the wall of the double piston 35 are arranged in the area between the two piston parts 50 and 51 of the double piston 35 . The passage openings 48 and 49 together form a second throttle point 52 . The passage openings 49 are in turn connected to the inflow channel 36 .

Über Ringdichtungen 53 und 54 sind die beiden Kolbenteile 50 und 51 jeweils in der Zylinderaufnahme 34 abgedichtet. Dadurch werden zwei äußere Kolbenräume 55 und 56 sowie ein zwischen den beiden Kolbenteilen 50, 51 liegender Kolbenraum 57 gebildet, über welchen die Durchtrittsöffnungen 49 mit dem Zuflusskanal 36 verbunden sind. The two piston parts 50 and 51 are each sealed in the cylinder receptacle 34 via ring seals 53 and 54 . This forms two outer piston chambers 55 and 56 and a piston chamber 57 located between the two piston parts 50 , 51 , via which the passage openings 49 are connected to the inflow channel 36 .

Der dem Magnetventil 44 zugewandte Kolbenteil 51 weist zudem auf Seiten des Magnetventils 44 einen Abschnitt 58 mit verringertem Außenumfang auf, der auf dem Rohr 46 geführt und gegenüber diesem durch eine Ringdichtung 59 abgedichtet ist. Dadurch wird der untere äußere Kolbenraum 56 vom oberen äußeren Kolbenraum 55 und vom Innenraum 60 des Rohres 46 getrennt. Über die Öffnung 61 am anderen Rohrende steht der Innenraum 60 des Rohres 46 mit dem oberen äußeren Kolbenraum 55 in Verbindung. The piston part 51 facing the solenoid valve 44 also has on the side of the solenoid valve 44 a section 58 with a reduced outer circumference, which is guided on the tube 46 and is sealed off from it by an annular seal 59 . As a result, the lower outer piston chamber 56 is separated from the upper outer piston chamber 55 and from the interior 60 of the tube 46 . The interior 60 of the tube 46 communicates with the upper outer piston chamber 55 via the opening 61 at the other end of the tube.

In dem unteren äußeren Kolbenraum 56 ist eine Druckfeder 62 angeordnet, die sich einerseits am unteren Boden 39 der Zylinderaufnahme 34und andererseits an dem im Umfang nicht verringerten Abschnitt des zweiten Kolbenteils 51 abstützt. Dieser äußere Kolbenraum 56 ist außerdem über einen Verbindungskanal 63 mit dem Abflusskanal 38 verbunden. A compression spring 62 is arranged in the lower outer piston chamber 56 , which is supported on the one hand on the lower base 39 of the cylinder receptacle 34 and on the other hand on the portion of the second piston part 51 which is not reduced in circumference. This outer piston chamber 56 is also connected to the drain channel 38 via a connecting channel 63 .

Die Funktionsweise dieser zweiten Variante eines erfindungsgemäßen Expansionsventils ist wie folgt:
Bei geschlossenem Magnetventil 44 strömt Kältemittel gemäß Pfeil III über die Zuflussöffnung 32 und den Zuflusskanal 36 in den Ringraum 57. Von dort gelangt das Kältemittel über die die zweite Drosselstelle 52 bildenden Durchflussöffnungen 49 und 48 in den Innenraum 60 des Rohres 46. Von dort strömt das Kältemittel über die Öffnung 61 am oberen Ende des Rohres 46 in den oberen äußeren Kolbenraum 55. Im Raum 60 und im oberen äußeren Kolbenraum 55 herrscht daher der hohe Eingangsdruck p_e. Im unteren äußeren Kolbenraum 56 herrscht dagegen aufgrund der Verbindung 63 zu dem Abflusskanal 38 der niedere Ausgangsdruck p_a. Über die Druckfeder 62 wird die bestehende Druckdifferenz ausgeglichen, so dass sich der Doppelkolben 35 nicht verschiebt. The functioning of this second variant of an expansion valve according to the invention is as follows:
When the solenoid valve 44 is closed, refrigerant flows according to arrow III via the inflow opening 32 and the inflow channel 36 into the annular space 57 . From there, the refrigerant enters the interior 60 of the tube 46 via the flow openings 49 and 48 forming the second throttle point 52 . From there, the refrigerant flows through the opening 61 at the upper end of the tube 46 into the upper outer piston chamber 55 . In the space 60 and in the upper outer piston space 55 there is therefore the high inlet pressure p _e . In the lower outer piston chamber 56 , on the other hand, there is a low outlet pressure p _a due to the connection 63 to the drain channel 38 . The existing pressure difference is compensated for by the pressure spring 62 , so that the double piston 35 does not move.

Wird das Magnetventil 44 geöffnet, strömt Kältemittel aus dem Raum 60 in den Abflusskanal 38 und tritt gemäß Pfeil IV über die Abflussöffnung 33 aus dem Ventil aus. Daraufhin sinkt der Druck sowohl im Raum 60 als auch im oberen äußeren Kolbenraum 55, so dass der Doppelkolben 35 von der Feder 62 nach oben verschoben wird. Damit stellt sich ein Druckgefälle ausgehend vom Eingangsdruck p_e über den Druck p_zw im Raum 60 zum Ausgangsdruck p_a im Abflusskanal 38 ein. Die Druckdifferenz zwischen dem Druck p_zw, im Raum 60 und dem Ausgangsdruck p_a kann über die Feder 62 eingestellt werden. Diese Druckdifferenz ist aufgrund der Verbindung zwischen dem oberen äußeren Kolbenraum 55 und dem Raum 60 sowie der Verbindung zwischen dem unteren äußeren Kolbenraum 56 und dem Abflusskanal 38 stets gleich, was zum einen den Vorteil hat, dass die Druckdifferenz an der ersten Drosselstelle 45 klein gehalten werden kann, so dass das Magnetventil 44 vorteilhafterweise klein ausgelegt werden kann. Zum anderen hat dies den Vorteil, dass trotz unterschiedlicher Eingangsdrücke p_e, also bei Sommer- und Winterbetrieb, eine gute Regelung möglich ist. If the solenoid valve 44 is opened, refrigerant flows from the space 60 into the drain channel 38 and exits the valve according to arrow IV via the drain opening 33 . The pressure then drops both in the space 60 and in the upper outer piston space 55 , so that the double piston 35 is displaced upwards by the spring 62 . This results in a pressure drop starting from the inlet pressure p _e via the pressure p _zw in the space 60 to the outlet pressure p _a in the outflow channel 38 . The pressure difference between the pressure p _zw , in the space 60 and the outlet pressure p _a can be set via the spring 62 . This pressure difference is always the same due to the connection between the upper outer piston space 55 and the space 60 and the connection between the lower outer piston space 56 and the drainage channel 38 , which has the advantage that the pressure difference at the first throttle point 45 is kept small can, so that the solenoid valve 44 can advantageously be made small. On the other hand, this has the advantage that, despite different inlet pressures p _e , that is to say in summer and winter operation, good regulation is possible.

Die in Fig. 4 dargestellte Variante eines erfindungsgemäßen Expansionsventils stimmt im Wesentlichen mit der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Variante überein, wobei hier allerdings das Expansionsventil mehr im Detail dargestellt ist. Außerdem ist hier der Kolben 5 im Inneren einer Schraubhülse 27 angeordnet, die die Zylinderaufnahme 4 aufweist und über ein Schraubgewinde 28 in das Gehäuse 1 eingeschraubt ist. Durch Verdrehen der Schraubhülse 27 kann die Voröffnung der zweiten Drosselstelle 14 eingestellt werden. The variant of an expansion valve according to the invention shown in FIG. 4 essentially coincides with the variant shown in FIGS. 1 and 2, although here the expansion valve is shown in more detail. In addition, here the piston 5 is arranged inside a screw sleeve 27 , which has the cylinder receptacle 4 and is screwed into the housing 1 via a screw thread 28 . The pre-opening of the second throttle point 14 can be adjusted by turning the screw sleeve 27 .

Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass der Abflusskanal 8 nicht in einen Rohrstutzen 10 ausmündet, sondern über eine Durchflussöffnung 29 mit dem unteren Kolbenraum 17 in Verbindung steht. Die Durchtrittsöffnung 29 bildet dabei zugleich den Ventilsitz 11, der mit einem Nadelfortsatz 30 am unteren Ende des Kolbens 5 als erste Drosselstelle 13 zusammenwirkt. Die Drosselbohrung 21 ist bei dieser Variante außerdem durch eine entsprechend ausgebildete Toleranz zwischen dem Kolben 5 und der Zylinderaufnahme 4 ersetzt. Another difference is that the discharge channel 8 does not open into a pipe socket 10 , but is connected to the lower piston chamber 17 via a flow opening 29 . The passage opening 29 also forms the valve seat 11 , which cooperates with a needle extension 30 at the lower end of the piston 5 as the first throttle point 13 . In this variant, the throttle bore 21 is also replaced by an appropriately designed tolerance between the piston 5 and the cylinder receptacle 4 .

Die Servosteuerung ist bei dieser Variante dadurch realisiert, dass die Einschraubhülse 27 an ihrem oberen Ende eine Pilotbohrung 64 aufweist, in welche das als Nadelventil ausgebildete Ventilglied 65 des als Magnetventil ausgebildeten Regelventils 24 eingreift. Die Verbindungsleitung 23 entfällt dadurch. Das Ende des Ventilglieds 65 ist in einem am oberen Ende der Schraubhülse 27 vorgesehenen Ansatz 66 verschiebbar geführt, in welchem dadurch ein Ventilraum 67 gebildet wird, der über Durchflussöffnungen 68 mit einem die Schraubhülse 27 umgebenden Raum 69 verbunden ist, der seinerseits über die Verbindungsleitung 25 mit dem Abflusskanal 8 verbunden ist. In this variant, the servo control is implemented in that the screw-in sleeve 27 has at its upper end a pilot bore 64 into which the valve member 65, designed as a needle valve, of the control valve 24 , designed as a solenoid valve, engages. The connecting line 23 is thereby omitted. The end of the valve member 65 is displaceably guided in a shoulder 66 provided at the upper end of the screw sleeve 27 , in which a valve space 67 is thereby formed, which is connected via flow openings 68 to a space 69 surrounding the screw sleeve 27 , which in turn is connected via the connecting line 25 is connected to the drain channel 8 .

Die Funktionsweise dieses Expansionsventils stimmt der des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Expansionsventils überein. Über die Voröffnung der zweiten Drosselstelle 14 strömt Kältemittel hohen Drucks gemäß Pfeil I in den ersten Kolbenraum 17 und von hier über den Toleranzfreiraum zwischen Kolben 5 und Zylinderaufnahme 4 in den oberen Kolbenraum 18. Solange das Magnetventil 24 geschlossen ist, kann das Kältemittel nicht weiterströmen, so dass sich im Kolbenraum 18 der gleiche Druck aufbaut wie im unteren Kolbenraum 17 und im Zuflusskanal 6. Nach Öffnen des Magnetventils 24 kann das Kältemittel aus dem oberen Kolbenraum 18 über den Ventilraum 67, die Bohrungen 68, den Raum 69 und die Verbindungsleitung 25 in den Abflusskanal 8 und von dort gemäß Pfeil II aus dem Expansionsventil 2 herausströmen. Der Kolben 5 hebt vom Ventilsitz 11 ab und gibt die erste Drosselstelle 13 frei, so dass das Kältemittel nun auch über die erste Drosselstelle 13 in den Abflusskanal 8 und aus dem Expansionsventil heraus fließt. Damit ergibt sich wieder das Druckgefälle zwischen Eingangsdruck p_e, Druck p_zw im ersten Kolbenraum 17, Druck p_k im oberen Kolbenraum 18 und Ausgangsdruck p_a, welches über das Magnetventil 24 kontrollierbar ist. The operation of this expansion valve is the same as that of the expansion valve shown in FIGS. 1 and 2. High-pressure refrigerant flows into the first piston chamber 17 according to arrow I via the pre-opening of the second throttle point 14 and from here into the upper piston chamber 18 via the tolerance clearance between the piston 5 and the cylinder holder 4 . As long as the solenoid valve 24 is closed, the refrigerant cannot continue to flow, so that the same pressure builds up in the piston chamber 18 as in the lower piston chamber 17 and in the inflow channel 6 . After opening the solenoid valve 24 , the refrigerant can flow out of the upper piston chamber 18 via the valve chamber 67 , the bores 68 , the chamber 69 and the connecting line 25 into the drainage channel 8 and from there out of the expansion valve 2 according to arrow II. The piston 5 lifts off the valve seat 11 and releases the first throttle point 13 , so that the refrigerant now also flows via the first throttle point 13 into the drainage channel 8 and out of the expansion valve. This again results in the pressure gradient between inlet pressure p _e , pressure p _zw in the first piston chamber 17 , pressure p _k in the upper piston chamber 18 and outlet pressure p _a , which can be controlled via the solenoid valve 24 .

Durch die zusätzliche Drosselstelle wird bei allen Varianten des erfindungsgemäßen Expansionsventil eine geringere Druckdifferenz an der extern geregelten ersten Drosselstelle erreicht, woraus sich die oben beschriebenen Vorteile ergeben. The additional throttle point is in all variants of the Expansion valve according to the invention has a lower pressure difference at the externally regulated first throttle point, which results in the above described advantages result.

Zudem ist die Druckdifferenz an den Drosselstellen geringeren Schwankungen in Abhängigkeit von der Außentemperatur ausgesetzt, so dass die Auslegung des Ventils erleichtert ist. Bezugszeichenliste 1 Gehäuse
2 Zuflussöffnung
3 Abflussöffnung
4 Zylinderaufnahme
5 Kolben
6 Zuflusskanal
7 Zylindermantelfläche
8 Abflusskanal
9 untere Zylinderbodenfläche
10 Rohrstutzen
11 Ventilsitz
12 Kolbenstirnseite
13 erste Drosselstelle
14 zweite Drosselstelle
15 Kolbenmantelfläche
16 Mündung von 6
17 unterer Kolbenraum
18 oberer Kolbenraum
19 Druckfeder
20 obere Zylinderbodenfläche
21 Drosselbohrung
22 Ringdichtung
23 Leitung
24 Regelventil
25 Leitung
26 Ringraum
27 Schraubhülse
28 Gewinde
29 Durchflussöffnung
30 Nadelfortsatz
31 Gehäuse
32 Zuflussöffnung
33 Abflussöffnung
34 Zylinderaufnahme
35 Doppelkolben
36 Zuflusskanal
37 Zylindermantelfläche
38 Abflusskanal
39 untere Zylinderbodenfläche
40 Durchflussöffnung
41 Ventilsitz
42 Ventilglied
43 Anker
44 Magnetventil
45 erste Drosselstelle
46 Rohr
47 obere Zylinderbodenfläche
48 Durchflussöffnung
49 Durchflussöffnung
50 oberer Kolbenteil
51 unterer Kolbenteil
52 zweite Drosselstelle
53 Ringdichtung
54 Ringdichtung
55 oberer äußerer Kolbenraum
56 unterer äußerer Kolbenraum
57 Ringraum
58 Abschnitt von 51
59 Ringdichtung
60 Innenraum von 46
61 Öffnung
62 Druckfeder
63 Verbindungskanal
64 Pilotbohrung
65 Ventilglied
66 Ansatz an 27
67 Ventilraum
68 Durchflussöffnung
69 Raum
I Pfeil
II Pfeil
III Pfeil
IV Pfeil
In addition, the pressure difference at the throttling points is subject to fewer fluctuations depending on the outside temperature, so that the design of the valve is made easier. LIST OF REFERENCE NUMERALS 1 Housing
2 inflow opening
3 drain opening
4 cylinder mount
5 pistons
6 inflow channel
7 cylinder surface
8 drainage channel
9 lower cylinder bottom surface
10 pipe sockets
11 valve seat
12 piston end face
13 first throttle point
14 second throttle point
15 piston surface
16 mouth of 6
17 lower piston chamber
18 upper piston chamber
19 compression spring
20 upper cylinder bottom surface
21 throttle bore
22 ring seal
23 line
24 control valve
25 line
26 annulus
27 screw sleeve
28 threads
29 flow opening
30 needle extension
31 housing
32 inflow opening
33 drain opening
34 cylinder mount
35 double pistons
36 inflow channel
37 cylinder surface
38 drainage channel
39 lower cylinder bottom surface
40 flow opening
41 valve seat
42 valve member
43 anchors
44 solenoid valve
45 first throttle point
46 tube
47 upper cylinder bottom surface
48 flow opening
49 flow opening
50 upper piston part
51 lower piston part
52 second throttle point
53 ring seal
54 Ring seal
55 upper outer piston chamber
56 lower outer piston chamber
57 annulus
58 section of 51
59 Ring seal
60 interior of 46
61 opening
62 compression spring
63 connecting channel
64 pilot hole
65 valve member
66 approach to 27
67 valve compartment
68 flow opening
69 room
I arrow
II arrow
III arrow
IV arrow

Claims

1. Expansion valve with electronic control, in particular for vehicle air conditioning systems operated with CO ₂ as refrigerant, with a valve housing ( 1 ) with an inflow opening ( 2 ) and an outflow opening ( 3 ), an electrically operated device for displacing a valve member ( 5 ), in particular in Opening direction, in relation to a valve seat ( 11 ) arranged between the inflow opening ( 2 ) and outflow opening ( 3 ) and having a throughflow opening for the refrigerant, and a return device acting in the opposite direction, in particular a return spring ( 19 ), characterized in that in addition to that of the valve member ( 5 ) and valve seat ( 11 ) formed first throttle point ( 13 ) at least one further, with the first throttle point ( 13 ) arranged in series throttle point ( 14 ) between the inflow opening ( 2 ) and the outflow opening ( 3 ) of the expansion valve, the Passage cross section coupled with the passage Cross section of the first throttle point ( 13 ) is adjustable.

2. Expansion valve according to claim 1, characterized in that the valve is designed as a servo-controlled valve with a mass flow guide ( 23 , 25 ) bridging the first throttle point ( 13 ) with a reduced flow compared to the main mass flow and a control valve ( 24 ) arranged in this parallel branch. ,

3. Expansion valve according to claim 1 or 2, characterized in that the coupling of the cross-sectional adjustment of the throttle points ( 13 , 14 ) is designed as a mechanical coupling.

4. Expansion valve according to claim 3, characterized in that the opening cross section of the throttle points ( 13 , 14 ) is always approximately the same size.

5. Expansion valve according to claim 4 or 5, characterized in that the second throttle point ( 14 ) has a pre-opening when the first throttle point ( 13 ) is completely closed.

6. Expansion valve according to claim 5, characterized, that the size of the pre-opening is adjustable.

7. Expansion valve according to one of claims 3 to 6, characterized in that a common valve member ( 5 ) for the two throttle points ( 13 , 14 ) is provided, in particular a piston ( 5 ) displaceably guided in a cylinder ( 4 ).

8. Expansion valve according to claim 7, characterized in that an end face ( 12 ) or a needle extension ( 30 ) of the piston ( 5 ) on the flow opening provided in the bottom ( 9 ) of the cylinder of the first throttle point ( 13 ) and the lateral surface ( 15 ) the piston (5) acts on the provided in the lateral surface (7) of the cylinder through-flow opening (16) of the second throttle point, wherein the flow opening (16) preferably in the cylindrical peripheral surface (7) distributed by at least two along the circumference of the cylinder (4) arranged bores of the same diameter is formed, which are interconnected via an annular space ( 26 ).

9. Expansion valve according to claim 7 or 8, characterized in that the on the side of the first throttle point ( 13 ) located lower piston chamber ( 17 ) with the opposite upper piston chamber ( 18 ) is connected via a throttle ( 21 ), and in that remaining sealed upper piston chamber ( 18 ) is in flow connection with a control valve ( 24 ).

10. Expansion valve according to claim 9, characterized in that the throttle connecting the two piston spaces ( 17 , 18 ) is formed by a throttle bore ( 21 ) passing through the piston ( 5 ).

11. Expansion valve according to claim 9, characterized in that the throttle connecting the two piston spaces ( 17 , 18 ) is formed by a suitable cross-sectional difference between the outer circumference of the piston ( 5 ) and the inner circumference of the cylinder ( 4 ).

12. Expansion valve according to claim 1 or 2, characterized in that the coupling of the cross-sectional adjustment of the throttle points ( 45 , 52 ) is designed as a fluid coupling, in particular by designing the expansion valve in the manner of a flow control valve.

13. Expansion valve according to claim 12, characterized in that the second throttle point ( 14 ) is formed by a double piston ( 35 ) arranged in a corresponding cylinder ( 34 ), an outer piston chamber ( 56 ) with the low-pressure side of the first throttle point ( 45 ). , whose other outer piston chamber ( 55 ) with the high-pressure side of the first throttle point ( 45 ) and its middle piston chamber ( 57 , 60 ) on the one hand with one side of the first throttle point ( 45 ) and on the other hand with the inflow or outflow opening ( 32 ) of the valve housing ( 1 ) is connected, between the connection of the central piston chamber ( 57 , 60 ) to one side of the first throttle point ( 45 ) and the connection of the central piston chamber ( 57 , 60 ) to the inflow or outflow opening ( 32 ) of the Valve housing ( 1 ) the second throttle point ( 52 ) is provided, and one in the sense of an enlargement of the low pressure side of the first throttle point ( 45 ) connected outer piston chamber ( 56 ) between double piston ( 35 ) and cylinder ( 34 ) acting spring ( 62 ) is provided.

14. Expansion valve according to claim 12 or 13, characterized in that the double piston ( 35 ) is designed as a hollow piston and is displaceably arranged on a tube ( 46 ) which is fixedly arranged in the cylinder ( 34 ) and has at least one passage opening ( 48 ) in its jacket. which, with at least one passage opening ( 49 ) arranged in the area between the two piston parts ( 50 , 52 ), forms the second throttle point ( 57 ) in the wall of the double piston ( 35 ).

15. Expansion valve according to claim 14, characterized in that the one piston part ( 51 ) on its side facing away from the other piston part ( 50 ) has a section ( 58 ) with a reduced outer circumference and that the tube piece ( 46 ) with that on the side of this section ( 58 ) is connected to the cylinder base ( 39 ) in a sealing manner, this cylinder base ( 39 ) having a flow opening ( 40 ) in the area encompassed by the pipe section ( 46 ), which has the first throttle point with a valve member ( 42 ) engaging from the outside of the cylinder base ( 45 ) forms.

16. Expansion valve according to claim 15, characterized in that the portion ( 58 ) with reduced outer circumference of the second piston part ( 51 ) surrounding the outer piston space ( 56 ) with the outside of the first throttle point ( 45 ) and between the first piston part ( 50 ) and the outer piston space ( 55 ) formed in the cylinder ( 34 ) communicates with the inside ( 60 ) of the tube ( 46 ).

17. Expansion valve according to one of the preceding claims, characterized in that an electromagnet ( 44 ) is provided as a device for displacing the valve member ( 42 ) of the first throttle point ( 45 ) or the control valve ( 24 ).

18. Expansion valve according to one of the preceding claims, characterized, that the direction of flow through the valve is selected in such a way that the flow pressure in the closing direction on the valve member first throttle point acts.