DE112017002927T5 - Ein elektronisches Expansionsventil mit präziser Durchflussregelung - Google Patents
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Abstract
Ein elektronisches Expansionsventil mit präziser Durchflussregelung umfasst einen Ventilsitz (1) und eine Ventilstange (3), wobei im Ventilsitz (1) eine vertikal durchgehende Durchgangsausnehmung (11) ausgebildet ist, wobei in die Durchgangsausnehmung (11) ein darauf abgestimmter Lagersitz (2) eingesetzt ist, wobei der Lagersitz (2) einen Sitzkörper (23) umfasst, wobei im Sitzkörper (23) ein durchgehendes Durchgangsloch (21) ausgebildet ist, wobei das Durchgangsloch (21) und die Ventilstange (3) aufeinander abgestimmt sind, wobei ein Innengewindeabschnitt (24) in der Mitte der Innenwand des Durchgangslochs (21) vorgesehen ist; wobei am unteren Ende der Durchgangsausnehmung (11) ein darauf abgestimmtes gerades Rohr (5) angeschweißt ist, wobei ein mit der Durchgangsausnehmung (11) durchgängig verbundenes Seitenloch an der Außenwand des Ventilsitzes (1) vorgesehen ist, wobei das Seitenloch mit einem darauf abgestimmten gebogenen Rohr (4) verschweißt ist, wobei eine Isolierhülse (10) an die Außenwand des Ventilsitzes (1) angeschweißt ist, wobei ein Magnetrotor (6) auf der Außenseite des oberen Endes der Ventilstange (3) angeordnet ist, wobei eine zweite Ringnut (27) und rechteckige Ventilöffnungen (26) an der Außenwand der unteren Endöffnung des Sitzkörpers (23) vorgesehen sind. Durch das erfindungsgemäße elektronische Expansionsventil kann nicht nur der von der Ventilstange unter Gas erzeugte seitliche Druck beseitigt werden, sondern es kann auch die Präzision der Durchflussregelung verbessert werden. Dadurch werden die Steuerung und die Einstellung eines Systems erleichtert und gleichzeitig die Kosten gesenkt, um der Marktnachfrage gerecht zu werden.
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Expansionsventil mit präziser Durchflussregelung.
- Stand der Technik
- Derzeit gibt es viele Arten von elektronischen Expansionsventilen im In- und Ausland. Ihre strukturellen Eigenschaften sind unterschiedlich, aber ihre Drosselaufbauten sind ähnlich, es handelt sich genauer gesagt hauptsächlich um Kegelventilaufbauten. Solche Kegelventilaufbauten sind hinsichtlich der Durchflusseigenschaften des elektronischen Expansionsventils nicht ideal zur Gewährleistung von Linearität. D. h. unter bestimmten Bedingungen (konstante Druckdifferenz) besteht keine proportionale Beziehung zwischen der Durchflussmenge und dem Öffnungsgrad, sondern die Beziehung ergibt eine Kurve, die einer Kurve zweiter Ordnung nahekommt. Diese durch eine einer Kurve zweiter Ordnung nahekommenden Kurve charakterisierten Durchflusseigenschaften sind für eine genaue Steuerung der Durchflussmenge nicht förderlich, da sich die Durchflussmenge bei einer Änderung der Anzahl von Öffnungsgraden nicht im gleichen Maße ändert, was zu einer schwierigen Steuerung führt, sodass die Durchflussmenge nicht genau gesteuert werden kann. In diesem Zusammenhang ist es zur Verbesserung der Durchflusseigenschaften der durch CNC-gesteuerten Durchflussmenge notwendig, die inhärenten Mängel des Kegelventilaufbaus zu überwinden, das elektronische Expansionsventil neu zu gestalten und einen zweckmäßigeren Drosselaufbau zu entwickeln. Durch einen zweckmäßigen Drosselaufbau können im Wesentlichen die Eigenschaften der Durchflussregulierung der durch CNC-gesteuerten Durchflussmenge geändert werden, wodurch die mit der durch CNC-gesteuerten Durchflussmenge im Zusammenhang stehende Leistung verbessert wird, sodass durch die Steuerung die an das System gestellten Anforderungen erfüllt werden können, um sowohl im Hinblick auf die Präzision als auch auf die Energieeinsparung einen vorteilhaften Effekt zu erzielen.
- Aufgabe der Erfindung
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zur präzisen Durchflussregelung elektronischer Expansionsventile dienende Vorrichtung bereitzustellen, durch die die Mängel und technischen Probleme im Stand der Technik überwunden werden können.
- Zur Lösung der oben genannten Aufgabe werden in der vorliegenden Erfindung die folgenden technischen Lösungen verwendet:
Ein elektronisches Expansionsventil mit präziser Durchflussregelung umfasst einen Ventilsitz und eine Ventilstange, wobei im Ventilsitz eine vertikal durchgehende Durchgangsausnehmung ausgebildet ist, wobei in die Durchgangsausnehmung ein darauf abgestimmter Lagersitz eingesetzt ist, wobei der Lagersitz einen Sitzkörper umfasst, wobei im Sitzkörper ein durchgehendes Durchgangsloch ausgebildet ist, wobei das Durchgangsloch und die Ventilstange aufeinander abgestimmt sind, wobei ein Innengewindeabschnitt in der Mitte der Innenwand des Durchgangslochs vorgesehen ist; wobei am unteren Ende der Durchgangsausnehmung ein darauf abgestimmtes gerades Rohr angeschweißt ist, wobei ein mit der Durchgangsausnehmung durchgängig verbundenes Seitenloch an der Außenwand des Ventilsitzes vorgesehen ist, wobei das Seitenloch mit einem darauf abgestimmten gebogenen Rohr verschweißt ist, wobei eine Isolierhülse an die Außenwand des Ventilsitzes angeschweißt ist, wobei ein Magnetrotor auf der Außenseite des oberen Endes der Ventilstange angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Ringnut und rechteckige Ventilöffnungen an der Außenwand der unteren Endöffnung des Sitzkörpers vorgesehen sind. - In einer weiteren Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Anzahl der rechteckigen Ventilöffnungen zwei, vier oder sechs sein kann, wobei die Ventilöffnungen paarweise symmetrisch angeordnet sind.
- In einer weiteren Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das für den Lagersitz verwendete Material PEEK oder Messing ist.
- In einer weiteren Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass eine feststehende Kontaktfeder mit Begrenzungsfunktion koaxial an der Außenwand des Lagersitzes angebracht ist, wobei eine bewegliche Kontaktfeder mit Begrenzungsfunktion mit der Spiralausnehmung der feststehenden Kontaktfeder mit Begrenzungsfunktion im Eingriff steht, wobei das Widerstandsfederende des Magnetrotors mit dem Querzylinder der beweglichen Kontaktfeder mit Begrenzungsfunktion in Kontakt steht, wobei ein Positionierungsloch an der Außenwand der oberen Endöffnung des Lagersitzes vorgesehen ist, wobei das Positionierungsloch zur Befestigung des Querschlitzes der feststehenden Kontaktfeder mit Begrenzungsfunktion dient.
- In einer weiteren Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Ventilstange einen Stangenkörper umfasst, wobei ein zum Innengewindeabschnitt passender Außengewindeabschnitt an der Außenwand des mittleren Abschnitts des Stangenkörpers vorgesehen ist, wobei eine innere axiale Bohrung am mittleren und unteren Ende des Stangenkörpers vorgesehen ist, wobei erste Ringnuten an der Außenwand des unteren Abschnitts der inneren axialen Bohrung vorgesehen sind, wobei erste querverlaufende Wellenbohrungen, die mit der inneren axialen Bohrung durchgängig verbunden sind, an der unteren Außenwand der inneren axialen Bohrung vorgesehen sind, wobei zweite querverlaufende Wellenbohrungen, die mit dem Durchgangsloch durchgängig verbunden sind, im mittleren Abschnitt der Wand des Lagersitzes vorgesehen sind.
- In einer weiteren Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Anzahl der zweiten querverlaufenden Wellenbohrungen zwei beträgt, wobei die beiden symmetrisch angeordnet sind.
- In einer weiteren Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Anzahl der ersten Ringnuten zwei beträgt, wobei die beiden zueinander vertikal beabstandet angeordnet sind.
- In einer weiteren Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass eine runde Ausnehmung an der Innenwand der unteren Endöffnung des Sitzkörpers vorgesehen ist, wobei ein Dichtring in der runden Ausnehmung angeordnet ist, wobei das für den Dichtring verwendete Material PTFE oder PEEK ist.
- In einer weiteren Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass ein Befestigungsschlitz an der mittleren Außenwand des Sitzkörpers vorgesehen ist.
- In einer weiteren Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Positionierungsloch der feststehenden Kontaktfeder mit Begrenzungsfunktion an der oberen Außenwand des Sitzkörpers vorgesehen ist.
- Im Vergleich zum Stand der Technik weist die vorliegende Erfindung die folgenden vorteilhaften Effekte auf:
- Die Präzision der Durchflussregelung des erfindungsgemäßen elektronischen Expansionsventils wird insbesondere durch die zwei ersten Ringnuten der Ventilstange und die zweite Ringnut des Lagersitzes verbessert. Wenn das Gas eingeführt wird, füllt sich die zweite Ringnut mit Gas, anschließend strömt das Gas in zwei symmetrisch angeordnete Ventilöffnungen (die Anzahl der Ventilöffnungen kann zwei, vier oder sechs sein und sie sind paarweise symmetrisch angeordnet), was dafür sorgt, dass sich die Ventilstange nicht nach oben und unten oder nach links und rechts verschieben kann.
- In der vorliegenden Erfindung werden ferner zwei erste Ringnuten verwendet, um einen konstanten Druck um die beiden ersten Ringnuten herum zu erzielen und zu verhindern, dass ein schiefer Druck erzeugt wird, wenn die Ventilstange Luftdruck ausgesetzt ist. Mit der Erhöhung der Anzahl der Impulsschritte bei der Ventilöffnung erhöht sich auch die Durchflussmenge des Gases. Die Durchflussmengenkurve verläuft linear.
- Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, dass die Mängel des Standes der Technik durch die vorliegende Erfindung beseitigt werden können. Durch die Erfindung kann nicht nur der von der Ventilstange unter Gas erzeugte seitliche Druck beseitigt werden, sondern es kann auch die Präzision der Durchflussregelung verbessert werden. Dadurch werden die Steuerung und die Einstellung eines Systems erleichtert und gleichzeitig die Kosten gesenkt, um der Marktnachfrage gerecht zu werden.
- Figurenliste
- Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und spezifischen Ausführungsformen detailliert beschrieben:
-
1 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus der erfindungsgemäßen zur präzisen Durchflussregelung elektronischer Expansionsventile dienenden Vorrichtung; -
2 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus des Ventilkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung; -
3 ist eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A gemäß2 ; -
4 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus des Lagersitzes gemäß der vorliegenden Erfindung; -
5 ist eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B gemäß4 ; -
6 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus der Ventilstange gemäß der vorliegenden Erfindung; -
7 ist eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie C-C gemäß6 . - Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
- Die technischen Lösungen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
- Es wird auf die
1 ,2 ,3 ,4 und5 Bezug genommen. Ein elektronisches Expansionsventil mit präziser Durchflussregelung umfasst einen Ventilsitz1 und eine Ventilstange3 , wobei im Ventilsitz1 eine vertikal durchgehende Durchgangsausnehmung11 ausgebildet ist, wobei in die Durchgangsausnehmung11 ein darauf abgestimmter Lagersitz2 eingesetzt ist, wobei der Lagersitz2 einen Sitzkörper23 umfasst, wobei im Sitzkörper23 ein durchgehendes Durchgangsloch21 ausgebildet ist, wobei das Durchgangsloch21 und die Ventilstange3 aufeinander abgestimmt sind, wobei ein Innengewindeabschnitt24 in der Mitte der Innenwand des Durchgangslochs21 vorgesehen ist; wobei am unteren Ende der Durchgangsausnehmung11 ein darauf abgestimmtes gerades Rohr5 angeschweißt ist, wobei ein mit der Durchgangsausnehmung11 durchgängig verbundenes Seitenloch an der Außenwand des Ventilsitzes1 vorgesehen ist, wobei das Seitenloch mit einem darauf abgestimmten gebogenen Rohr4 verschweißt ist, wobei eine Isolierhülse10 an die Außenwand des Ventilsitzes1 angeschweißt ist, wobei ein Magnetrotor6 auf der Außenseite des oberen Endes der Ventilstange3 angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Ringnut27 und rechteckige Ventilöffnungen26 an der Außenwand der unteren Endöffnung des Sitzkörpers23 vorgesehen sind. In der vorliegenden Erfindung werden der Befestigungsschlitz29 des Lagersitzes2 und die Öffnung der Durchgangsausnehmung11 des Ventilsitzes1 durch Vernieten miteinander befestigt, wobei sich der Befestigungsschlitz29 im mittleren Abschnitt der Außenwand des Lagersitzes2 befindet, wobei ferner bei der Montage der Ventilstange3 und des Lagersitzes2 durch die Abstimmung des Innengewindeabschnitts24 auf den Außengewindeabschnitt35 sich deren Gewinde ein- und ausdrehen lassen und somit eine gewisse Einstellbarkeit erzielt werden kann. - In der vorliegenden Erfindung umfasst die Ventilstange
3 einen Stangenkörper, wobei eine innere axiale Bohrung32 am mittleren und unteren Ende des Stangenkörpers31 vorgesehen ist, wobei erste Ringnuten34 an der Außenwand des unteren Endes der inneren axialen Bohrung32 vorgesehen sind, wobei erste querverlaufende Wellenbohrungen33 , die mit der inneren axialen Bohrung32 durchgängig verbunden sind, an der unteren Außenwand der inneren axialen Bohrung32 vorgesehen sind, wobei zweite querverlaufende Wellenbohrungen22 , die mit dem Durchgangsloch21 durchgängig verbunden sind, im mittleren Abschnitt der Wand des Lagersitzes2 vorgesehen sind. - In der vorliegenden Erfindung ist die Anzahl der ersten querverlaufenden Wellenbohrungen
33 zwei, wobei die beiden auf einer Linie liegen, wobei die Anzahl der zweiten querverlaufenden Wellenbohrungen22 zwei beträgt, wobei die beiden auf einer Linie liegen. - In der vorliegenden Erfindung ist eine runde Ausnehmung
25 an der Innenwand der unteren Endöffnung des Sitzkörpers23 vorgesehen, wobei eine zweite Ringnut27 und rechteckige Ventilöffnungen26 an der Außenwand der unteren Endöffnung des Sitzkörpers23 vorgesehen sind, wobei die Anzahl der rechteckigen Ventilöffnungen ein Paar, zwei Paare oder drei Paare beträgt, wobei diese jeweils symmetrisch angeordnet sind; wobei ein Dichtring9 in der runden Ausnehmung25 angeordnet ist, wobei das für den Dichtring verwendete Material PTFE oder PEEK sein kann; wobei ein Positionierungsloch28 an der oberen Außenwand des Sitzkörpers23 vorgesehen ist, wobei das Positionierungsloch28 zum Montieren der feststehenden Kontaktfeder mit Begrenzungsfunktion7 dient. - In der vorliegenden Erfindung steht eine bewegliche Kontaktfeder mit Begrenzungsfunktion
8 mit der Spiralausnehmung der feststehenden Kontaktfeder mit Begrenzungsfunktion7 im Eingriff, wobei sich die bewegliche Kontaktfeder mit Begrenzungsfunktion8 im vollständig geschlossenen Zustand des elektronischen Expansionsventils an der unteren Grenzposition der feststehenden Kontaktfeder mit Begrenzungsfunktion7 befindet, wobei das Widerstandsfederende des Magnetrotors6 mit dem Querzylinder der beweglichen Kontaktfeder mit Begrenzungsfunktion in Kontakt steht, wobei der Magnetrotor6 am oberen Ende der Außenwand der Ventilstange3 angeordnet ist, wobei die Isolierhülse10 an die Außenwand des Ventilsitzes1 angeschweißt ist. - In der vorliegenden Erfindung wird die Präzision der Durchflussregelung der zur präzisen Durchflussregelung elektronischer Expansionsventile dienenden Vorrichtung im Wesentlichen durch die zweite Ringnut
27 des Lagersitzes2 und die erste Ringnut34 der Ventilstange3 verbessert, sodass die Durchflussmengenkurve linear verläuft. Nachstehend sind die Einzelheiten beschrieben: Wenn das Gas in das Gaseinlassrohr des elektronischen Expansionsventils eingeführt wird, füllt sich die zweite Ringnut27 mit Gas, anschließend strömt das Gas in zwei symmetrisch angeordnete Ventilöffnungen26 , wobei die Anzahl der Ventilöffnungen zwei, vier oder sechs sein kann und sie paarweise symmetrisch angeordnet sein können, was dafür sorgt, dass sich die Ventilstange3 nicht nach oben und unten oder nach links und rechts verschieben kann. Ferner werden zwei erste Ringnuten34 verwendet, um einen konstanten Druck um die beiden ersten Ringnuten34 herum zu erzielen und zu verhindern, dass ein schiefer Druck erzeugt wird, wenn die Ventilstange3 Luftdruck ausgesetzt ist. Mit der Erhöhung der Anzahl der Impulsschritte bei der Ventilöffnung erhöht sich auch die Durchflussmenge des Gases. Die Durchflussmengenkurve verläuft linear. - Die obigen Ausführungsformen sollen nur das technische Konzept und die Merkmale der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, und der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, den Fachmann in die Lage zu versetzen, den Inhalt der vorliegenden Erfindung zu verstehen und die vorliegende Erfindung zu implementieren. Äquivalente Variationen oder Modifikationen, die gemäß der Substanz der Erfindung vorgenommen werden, sollen im Schutzumfang der Erfindung enthalten sein.
Claims (10)
- Ein elektronisches Expansionsventil mit präziser Durchflussregelung, umfassend einen Ventilsitz und eine Ventilstange, wobei im Ventilsitz eine vertikal durchgehende Durchgangsausnehmung ausgebildet ist, wobei in die Durchgangsausnehmung ein darauf abgestimmter Lagersitz eingesetzt ist, wobei der Lagersitz einen Sitzkörper umfasst, wobei im Sitzkörper ein durchgehendes Durchgangsloch ausgebildet ist, wobei das Durchgangsloch und die Ventilstange aufeinander abgestimmt sind, wobei ein Innengewindeabschnitt in der Mitte der Innenwand des Durchgangslochs vorgesehen ist; wobei am unteren Ende der Durchgangsausnehmung ein darauf abgestimmtes gerades Rohr angeschweißt ist, wobei ein mit der Durchgangsausnehmung durchgängig verbundenes Seitenloch an der Außenwand des Ventilsitzes vorgesehen ist, wobei das Seitenloch mit einem darauf abgestimmten gebogenen Rohr verschweißt ist, wobei eine Isolierhülse an die Außenwand des Ventilsitzes angeschweißt ist, wobei ein Magnetrotor auf der Außenseite des oberen Endes der Ventilstange angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Ringnut und rechteckige Ventilöffnungen an der Außenwand der unteren Endöffnung des Sitzkörpers vorgesehen sind.
- Elektronisches Expansionsventil mit präziser Durchflussregelung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der rechteckigen Ventilöffnungen zwei, vier oder sechs sein kann, wobei die Ventilöffnungen paarweise symmetrisch angeordnet sind. - Elektronisches Expansionsventil mit präziser Durchflussregelung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das für den Lagersitz verwendete Material PEEK oder Messing ist. - Elektronisches Expansionsventil mit präziser Durchflussregelung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine feststehende Kontaktfeder mit Begrenzungsfunktion koaxial an der Außenwand des Lagersitzes angebracht ist, wobei eine bewegliche Kontaktfeder mit Begrenzungsfunktion mit der Spiralausnehmung der feststehenden Kontaktfeder mit Begrenzungsfunktion im Eingriff steht, wobei das Widerstandsfederende des Magnetrotors mit dem Querzylinder der beweglichen Kontaktfeder mit Begrenzungsfunktion in Kontakt steht, wobei ein Positionierungsloch an der Außenwand der oberen Endöffnung des Lagersitzes vorgesehen ist, wobei das Positionierungsloch zur Befestigung des Querschlitzes der feststehenden Kontaktfeder mit Begrenzungsfunktion dient. - Elektronisches Expansionsventil mit präziser Durchflussregelung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilstange einen Stangenkörper umfasst, wobei ein zum Innengewindeabschnitt passender Außengewindeabschnitt an der Außenwand des mittleren Abschnitts des Stangenkörpers vorgesehen ist, wobei eine innere axiale Bohrung am mittleren und unteren Ende des Stangenkörpers vorgesehen ist, wobei erste Ringnuten an der Außenwand des unteren Abschnitts der inneren axialen Bohrung vorgesehen sind, wobei erste querverlaufende Wellenbohrungen, die mit der inneren axialen Bohrung durchgängig verbunden sind, an der unteren Außenwand der inneren axialen Bohrung vorgesehen sind, wobei zweite querverlaufende Wellenbohrungen, die mit dem Durchgangsloch durchgängig verbunden sind, im mittleren Abschnitt der Wand des Lagersitzes vorgesehen sind. - Elektronisches Expansionsventil mit präziser Durchflussregelung nach
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der zweiten querverlaufenden Wellenbohrungen zwei beträgt. - Elektronisches Expansionsventil mit präziser Durchflussregelung nach
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der ersten Ringnuten zwei beträgt, wobei die beiden zueinander vertikal beabstandet angeordnet sind. - Elektronisches Expansionsventil mit präziser Durchflussregelung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine runde Ausnehmung an der Innenwand der unteren Endöffnung des Sitzkörpers vorgesehen ist, wobei ein Dichtring in der runden Ausnehmung angeordnet ist, wobei das für den Dichtring verwendete Material PTFE oder PEEK ist. - Elektronisches Expansionsventil mit präziser Durchflussregelung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Befestigungsschlitz an der mittleren Außenwand des Sitzkörpers vorgesehen ist. - Elektronisches Expansionsventil mit präziser Durchflussregelung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungsloch der feststehenden Kontaktfeder mit Begrenzungsfunktion an der oberen Außenwand des Sitzkörpers vorgesehen ist.
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