DE19926570A1

DE19926570A1 - Expansionsventil für eine Kraftfahrzeugklimaanlage

Info

Publication number: DE19926570A1
Application number: DE19926570A
Authority: DE
Inventors: Anja Kies
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1999-06-11
Filing date: 1999-06-11
Publication date: 2000-12-14

Abstract

Bekannt sind Expansionsventile, bei denen der Ventilstößel mit einer Spiralfeder verbunden ist, deren Federkraft temperaturabhängig ist. Auf diese Weise läßt sich die Ventilstellung durch Erwärmen der Spiralfeder verändern. DOLLAR A Es wird ein Expansionsventil vorgeschlagen, dessen Ventilstößel zwei Teilstößel umfaßt. Die beiden Teilstößel sind über ein Dehnstoffelement miteinander verbunden, dessen Ausdehnung in Längsrichtung des Ventilstößels temperaturabhängig ist. Ferner ist eine elektrische Heizeinrichtung zum Erwärmen des Dehnstoffelements vorgesehen. Das erfindungsgemäße Expansionsventil zeichnet sich durch eine kompakte Bauform und eine kostengünstige Herstellung aus. DOLLAR A Verwendung insbesondere in Kraftfahrzeugklimaanlagen mit zwei Verdampfern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Expansionsventil für eine Kraftfahrzeugklimaanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Expansionsventile haben die Aufgabe, flüssiges Kältemittel in dosierter Menge von einem unter Verflüssigungsdruck stehenden Sammler in den Verdampfer zu leiten und auf den Verdampfungsdruck zu entspannen. Das flüssige Kältemittel tritt aus einer Düse aus, deren Durchgangsquerschnitt sich durch Bewegen einer Ventilnadel kontinuierlich verändern läßt. Die Ventilnadel ist am Ende eines Ventilstößels angeordnet und läßt sich durch Krafteinwirkung auf den Ventilstößel, z. B. mit Hilfe eines Elektromagneten, hin- und herbewegen. Bei thermostatischen Expansionsventilen wird die Kraft von einer Dampffüllung ausgeübt, deren Volumen durch Wärmezufuhr veränderbar ist. Thermostatische Expansionsventile erfordern meist zusätzliche Absperrventile.

Aus der JP 08 320 171 ist ein Expansionsventil bekannt, bei dem die Kraft auf den Ventilstößel mit Hilfe einer Feder ausgeübt wird, die sich mit zunehmender Temperatur ausdehnt. Die Feder steht thermisch mit einem elektrischen Heizelement in Verbindung, so daß durch Zuführen eines Heizstroms die Ventilstellung geändert werden kann.

Aus der JP 59 006 480 A1 ist ein Expansionsventil bekannt, dessen Ventilstößel aus einem Dehnstoff besteht, dessen Ausdehnung in Längsrichtung des Ventilstößels temperaturabhängig ist. Dadurch wird ein selbstregelnder Temperaturausgleich geschaffen, da sich bei Temperaturerhöhung im Ventil der Ventilstößel ausdehnt und durch Entfernen der Ventilnadel vom Ventilsitz zusätzliches Kühlmittel zur Expansion freigibt.

Es stellt sich die Aufgabe, ein gattungsgemäßes Expansionsventil bereitzustellen, das eine kompakte Bauform hat und kostengünstig herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Expansionsventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, daß der Ventilstößel einen ersten und einen zweiten Teilstößel umfaßt, die über ein Dehnstoffelement miteinander verbunden sind. Die Ausdehnung des Dehnstoffelements in Längsrichtung des Ventilstößels ist temperaturabhängig, so daß die Länge des gesamten Ventilstößels sich mit Hilfe einer elektrisch steuerbaren Heizeinrichtung gezielt verändern läßt.

Gemäß Anspruch 2 kann die Heizeinrichtung ein Keramikelement mit positiven Temperaturkoeffizienten (PTC-Widerstand) umfassen. Dieses Keramikelement kann beispielsweise ringförmig auf der Innenseite eines den Ventilstößel aufnehmenden Kanals angeordnet sein. Möglich ist außerdem nach Anspruch 3, das Dehnstoffelement mit Hilfe einer Induktionsspule induktiv zu erwärmen.

Bei einer Ausgestaltung nach Anspruch 4 ist die Heizeinrichtung wenigstens teilweise in einem der beiden Teilstößel angeordnet. Die Spannungsversorgung der Heizeinrichtung ist bei dieser Variante jedoch aufgrund der linearbeweglichen Anordnung des Ventilstößels mit etwas höherem Aufwand verbunden.

Gemäß Anspruch 5 kann auf den Ventilstößel zusätzlich eine weitere Verstelleinrichtung wirken, bei der es sich insbesondere nach Anspruch 6 um eine thermostatische Verstelleinrichtung handeln kann. Die thermostatische Verstelleinrichtung erfüllt dabei die Entspannungsfunktion, während dem beheizbaren Dehnstoffelement nach der Erfindung eine Absperrfunktion zukommt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei die Figur eine vereinfachte geschnittene Darstellung durch ein Expansionsventil nach der Erfindung zeigt.

Das Gehäuse 1 des Expansionsventils ist mit einem Zulauf 2 versehen, durch den flüssiges Kältemittel zuführbar ist. Der Ventilsitz 3 ist durch eine hier kugelförmig ausgeführte Ventilnadel 4 verschließbar. Über Auslässe 5 und 6 strömt das teilexpandierte Kühlmittel zu in Fig. 1 nicht dargestellten Verdampfern. Wenn nur ein Verdampfer vorgesehen ist, ist dementsprechend auch nur ein Auslass 5 oder 6 vorgesehen. Die Ventilnadel 4 wird von einer eine Spiralfeder 9 umfassende Andrückvorrichtung gegen den Ventilsitz 3 gedrückt. Gegen die Andrückvorrichtung wirkt der Ventilstößel, der zwei Teilstößel 7 und 8 umfaßt. Außerhalb des Strömungsweges für das Kältemittel ist der Ventilstößel in einem abgedichteten Kanal 10 geführt. Die beiden Teilstößel 7 und 8 sind über ein Dehnstoffelement 11 miteinander verbunden, dessen Ausrichtung in Längsrichtung des Ventilstößels temperaturabhängig ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind der obere Teilstößel 8 und das Dehnstoffelement 11 durch eine becherförmige Aufnahme 17 voneinander getrennt. An die Innenfläche des Kanals 10 grenzt ein Heizelement 12, das in das Gehäuse 1 des Expansionsventils eingelassen ist. Das Heizelement 12 ist als ringförmiges Keramikelement mit positivem Temperaturkoeffizienten ausgeführt und steht über elektrische Zuleitungen 13 mit einer Spannungsversorgung 14 in Verbindung. Die Zuleitungen 13 werden durch einen Kanal 15 aus dem Gehäuse herausgeführt. Durch Erhöhen der Spannung kommt es zu einer Erwärmung des Heizelements 12, wodurch sich das Dehnstoffelement 11 in Längsrichtung des Ventilstößels ausdehnt. Diese Ausdehnung wirkt der Andruckeinrichtung entgegen und bewegt die Ventilnadel 4 vom Ventilsitz 3 weg. Um das Ventil zu schließen, wird die Spannung reduziert oder auf null gestellt. Der obere Ventilstößel 8 kann mit einer weiteren Verstelleinrichtung verbunden sein, die eine andere Verstellcharakteristik aufweist. Bei dieser anderen Verstelleinrichtung kann es sich insbesondere um eine thermostatische Verstelleinrichtung handeln. Dem Dehnstoffelement 11 mit dem Heizelement 12 kommt dann die Aufgabe eines Absperrventils zu.

Claims

1. Expansionsventil für eine Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem Ventilstößel, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Ventilstößel einen ersten und einen zweiten Teilstößel (7, 8) umfaßt, daß
b) die beiden Teilstößel über ein Dehnstoffelement (11) miteinander verbunden sind, dessen Ausdehnung in Längsrichtung des Ventilstößels temperaturabhängig ist, und daß
c) eine elektrisch steuerbare Heizeinrichtung (12, 13, 14) zum Erwärmen des Dehnstoffelements vorgesehen ist.

2. Expansionsventil nach Anspruch 1, bei dem die Heizeinrichtung ein Keramikelement (12) mit positiven Temperaturkoeffizienten umfaßt.

3. Expansionsventil nach Anspruch 1, bei dem die Heizeinrichtung eine Induktionsspule umfaßt.

4. Expansionsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Heizeinrichtung wenigstens teilweise in einem der beiden Teilstößel angeordnet ist.

5. Expansionsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem auf den Ventilstößel eine weitere Verstelleinrichtung wirkt.

6. Expansionsventil nach Anspruch 5, bei dem die weitere Verstelleinrichtung als thermostatische Verstelleinrichtung ausgeführt ist.