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ERFINDUNGSGEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Entspannungsventil zur
Steuerung des Durchflusses des Kältemittels
im Kältemittel-Kreislauf
einer Klimaanlage eines Fahrzeugs oder dergleichen.
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BESCHREIBUNG
DES STANDES DER TECHNIK
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Entspannungsventile
der oben genannten Art sind beispielsweise aus Dokument
EP 0 943 878 A2 bekannt,
welches ein Entspannungsventil offenbart, welches einen wesentlichen
prismatischen Ventilkörper
umfaßt.
An dem Ventilkörper
ist ein erster Kanal ausgebildet, durch welchen das Kältemittel
in der flüssigen
Phase in Richtung eines Verdampfers strömt, sowie ein zweiter Kanal,
in welchem ein Kältemittel
in der Gasphase von dem Verdampfer in Richtung eines Kompressors
strömt.
Auf dem oberen Bereich des Ventilkörpers ist ein Antriebselementbereich
zum Antrieb des Ventils montiert, das in der Mitte eines ersten
Kanals montiert ist. An den Seitenflächen des Ventilkörpers sind
Vorsprungsbereiche vorgesehen, und an den Vorsprungsbereichen sind Durchgangslöcher zum
Einsetzen des Bolzens zum Montieren des Entspannungsventils vorgesehen.
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Darüber hinaus
offenbart Dokument
EP 0 691 517 ein
Entspannungsventil vom Einheitstyp mit einem tonnenförmigen Ventilgehäuse, welches
dazu vorgesehen ist, einen Hochdruck-Kältemittelkanal und einen Niederdruck-Kältemittelkanal
seitlich zu durchdringen. Der Innendurchmesser des Niederdruck-Kältemittelkanals
ist nicht kleiner als der Innendurchmesser des Hochdruck-Kältemittelkanals.
Eine Einheit ist in das Ventilgehäuse von der Seite des Niederdruck-Kältemittelkanals
her eingesetzt. Diese Einheit setzt sich einheitlich aus einer wärmeempfindlichen
Kammer und einem Ventilmechanismus zusammen. Die wärmeempfindliche
Kammer ist in der Öffnung
am Einlaß des
Ventilgehäuses
angeordnet, so daß diese Öffnung durch
das wärmeempfindliche
Element geschlossen wird. Die Einheit kann insgesamt aus dem Ventilgehäuse durch
Herausziehen der wärmeempfindlichen
Kammer nach außen
herausgezogen werden.
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Ein
bekanntes Entspannungsventil gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 umfaßt
einen prismatischen Ventilkörper,
der mit einer Ventilkammer und ei nem Antriebselement zum Betrieb
einer Ventileinrichtung innerhalb der Ventilkammer ausgestattet ist.
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Diese
Art von Entspannungsventil umfaßt zwei
Kanäle,
die mit der Ventilkammer in Verbindung stehen, und einen Kanal,
durch welchen das vom Verdampfer zum Kompressor zurückkehrende
Kältemittel
strömt.
Eine Betätigungsstange,
die die Bewegung des Antriebselements auf die Ventileinrichtung übertragen
kann, durchdringt den Kanal, durch welchen das vom Verdampfer zum
Kompressor zurückkehrende
Kältemittel
strömt,
und überträgt die Temperaturinformation
des Kältemittels
zum Antriebselement.
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Der
Aufbau eines derartigen herkömmlichen Entspannungsventils
ist in 9 und in 10 dargestellt. 9 ist
eine schematische Ansicht des äußeren Aufbaus
des Entspannungsventils, und 10 ist
eine Schnittansicht, die den Schnitt A-A' in 9 aus der
Richtung des Pfeils zeigt. In 9 und 10 ist
der Ventilkörper 30 mit
einem ersten Kanal 32 versehen, der vom Kältemittel-Auslaß eines
Kondensators 5 über
einen Behälter 6 zu
dem Kältemittel-Einlaß eines
Verdampfers 8 ausgebildet ist, und mit einem zweiten Kanal 34,
der zwischen dem Kältemittel-Auslaß des Verdampfers 8 und
dem Kältemittel-Einlaß des Kompressors 4 ausgebildet
ist, welche zwei Kanäle
getrennt übereinander
angeordnet sind. Die Kanäle
bilden eine Kältemittel-Leitung 11 des
Kältemittel-Kreislaufs.
Der erste Kanal 32 ist mit einer Ventilöffnung 23 versehen,
die die adiabatische Expansion des Kältemittels in der flüssigen Phase
ermöglicht,
das von dem Kältemittel-Auslaß des Behälters 6 zur Öffnung 321 geleitet
wird. Die Mittellinie der Ventilöffnung 23 ist
entlang der Längsrichtung
des Ventilkörpers 30 angeordnet.
Ein Ventilsitz ist am Eingang der Ventilöffnung 23 vorgesehen,
gegen welchen eine kugelförmige
Ventileinrichtung 42 durch eine Feder 32 wie etwa
eine Kompressions-Schraubenfeder mittels eines Ventil-Lagerelements 31 vorgespannt
ist.
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Der
erste Kanal 32, in welchem das Kältemittel in der flüssigen Phase
vom Behälter 6 her
eindringt, wirkt als ein Kanal für
das Kältemittel
in der flüssigen
Phase, der mit einer Auslaßöffnung 322,
einer Einlaßöffnung 321 und
einer Ventilkammer 20 ausgestattet ist, die mit der Einlaßöffnung 321 in
Verbindung steht. Nach der Expansion strömt das Kältemittel durch die Auslaßöffnung 322 zum
Verdampfer 8. Die Ventilkammer 20 ist eine Kammer
mit einem Boden, der koaxial zur Mittellinie der Ventilöffnung 23 ausgebildet
ist, die durch einen Stopfen 34 abgedichtet ist. Ein Dichtungselement 36 ist
an dem Stopfen 34 angebracht.
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Ein
Antriebselement 50 zum Antrieb des Ventilelements 42 ist
am oberen Ende des Ventilkörper 30 angebracht.
Das Antriebselement 50 umfaßt ein Gehäuse 56, dessen Innenraum
durch eine Membran 54 in obere und untere Druckkammern
geteilt ist. Die untere Druckkammer 55 steht mit dem zweiten
Kanal 34 über
ein Druckausgleichsloch 36e in Verbindung, das koaxial
zur Mittellinie der Ventilöffnung 32a angeordnet
ist.
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Der
zweite Kanal 34 umfaßt
eine Einlaßöffnung 342 und
eine Auslaßöffnung 341,
wobei Kältemittel-Dampf,
der aus dem Kältemittel-Auslaß des Verdampfers 8 austritt,
durch die Einlaßöffnung 342 einströmt und durch
die Auslaßöffnung 341 in
Richtung des Kompressors 4 ausströmt. Kanal 34 wirkt als
ein Kanal für
das Kältemittel
in der Gasphase, und der Druck des Kältemittel-Dampfs wird auf die untere Druckkammer 55' über das
Druckausgleichsloch 36e beaufschlagt. Eine Betätigungsstange 40,
die sich von der unteren Oberfläche
der Membran 54 zu der Ventilöffnung 23 des ersten
Kanals 32 erstreckt, ist koaxial innerhalb des Druckausgleichslochs 36e angeordnet.
Ein Anschlag 52 ist an der Betätigungsstange 40 angebracht,
welcher innerhalb der unteren Druckkammer 55' angeordnet ist und die untere Oberfläche der
Membran 54 berührt.
Die Betätigungsstange 40 wird
durch die Innenfläche
der unteren Druckkammer 55 gestützt, die das Antriebselement 50 bildet,
sowie durch die Trennwand zwischen dem ersten Kanal 32 und
dem zweiten Kanal 34 des Ventilkörpers 30, so daß sie in
der vertikalen Richtung frei bleiben kann. Das untere Ende der Betätigungsstange 40 berührt die
Ventileinrichtung 42. Ein Dichtungselement 44,
welches verhindert, daß Kältemittel
zwischen dem ersten Kanal 32 und dem zweiten Kanal 34 durchdringt,
ist an der Umfangsoberfläche
der Betätigungsstange 40 angebracht,
die dem Führungsloch
für das
Gleiten der Betätigungsstange in
der Trennwand entspricht.
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Ein
bekanntes Wärmefühlergas
zum Antrieb der Membran ist in die obere Druckkammer 55 eingefüllt. Die
Wärme des
Kältemittel-Dampfes,
das durch den Kältemittel-Auslaß des Verdampfers 8 austritt und
in den zweiten Kanal 34 strömt, wird auf das Membran-Antriebsfluid
durch die Membran 54 und die Ventileinrichtungs-Antriebsstange 36f übertragen,
die zum zweiten Kanal 34 und zum Druckausgleichsloch 36e hin
frei liegt, das mit dem zweiten Ka nal 34 kommuniziert.
Ferner bezeichnet Bezugsziffer 58 einen Stopfenkörper zum
Abdichten des Wärmefühlergases.
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Das
Wärmefühlergas
innerhalb der oberen Druckkammer 55 beaufschlagt den Druck
entsprechend der darauf übertragenen
Wärme auf
die obere Oberfläche
der Membran 54. Die Membran 54 wird vertikal entsprechend
der Differenz zwischen dem Druck des Membran-Antriebsgases, das
auf deren obere Oberfläche
beaufschlagt ist, und dem auf die untere Oberfläche der Membran 54 lastenden
Druck ausgelenkt. Die vertikale Auslenkung der Membran 54 treibt
die Ventileinrichtung 42 über die Betätigungsstange 40 näher an den
Ventilsitz der Ventilöffnung 23 oder
von diesem weg. Auf diese Weise wird der Strömungsdurchsatz des Kältemittels
gesteuert.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Entspannungsventil
ist die Ventileinrichtungs-Antriebsstange 36f in der Mitte
des Ventilkörpers 30 angeordnet,
und somit muß das
Antriebselement 36 ebenfalls im mittleren Bereich des Ventilkörpers 30 angeordnet
sein.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Da
bei dem herkömmlichen
Entspannungsventil die Leitungen, mit denen der Verdampfer und der
Kompressor verbunden sind, in gegenüberliegenden Richtungen angeordnet
sind, wird der Freiheitsgrad bei der Bestimmung der Montageposition des
Entspannungsventils, des Verdampfers und des Kompressors beschränkt. Insbesondere
wenn das Entspannungsventil im Motorraum eines Fahrzeugs oder dergleichen
montiert werden muß,
in welchem der Montageraum begrenzt ist, wird die Montagekonstruktion
des Entspannungsventils problematisch.
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Es
ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, dieses Problem durch ein
Entspannungsventil zu lösen,
welches einen erhöhten
Freiheitsgrad bezüglich seiner
Montagestruktur aufweist.
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Zur
Erreichung des vorstehend genannten Ziels schafft die vorliegende
Erfindung ein Entspannungsventil zur Steuerung des Durchsatzes eines Kältemittels
gemäß Anspruch
1.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Entspannungsventils
ist dadurch gekennzeichnet, daß ein
Antriebselement in einer gegen den Ventilkörper vorgespannten Position
montiert ist.
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Ferner
ist das Entspannungsventil gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einem Schraubbolzen versehen, der in der ersten Seitenfläche des
Ventilkörper
zur Befestigung des Entspannungsventils vorgesehen ist, sowie mit
zwei Durchgangslöchern,
die die zweite Seitenfläche
und die der zweiten Seitenfläche
gegenüberliegende
Seitenfläche
durchdringen und ebenfalls zur Befestigung dienen.
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Das
erfindungsgemäße Entspannungsventil mit
dem vorstehend beschriebenen Aufbau umfaßt Kältemittel-Kanäle, die
zu nebeneinander liegenden (benachbarten) Seitenflächen des
Ventilkörpers
hin geöffnet
sind, was den Freiheitsgrad der Montagekonstruktion erhöht. Da ferner
die Montageposition des Antriebselements gegen den Ventilkörper vorgespannt
ist, können
Störungen
zwischen dem Schraubbolzen und den Durchgangslöchern gemäß dem herkömmlichen Aufbau verhindert
werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen Entspannungsventils;
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2 ist
eine Seitenansicht von links des erfindungsgemäßen Entspannungsventils;
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3 ist
eine Seitenansicht von rechts des erfindungsgemäßen Entspannungsventils;
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4 ist
eine Rückansicht
des erfindungsgemäße Entspannungsventils;
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5 ist
eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Entspannungsventil;
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6 ist
eine Ansicht von unten des erfindungsgemäßen Entspannungsventils;
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7 ist
ein Schnitt entlang der Linie A-A in 1;
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8 ist
ein Schnitt entlang der Linie B-B in 3;
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9 ist
eine perspektivische Ansicht des äußeren Erscheinungsbilds eines
herkömmlichen Entspannungsventils;
und
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10 ist
ein Schnitt entlang der Linie A-A' in 9.
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GENAUE BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 ist
eine Frontalansicht des erfindungsgemäßen Entspannungsventils, 2 ist
eine Seitenansicht von links desselben, 3 ist eine
Seitenansicht von rechts desselben, 4 ist eine
Rückansicht
desselben, 5 ist eine Draufsicht desselben, 6 ist
eine Ansicht desselben von unten, 7 ist ein
Schnitt entlang der Linie A-A in 1, und 8 ist
ein Schnitt entlang der Linie B-B in 3. Das Entspannungsventil
gemäß der vorliegenden
Erfindung hat den gleichen grundlegenden Aufbau und die gleiche
Funktion wie das in den 9 und 10 dargestellte
herkömmliche
Entspannungsventil, so daß gleiche
Teile durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet sind und auf deren
Erläuterungen
verzichtet wird.
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Das
Entspannungsventil, das insgesamt durch die Bezugsziffer 1 bezeichnet
ist, umfaßt
eine prismatischen Körper 10 aus
einer Aluminiumlegierung oder dergleichen.
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Der
Körper 10 weist
vier rechteckige Seitenflächen 10a, 10b, 10c und 10d auf.
Die erste Seitenfläche 10a ist
mit Öffnungen
für einen
Kältemittelkanal 24 versehen,
welcher Kältemittel
zu einem Verdampfer leitet, und mit einem Kältemittelkanal 26 für vom Verdampfer
zurückkehrendes
Kältemittel,
sowie mit zwei Durchgangslöchern 14.
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Auf
der zweiten Seitenfläche 10b ist
keine Öffnung
vorhanden. Die dritte Seitenfläche 10c ist
mit Öffnungen
für einen
Zuführungskanal 22,
durch wel chen von einem Kompressor zugeleitetes Kältemittel strömt, und
einen Kanal 28 versehen, durch welchen von dem Kompressor
zurückkehrendes
Kältemittel strömt.
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Ferner
ist an der dritten Seitenfläche 10c ein Schraubbolzen 12 zur
Befestigung angebracht. Nahe dem Schraubbolzen 12 ist ein
Loch 16 mit einem Grund ausgebildet.
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Die
vierte Seitenfläche 10d ist
mit zwei Durchgangslöchern
zur Befestigung versehen.
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Gemäß den Schnittansichten
in den 7 und 8 steht der Kanal 22,
durch welchen das Kältemittel
eingeführt
wird, mit einer Ventilkammer 20 in Verbindung. Eine Ventilöffnung 23 ist
zwischen der Ventilkammer 20 und dem Kanal 24 ausgebildet,
welche das Kältemittel
zum Verdampfer durchläßt und deren Öffnung als
Ventilsitz wirkt. Der Kanal 22 und der Kanal 24 sind
derart ausgebildet, daß die
jeweiligen Axiallinien einander in einem Winkel von 90° schneiden.
Eine kugelförmige
Ventileinrichtung 42 wird über ein Ventil-Lagerelement 31 durch
eine Feder 32 innerhalb der Ventilkammer 20 gelagert,
und das andere Ende der Feder 32 wird durch einen Stopfen 34 gelagert,
der die Ventilkammer 20 abdichtet. Ein Dichtungselement 36 ist
auf den Stopfen 34 aufgepaßt.
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Die
kugelförmige
Ventileinrichtung 42 wird durch die Betätigungsstange 40 mit
Druck belastet, so daß der
Querschnitt des Strömungskanals
in dem Ventilsitz 23 verändert wird und der Strömungsdurchsatz
des Kältemittels
zum Verdampfer hin gesteuert wird.
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Das
andere Ende der Betätigungsstange 40 ist
mit einem Antriebselement verbunden, das insgesamt durch die Bezugsziffer 50 bezeichnet
ist. Das Antriebselement 50 umfaßt eine Membran 54,
die innerhalb eines Gehäuses 56 einliegt,
und die Membran 54 begrenzt gemeinsam mit dem Gehäuse 56 eine
obere Druckkammer 55. Ein Wärmefühlergas ist in die Druckkammer 55 eingefüllt und
durch einen Stopfenkörper 58 abgedichtet.
Das Antriebselement 50 ist in einer vorgespannten Position
gegen den Ventilkörper 10 montiert,
wodurch wirkungsvoll Störungen
zwischen dem Schraubbolzen 12 und dem Durchgangsloch 14 verhindert
werden. Daher ist die Wand des Ventilkörpers 10, an der der
Schraubbolzen 10 montiert ist, dicker.
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Ein
Anschlag 52 ist an einer unteren Druckkammer 55' der Membran 54 befestigt,
welcher die Bewegung der Membran 54 auf die Betätigungsstange 40 überträgt, die
mit dem Anschlag 52 verbunden ist. Eine Abdeckung 70 ist
an dem Antriebselement 50 angebracht. Ferner weist die
Betätigungsstange 40 einen
kleineren Durchmesser als die Betätigungsstange auf, die in dem
herkömmlichen
Entspannungsventil in den 9 und 10 verwendet
wird.
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Das
vom Verdampfer rückkehrende
Kältemittel
strömt
in einen Kanal 26, der in dem Ventilkörper 10 vorgesehen
ist. Der Kanal 26 kreuzt den Kanal 28, der das
Kältemittel
zum Kompressor rückführt, in einem
rechten Winkel, und die Betätigungsstange 40 durchdringt
den Kanal 28 in der Durchmesserrichtung. Die Temperatur
des Kältemittels,
das durch die Kanäle 26 und 28 strömt, wird
durch die Betätigungsstange 40 und
den Anschlag 52 auf das Betriebsfluid übertragen, das in die Kammer 55 eingefüllt ist.
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Das
Betriebsfluid innerhalb der Kammer 55 dient zum Antrieb
der Ventileinrichung 42 über die Membran 54 entsprechend
der Änderung
der Kältemittel-Temperatur, so daß der Strömungsdurchsatz des
zum Verdampfer strömenden
Kältemittels
gesteuert wird.
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Da
das Entspannungsventil 1 einen prismatischen Ventilkörper 10 und
vier Kältemittelkanal-Öffnungen
aufweist, die an nebeneinander liegenden (benachbarten) senkrechten
Seitenflächen
des Körpers
angebracht sind, wird ein großer
Freiheitsgrad bei der Montierung des Entspannungsventils an einer Klimaanlage
eines Fahrzeugs oder dergleichen sichergestellt, in welchem der
Montageraum für
das Entspannungsventil sehr begrenzt ist.
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Wie
zuvor erläutert,
schafft die vorliegende Erfindung ein Entspannungsventil, das einen
hohen Freiheitsgrad bezüglich
der Montagekonstruktion ermöglicht,
wodurch der Verdampfer und der Kondensator leicht innerhalb des
Motorraums eines Fahrzeugs angeordnet werden können.