WO2018162294A1

WO2018162294A1 - Ventil zur steuerung eines fluidstroms

Info

Publication number: WO2018162294A1
Application number: PCT/EP2018/054909
Authority: WO
Inventors: Thomas Helming; Thomas Demmer; Haixiang Wang; Rob HICKEY
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2018-02-28
Publication date: 2018-09-13
Also published as: DE102017208181A1; US20200033035A1; CN110431365B; EP3593068A1; US11466786B2; CN110431365A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil (1, 1a), insbesondere Expansionsventil, zur Steuerung eines Fluidstroms, aufweisend ein Ventilmittelgehäuse (10, 10a), mit einer ersten und einer zweiten Öffnung (12, 12a, 14, 14a), und ein Ventilmittel (20, 20a), welches eine rotationssymmetrische Grundform aufweist, und drehbar innerhalb des Ventilmittelgehäuses (10, 10a) angeordnet ist. Es wird vorgeschlagen, dass das Ventilmittel (20, 20a) eine Ausnehmung aufweist, wobei die Ausnehmung (30, 30a, 30b, 30c) eine sich verändernde Abmessung aufweist, und ein Teilbereich (32, 32a) der Ausnehmung (30, 30a, 30b, 30c) durchgängig durch das Ventilmittel (20, 20a) ausgebildet ist.

Description

Beschreibung

Titel

Ventil zur Steuerung eines Fluidstroms

Die Erfindung betrifft ein Ventil nach Gattung des Hauptanspruchs.

Es sind bereits Ventile zur Regelung eines Fluidstroms bekannt. Auch ist bekannt zur Regelung von mehr als einem Fluidstrom eine entsprechende Anzahl an Ventilen einzusetzen.

Offenbarung der Erfindung

Vorteilhaft ist, dass ein erfindungsgemäßes Ventil einen Fluidstrom,

insbesondere einen Kältemittelstrom für zwei Verdampfer so einstellen kann, dass ein kontinuierlicher Betrieb mit gewünschten Kälteleistungen dargestellt werden kann. Dabei kann eine Ventilposition angefahren werden, die für zwei Verdampfer gleichzeitig die gewünschten gleichmäßigen Fluidströme bereitstellt. Ist eine geeignete Ventilposition eingestellt, so muss das Ventil solange nicht bewegt werden, wie die Kälteleistungen an den Verdampfern sich nicht ändern, wodurch Energie gespart werden kann und der Verschleiß des Ventilantriebs reduziert wird.

Ein erfindungsgemäßes Ventil ermöglicht insbesondere die unabhängige

Expansionsregelung für zwei Verdampfer mit nur einem Antrieb, was

insbesondere Kosten einspart. Die Ausformung des sich drehenden Ventilmittels muss so gestaltet werden, dass sich die Öffnungsquerschnitte an den

Ausgängen als Funktion der Antriebsposition derartig überlagern, dass alle gewünschten Kombinationen an Kältemittelströmungen an den beiden

Ausgängen ermöglicht werden. Es lassen sich zwei Fluidströme mit einem erfindungsgemäßen Ventil regeln.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale. Vorteilhaft ist, dass das Ventilmittel eine topförmig, bzw. hülsenförmig Grundform aufweist. Ferner ist vorteilhaft, dass das Ventilmittel eine scheibenförmige Grundform aufweist. Es handelt sich hierbei um ein einfach herstellbares Ventilmittel.

Besonders vorteilhaft ist, dass das topförmig, bzw. hülsenförmig ausgebildete Ventilmittel einen Ventilmittelmantel, einen Ventilmittelboden und einen

Ventilmittelrand aufweist. Der Ventilmittelrand zeigt in Richtung einer ersten Öffnung. Vorzugsweise ist die erste Öffnung als Axialbohrung innerhalb des Ventilgehäuses ausgeführt. Der Ventilmittelmantel weist zumindest eine

Ausnehmung auf. Abhängig von der Position, insbesondere der Drehposition, des Ventilmittels, vorzugsweise der Position der Ausnehmung, relativ zu einer zweiten Öffnung ist ein Fluidstrom durch die zweite Öffnung, vorzugsweise durch die erste Öffnung, einen Innenbereich des Ventilmittels und die zweite Öffnung, regulierbar. Vorzugsweise ist das Ventilmittel als Hohlzylinder ausgebildet. Die Regelung der Durchströmung ist abhängig von der Überdeckung der zweiten Öffnungen durch das Ventilmittel regelbar.

Als vorteilhaft ist anzusehen, dass zumindest eine der Ausnehmungen an der Ober- und/oder Unterseite, insbesondere des scheibenförmigen Ventilmittels ausgebildet ist. Von Vorteil ist, dass mindestens eine Ausnehmung als Kanal, insbesondere als Nut, insbesondere an der Ober- und/oder Unterseite oder im Außenumfang des Ventilmittels ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich eine vorteilhafte Regelung des Durchströmungsquerschnitts.

Vorteilhaft ist, dass der durchgängige Bereich einer Ausnehmung als, insbesondere kreisrundes, Loch, vorzugsweise als Durchbrechung, ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich ein optimaler Durchströmungsquerschnitt, der insbesondere an den Querschnitt der Öffnungen angepasst sein kann.

Besonders vorteilhaft ist, dass das Ventilmittelgehäuse eine dritte Öffnung aufweist. Abhängig von der Position, insbesondere der Drehposition, des Ventilmittels, vorzugsweise mindestens einer Ausnehmung des Ventilmittels, relativ zu der dritten Öffnung ist ein Fluidstrom durch die dritte Öffnung, vorzugsweise die erste Öffnung, einen Innenbereich des Ventilmittels und die dritte Öffnung regulierbar. Es lassen sich somit zwei separate Fluidströme mit einem Ventil regulieren. Die Regelung der Durchströmung ist abhängig von der Überdeckung der dritten Öffnungen durch das Ventilmittel regelbar. Von Vorteil ist, dass das Ventilmittel eine zweite, insbesondere mehr als zwei, Ausnehmung aufweist. Hierdurch lassen sie die Durchströmungsquerschnitte der zweiten und dritten Öffnungen in Abhängigkeit von der Drehposition beliebig regulieren.

Vorteilhaft ist, dass mindestens eine der Ausnehmungen in Umfangsrichtung eine sich verändernde Abmessung, insbesondere Querschnitt, Tiefe und/oder Breite aufweist. Eine Regulierung des Durchströmungsquerschnitts ist abhängig von der Drehposition des Ventilmittels gegenüber dem Ventilgehäuses und den Öffnungen gegeben.

Von Vorteil ist, dass die zweite Öffnung und die dritte Öffnung in dem

Ventilmittelgehäuse in Längsrichtung und/oder Umfangsrichtung des Ventils betrachtet, versetzt zueinander ausgebildet sind. Eine Regulierbarkeit der Fluidströme ist somit gegeben.

Besonders vorteilhaft ist, dass ein Aktor zur Drehung des Ventilmittels, insbesondere als Schrittmotor, Bürstenmotor oder bürstenloser Motor, vorgesehen ist. Eine präzise Einstellung der Drehposition des Ventilmittels ist gegeben.

Vorteilhaft ist, dass das Ventilmittelgehäuse einen Durchströmungsbereich aufweist. Der Durchströmungsbereich ist als Ausnehmung ausgebildet. Das Ventilmittel ist in dem Durchströmungsbereich, insbesondere drehbar, angeordnet.

Als vorteilhaft ist anzusehen, dass ein Flansch vorgesehen ist, der fest mit dem Ventilmittelgehäuse verbunden ist. Der Flansch hält das Ventilmittel in Position. Der Flansch dichtet den Durchströmungsbereich, in dem das Ventilmittel angeordnet ist, gegenüber der Umgebung ab.

Vorteilhaft ist, dass die Ausnehmung und/oder die Ausnehmungen so

ausgebildet sind, das ein erster Fluidstrom aus einer der Öffnungen abgebildet über den Drehwinkel bis zu einem Maximum ansteigt und dann unterbrochen wird, wohingegen ein zweiter Fluidstrom aus einer weiteren Öffnung abgebildet über den, insbesondere gleichen, Drehwinkel mehrfach ansteigt, insbesondere bis auf ein Maximum ansteigt, und anschließend unterbrochen wird. Es ergibt sich eine einfache Regelbarkeit von zwei Fluidströmen.

Besonders vorteilhaft ist, dass der zweite Fluidstrom über den Drehwinkel abgebildet, Sägezahnartig ausgebildet ist, wobei insbesondere zwischen den Sägezähnen Pausen ausgebildet sind, in denen der Fluidstrom durch eine Öffnung unterbrochen ist.

Von Vorteil ist, dass das Ventil einen Drucksensor aufweist. Der Drucksensor ist in das Ventilmittelgehäuse integriert. Der Drucksensor erfasst den (Nieder-) Druck des Fluids in einem der Öffnungen, insbesondere der zweiten oder dritten Öffnung. Der Drucksensor gibt ein Drucksignal aus, welches in der Elektronik des Ventils verarbeitet wird. In Abhängigkeit von dem erfassten Druck wird die Drehposition des Ventilmittels so geregelt, dass es zu keiner Überhitzung in einem oder beiden der nachgeschalteten Verdampfer kommt. Die

Durchströmung wird druckabhängig reguliert. Es wird kein zusätzlicher

Drucksensor außerhalb des Ventils benötigt, wodurch die Anzahl der

Komponenten im System und Verbindungsleitungen reduziert werden kann, was die Komplexität des Systems vorteilhaft reduziert.

Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel,

Figur 2 eine Ausführungsform eines Ventilmittels eines erfindungsgemäßen Ventils,

Figur 3 eine Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Ventil

entsprechend des ersten Ausführungsbeispiels,

Figur 4 eine Schnittansicht durch eine Öffnung und Ausnehmung eines Ventilmittels entsprechend des ersten Ausführungsbeispiels,

Figur 5 mehrere Drehpositionen des Ventilmittels gegenüber der

Ventilgehäuse,

Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel,

Figur 7 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Ventilmittels,

Figur 8 eine Ansicht von unten auf die Ausführungsform eines Ventilmittels gemäß Figur 7,

Figur 9 eine Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Ventil

entsprechend des zweiten Ausführungsbeispiels und

Figur 10 das Verhältnis des Öffnungsquerschnitts der zweiten und der dritten Öffnung gegenüber der Drehposition des Ventilmittels, Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventils 1 in einer Explosionsdarstellung. Das Ventil 1 weist ein Ventilmittelgehäuse 10 auf. Das Ventilmittelgehäuse 10 weist mindestens eine erste Öffnung 12 auf.

Vorzugsweise weist das Ventilmittelgehäuse 10 eine erste Öffnung 12, eine zweite Öffnung 14 und eine dritte Öffnung 16 auf. Insbesondere ist die erste Öffnung 12 als ein Eingang ausgebildet. Die zweite Öffnung 14 und dritte

Öffnung 16 sind jeweils als Ausgänge ausgebildet. Die zweite und die dritte Öffnung 14, 16 sind senkrecht zur Längsachse des Ventils 1 innerhalb des Ventilmittelgehäuses 10 ausgebildet. Die zweite und dritte Öffnung 14, 16 sind insbesondere als Radialbohrungen ausgeführt. Das Ventilmittelgehäuse 10 kann insbesondere als Ventilmittelblock ausgebildet sein.

Ferner weist das Ventil 1 ein Ventilmittel 20 auf. Das Ventilmittel 20 ist beweglich, drehbar gegenüber dem Ventilmittelgehäuse 10 ausgebildet. Insbesondere ist das Ventilmittel 20 zu einem Teil innerhalb des Ventilmittelgehäuses 10 angeordnet. Das Ventilmittelgehäuse 10 weist zur Aufnahme des Ventilmittels 20 eine Ausnehmung 18 auf. Die Ausnehmung 18 bildet den

Durchströmungsbereich 18. Das Ventilmittel 20 ist so ausgebildet, dass es gegenüber dem Ventilmittelgehäuse 10 in Umfangsrichtung bewegt werden kann. Die Öffnungen 12, 14, 16 münden in den Durchströmungsbereich 18. Der Durchströmungsbereich 18 ist zu einer Oberfläche des Ventilmittelgehäuses 10 offen.

Das Ventilmittel 20 weist eine rotationssymmetrische, insbesondere zylindrische, Grundform auf. Das Ventilmittel 20 ist topfförmig, bzw. hülsenförmig ausgebildet.

Figur 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Ventilmittels 20. Das Ventilmittel 20 weist einen Mantel 22, einen Boden 24 und einen Rand 26 auf. Die topfförmige Grundform des Ventilmittels 20 ist in Richtung der ersten Öffnung 12 geöffnet. Der Boden 24 ist insbesondere als kreisrunde Scheibe ausgebildet.

Vorzugsweise kann der Boden auch lediglich ein oder mehrere

Verbindungselemente, insbesondere Speichen umfassen. Das Ventilmittel 20 ist zum Rand 26 offen. Der Rand 26 bildet ein axiales Ende des Ventilmittels 20. Das Ventilmittel 20 zeigt mit seinem Rand 26 in Richtung der ersten Öffnung 12. Das Ventilmittel 20 weist einen Innenbereich auf. Der Innenbereich ist umgeben von dem Mantel 22 und dem Boden 24. Der Mantel 22 weist zumindest eine Ausnehmung 30 auf. Die Ausnehmung 30 weist eine sich verändernde Tiefe und/oder Breite auf. In einem Teilbereich der Ausnehmung ist diese durchgängig ausgebildet. Der durchgängige Bereich der Ausnehmung 30 ist insbesondere kreisrund ausgebildet. Der durchgängige Bereich der Ausnehmung 30 ist vorzugsweise als Loch ausgebildet. Die Ausnehmung umfasst eine Durchbrechung.

Zumindest ein Teil der Ausnehmung 30 erstreckt sich in Umfangsrichtung des Ventilmittels 20.

Ausnehmung 30 ist als Kanal, insbesondere als Nut, vorzugsweise als seitlich eingefräste Schlitze ausgebildet. Die Ausnehmung 30 verläuft in

Umfangsrichtung zumindest teilweise entlang der Oberfläche, insbesondere des Mantels 22.

Vorzugsweise weist das Ventilmittel 20 mehr als eine Ausnehmung 30 auf. Die Ausnehmungen 30 sind in Umfangsrichtung versetzt, insbesondere beabstandet zueinander angeordnet. Ferner sind in Längsrichtung des Ventilmittels 20 die Ausnehmungen 30 versetzt, insbesondere beabstandet, angeordnet. Gemäß Figur 2 weist das Ventilmittel 20 zwei Gruppen von Ausnehmungen 30 auf. Die erste Gruppe von Ausnehmungen 30a ist in Längsrichtung beabstandet zu der zweiten Gruppe von Ausnehmungen 30b ausgebildet. Die Ausnehmungen 30 einer Gruppe sind wiederum in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordnet.

Die Ausnehmungen 30a wirken insbesondere mit der dritten Öffnung 16 zusammen. Die zweite Gruppe von Ausnehmungen 30b wirken mit der zweiten Öffnung 14 zusammen. Das Ventilmittel 20, bzw. die Ausnehmungen 30 ermöglichen eine Regulierung des Fluidstroms durch die erste, zweite und dritte Öffnung 12, 14, 16. Die Regulierung erfolgt hierbei abhängig von der

Drehposition des Ventilmittels 20 gegenüber den Öffnungen 12, 14, 16. Die Regulierung erfolgt in Abhängigkeit von der Überdeckung der zweiten Öffnung 14 und dritten Öffnung 16 durch eine Ausnehmung 30, 30a, 30b des Ventilmittels 20. Insbesondere erfolgt die Regulierung abhängig von der Position, der Ausnehmungen 30 in dem Ventilmittel 20 gegenüber den Öffnungen 12, 14 und 16. Der Öffnungsquerschnitt der dritten Öffnung 16 wird über die erste Gruppe von Ausnehmungen 30a im Ventilmittel 20 reguliert. Die Änderung des

Öffnungsquerschnitts und damit die Regulierung des Fluidstroms erfolgt in Abhängigkeit von der Drehposition des Ventilmittels 20. Die Außenwand des Ventilmittels 20 liegt eng an der Innenwand des

Ventilmittelgehäuses 10 an. Sobald ein Teil der Außenwand des Ventilmittels 20 ohne Ausnehmung 30 über die dritte Öffnung 16, in der Innenwand des

Ventilmittelgehäuses 10 liegt, ist die entsprechende Öffnung 16 vollständig verschlossen. Werden Ausnehmungen 30 in der Außenwand des Ventilmittels 20 durch Drehen über die dritte Öffnung 16 im Ventilmittelgehäuse gelegt, so kann ein gewünschter Öffnungsquerschnitt freigegeben werden.

Der Öffnungsquerschnitt der zweiten Öffnung 14 wird über die zweite Gruppe von Ausnehmungen 30b im Ventilmittel 20 gesteuert. Sobald ein Teil der Außenwand des Ventilmittels 20 ohne Ausnehmung 30b über der Öffnung 14 in der Innenwand des Ventilmittelgehäuses 10 liegt, ist die zweite Öffnung 14 vollständig verschlossen. Werden entsprechende Ausnehmungen 30b in der Außenwand des Ventilmittels 20 durch Drehen über die Öffnung im

Ventilmittelgehäuse 10 für die zweite Öffnung 14 gelegt, so kann ein

gewünschter Öffnungsquerschnitt freigegeben werden.

Die Ausnehmungen 30 im Ventilmittel 20 der ersten und zweiten Gruppe sind so gestaltet, dass die zweite Gruppe mehr Ausnehmungen 30b als die erste Gruppe 30a aufweist. Ebenfalls ist der Abstand der Ausnehmungen 30a in der ersten Gruppe um eine vielfaches größer als der Abstand in der Ausnehmungen 30b der zweiten Gruppe. Zusätzlich sind die Ausnehmungen 30a der ersten Gruppe so gestaltet, dass der Verlauf des Öffnungsquerschnitts von geschlossen bis maximal geöffnet über die Drehbewegung wesentlich länger gezogen ist, als in der ersten Gruppe. Die Ausnehmungen 30a sind in Umfangsrichtung länger als die Ausnehmungen 30b. Der Verlauf des Öffnungsquerschnitts der ersten Gruppe von Ausnehmungen 30a erstreckt sich über mehrere Öffnungen 14 der zweiten Gruppe von Ausnehmungen 30b. Die Ausnehmungen 30a der ersten Gruppe bilden insbesondere lang gezogene Kanäle mit abnehmendem

Querschnitt. Die Ausnehmungen 30b der zweiten Gruppe bilden insbesondere einen gegenüber den Ausnehmungen 30a kürzere Kanäle mit abnehmendem Querschnitt.

Figur 3 zeigt eine Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Ventil 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Das Ventilmittel 20 ist in dem

Durchströmungsbereich 18 des Ventilmittelgehäuses 10 angeordnet. In den Durchströmungsbereich 18 münden die erste, zweite und dritte Öffnung 12, 14, 16. Der Durchströmungsbereich 18 ist insbesondere durch den Flansch 42 verschlossen. Vorzugsweise hält der Flansch 42 das Ventilmittel 20 in dem Durchströmungsbereich 18. Der Flansch 42 verhindert ein Verschieben, über den normalen Toleranzspielraum hinaus, des Ventilmittels 20 in axialer Richtung des Ventils 1. Der Flansch 42 ist mittels Schrauben 43 mit dem Ventilmittelgehäuse 10 fest verbunden.

Ferner ist eine Welle 40 vorgesehen. Die Welle 40 verläuft zumindest teilweise in dem Flansch 42. Insbesondere ist die Welle 40 über den Flansch 42 drehbar gelagert. Die Welle 40 weist einen umlaufenden Falz auf, der Falz verhindert ein Verschieben der Welle 40 in axialer Richtung.

Ferner weist das Ventil 1 eine Halterung 50 auf. Die Halterung 50 verbindet das Ventilmittelgehäuse 10 mit dem Aktuatorgehäuse 60. Das Aktuatorgehäuse 60 umfasst zwei Gehäuseteilen 61 und 62. Die beiden Gehäuseteile 61 und 62 sind mittels eines Dichtrings 63 gegenüber einem Fluidaustausch zwischen dem Innenraum des Aktuatorgehäuse 60 und seiner Umgebung geschützt. Innerhalb der Gehäuseteile 61 und 62 ist ein elektrischer Antrieb 64 angeordnet. Der elektrische Antrieb 64 ist insbesondere als Schrittmotor, bürstenloser Motor oder Bürstenmotor ausgebildet.

Ferner weist das Ventil 1 eine Getriebe 66 auf. Das Getriebe 66 lenkt die Drehbewegung des elektrischen Antriebs 64 zu der Welle 40 um. Insbesondere ist ein Getriebeelement 66 fest mit der Welle 40 verbunden. Ein weiteres

Getriebeelement 66 ist mit der Motorwelle fest verbunden. Bei dem Getriebe 66 handelt es sich um ein Zahnradgetriebe.

Die Gehäuseteile 61 und 62 sind mittels Klammern 68, die am Außenumfang der Gehäuseteilen 61 und 62 angebracht werden miteinander verbunden.

Im Bereich des Gehäuseteils 62 bzw. im Innenraum des Gehäuseteils 62 ist die Motorelektronik 70 angeordnet. Die Motorelektronik 70 dient zur Ansteuerung des Elektromotors 64. Die Motorelektronik 70 weist insbesondere einen

Hallsensor auf. Der Hallsensor ermittelt die genaue Position der Welle 40 bzw. eines der Getrieberäder des Getriebes 66.

Figur 4 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht durch eine Ausnehmung 30. Der Schnitt verläuft entsprechend einer Ebene die senkrecht zur axialen Richtung des Ventils 1 ausgebildet ist. Entsprechend der Stellung des Ventilmittels 20 gegenüber der Öffnung 14, 16 kann sich ein Fluidstrom ausbilden. Der

Fluidstrom kann vom Innenraum des Ventilmittels 20 über den durchgängigen Bereich 32 der Ausnehmung 30 und den kanalförmigen, insbesondere nutförmigen, Bereich der Ausnehmung 30 erfolgen. Die Ausbildung eines Fluidstroms in umgekehrter Richtung ist ebenfalls möglich. Abhängig von der Drehposition des Ventilmittels 20 gegenüber der Öffnung 14, 16 verändert sich der Querschnitt d, bis hin zu d'. Abhängig von der Größe des Querschnittes variiert die Menge des Fluidstroms bzw. des Fluids, welches durch die

Ausnehmung 30 fließen kann.

Entsprechend Figur 4 nimmt bei einer Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn der Querschnitt der Ausnehmung 30 ab. Das Abnehmen des Querschnitts führt zu einer Verringerung des Öffnungsquerschnitts und damit zu einer Verringerung des Fluidstroms durch die Ausnehmung 30. Bei einer Drehung des Ventilmittels 20 im Uhrzeigersinn nimmt der Querschnitt zu. Bildet der durchgängige Bereich 32 der Ausnehmung 30 eine Verlängerung der Öffnung 14, 16, so kann das Fluid mit minimalem Widerstand von der Öffnung in den Innenraum, bzw. auch umgekehrt, Strömen. Der Durchströmungsquerschnitt entsprich d'.

Figur 5 zeigt eine Schnittansicht durch das Ventil 1 im Bereich der zweiten Öffnung 14. In der Position des Ventilmittels 20 gemäß Figur 5a ist ein maximaler Öffnungsquerschnitt ausgebildet. Das Fluid kann direkt von der Öffnung 14 über den durchgängigen Bereich 32 der Ausnehmung 30 in den Innenraum und umgekehrt fließen.

Figur 5b zeigt ein gegenüber Figur 5a verdrehtes Ventilmittel 20. Bei dem

Ventilmittel 5b fließt das Fluid über den kanalförmigen Teil der Ausnehmung 30 und den durgängigen Bereich 32 der Ausnehmung 30.

Figur 5c zeigt eine Schnittansicht durch das Ventil 1 im Bereich der dritten Öffnung 16. Figur 5c zeigt hierbei ebenfalls den maximalen Öffnungsquerschnitt. Der Bereich 32 der Ausnehmung 30 bildet eine Art Verlängerung der Öffnung 16 in den Innenraum des Ventilmittels 20.

In Figur 5d ist das Ventilmittel 20 gegenüber dem Ventilmittel 20 in Figur 5c leicht gedreht dargestellt. Das Fluid fließt hier über den durchgängigen Bereich 32 der Ausnehmung 30 und die Ausnehmung 30 bzw. den kanalförmigen Teil der Ausnehmung 30 zur Öffnung 16. Der Öffnungsquerschnitt d ist gegenüber 5c kleiner ausgebildet.

Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ventils la. Das Ventil la weist ein Ventilmittelgehäuse 10a auf. In dem

Ventilmittelgehäuse 10a sind Öffnungen 12, 14, 16 ausgebildet. Die erste Öffnung 12, die zweite Öffnung 14 und die dritte Öffnung 16 münden in axialer Richtung in den Durchströmungsbereich 18a des Ventilmittelgehäuses 10. In dem Durchströmungsbereich 18a ist eine Ventilscheibe 20a ausgebildet. Die Ventilscheibe 20a weist in ihrem Zentrum eine Ausnehmung 30c auf.

In Figur 7 ist die Draufsicht auf das Ventilmittel 20a und in Figur 8 ist die Ansicht von unten auf das Ventilmittel 20a gezeigt. In seinem Außenumfang weist das Ventilmittel 20a eine umlaufende Nut 21 auf. Innerhalb der Nut ist ein Dichtring 49 angeordnet. Der Dichtring 49 verhindert ein Umströmen des Ventilmittels 20a im Randbereich des Ventilmittels 20a.

Die Ausnehmung 30c ermöglicht einen Fluidstrom ausgehend von der ersten Öffnung 12 in den Durchströmungsbereich 18a. Die Ventilscheibe 20a verschließt abhängig von ihrer Drehposition die zweite Öffnung 14a und die dritte Öffnung 16a. Die Ventilscheibe 20a weist Ausnehmungen 30a auf. Die

Ausnehmungen 30a weisen einen durchgängigen Bereich 32a auf. Der durchgängige Bereich 32a verläuft durchgängig durch das Ventilmittel 20a bzw. die Ventilscheibe 20a. Die Ausnehmung 32a weist eine Durchbrechung auf. Die Ausnehmungen 30a verlaufen in Umfangsrichtung der Ventilscheibe 20a. Die Ausnehmungen 30a weisen zum Mittelpunkt einen gleichmäßigen Radius auf. Die Ausnehmungen 30a weisen in oder entgegen der Umfangsrichtung eine zunehmende Tiefe auf. Die Tiefe ist im Bereich der durchgängigen Ausnehmung 32 am größten. Die Ausnehmungen 30 weisen eine Biegung mit einem, insbesondere gleichmäßigen, Radius auf. Die Ausnehmungen 30 sind in

Umfangsrichtung und/oder in Radialrichtung zueinander beabstandet.

Figur 9 zeigt eine Schnittansicht durch das Ventil la. Der Flansch 42a ist mittels Schrauben 43a an der Deckelplatte 41a angeschraubt. Der Flansch 42a weist die gleiche Funktionalität wie der Flansch 42 auf. Die Deckelplatte 41a verschließt den Durchströmungsbereich 18a des Ventilmittelgehäuses 10a. Zwischen der Deckelplatte 41a und dem Ventilmittelgehäuse 10a sind Dichtelemente ausgebildet. Im Übergang zwischen dem Ventilmittel 20a und den Öffnungen 12a, 14a, 16a sind Dichtmittel ausgebildet. Die Dichtmittel verhindern ein ungewolltes Umströmen des Ventilmittels 20a.

Zwischen den Öffnungen und dem Ventilmittel 20a sind Dichtelemente ausgebildet.

Ferner ist eine Welle 40a ausgebildet. Die Welle 40a stellt eine feste Verbindung mit dem Ventilmittel 20a her. Die Welle 40a hat hierbei die gleiche Aufgabe wie die Welle 40 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.

Das Ventilmittel 20a ist als zylindersymmetrisches Element ausgebildet. Das Ventil gemäß dem zweiten Ausführungsbespiel kann mittels der Halterung 50 entsprechend Figur 1 mit dem Aktuatorgehäuse 60 verbunden werden. Auch kann ein Aktor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt werden.

Figur 10 zeigt beispielhaft, wie sich die Öffnungsquerschnitte der zweiten Öffnung 14 und der dritten Öffnung 16 als Funktion der Drehposition des Ventilmittels 20 gegenüber dem Ventilmittelgehäuse 10 ergeben.

Es ergibt sich für dritte Öffnung 16, die Charakteristik gemäß Verlauf 82, während die zweite Öffnung 14 die Charakteristik gemäß Verlauf 90 aufweist.

Die x-Achse entspricht der Drehposition. Die y-Achse entspricht dem

Öffnungsquerschnitt. Der Öffnungsquerschnitt der zweiten Öffnung 14 kann stark durch Änderung der Drehposition des Ventilmittels 20 variiert werden, während der Öffnungsquerschnitt der dritten Öffnung 16 nahezu konstant bleibt.

Andererseits kann der Öffnungsquerschnitt der dritten Öffnung 16 verstellt werden, während der Öffnungsquerschnitt der zweiten Öffnung 14 gleichbleibt, wenn wieder der gleiche Punkt auf dem benachbarten Sägezahn angesteuert wird.

Der Öffnungsquerschnitt der zweiten Öffnung 14 über die Drehposition des Ventilmittels 20 ist sägezahnförmig ausgebildet.

Alternativ zur gezeigten Sägezahncharakteristik der zweiten Öffnung 14 kann auch eine andere oszillierende Charakteristik durch die Gestaltung des

Ventilmittels 20 sinnvoll sein. Ebenso kann auch die Charakteristik der dritten Öffnung 16 eine andere Form als die gezeigte lineare haben.

Die Unterbrechungen zwischen den Sägezähnen, in denen kein Fluidstrom strömt, können beliebig anhand des Abstands zwischen den Ausnehmungen 30 gewählt werden. Die Steigung der Geraden 80 und 82 ist abhängig von der Länge der Ausnehmung 30 und insbesondere dem Verlauf der Tiefe der Ausnehmung 30.

In Bezug auf die dargestellte Ausführungsform ergibt sich für die zweite Gruppe von Ausnehmungen 30b (mit vielen eng beieinander liegenden Ausnehmungen 30 b) die gewünschte Charakteristik gemäß 80. Für die erste Gruppe von Ausnehmungen (mit wenigen langgezogenen Ausnehmungen) ergibt sich entsprechend die Charakteristik gemäß 82.

Beispielsweise kann die dritte Öffnung 16 für die Steuerung der Kühlleistung an einem Verdampfer für die Batteriekühlung genutzt werden, während die zweite Öffnung 14 für die Steuerung der Überhitzung an einem Verdampfer für die Kabinenkühlung genutzt wird. Dies wäre möglicherweise vorteilhaft, da die Kühlleistung für die Batterie wegen ihrer großen thermischen Masse nur sehr selten variiert werden muss. Das bedeutet, dass nicht so häufig zwischen zwei Sägezähnen gesprungen werden muss, wodurch der Einfluss der

Batteriekühlungssteuerung auf die Kabinenkühlung minimal gehalten werden kann.

Ein Verlauf gemäß Figur 10 ergibt sich ebenfalls für das zweite

Ausführungsbeispiel.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fluidstrom um einen Kältemittelsstrom insbesondere in einem Fahrzeug. Das Ventil dient vorzugsweise zur Regelung und Steuerung eines Kältemittels. Unter Steuerung wird auch Regelung verstanden.

Die Elemente des zweiten Ausführungsbeispiels mit dem um„a" ergänzten Bezugszeichen weisen die Funktionalität der Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen des ersten Ausführungsbeispiels auf.

Claims

Ansprüche

1. Ventil (1, la), insbesondere Expansionsventil, zur Steuerung eines Fluidstroms, aufweisend ein Ventilmittelgehäuse, mit einer ersten Öffnung (12, 12a) und einer zweiten Öffnung (14, 14a), und ein Ventilmittel (20, 20a), welches eine

rotationssymmetrische Grundform aufweist, und drehbar innerhalb des

Ventilmittelgehäuses (10, 10a) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilmittel (20, 20a) eine Ausnehmung (30, 30a, 30b, 30c) aufweist, wobei die Ausnehmung (30, 30a) eine sich verändernde Abmessung aufweist, und ein Teilbereich (32, 32a) der Ausnehmung (30, 30a, 30b, 30c) durchgängig durch das Ventilmittel (20, 20a) ausgebildet ist.

2. Ventil (1, la) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Ventilmittel (20, 20a) topförmig oder scheibenförmig ausgebildet ist.

3. Ventil (1, la) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das topförmig

ausgebildete Ventilmittel (20) einen Ventil mittel mantel (22), einen Ventilmittelboden (24) und einen Ventilmittelrand (26) aufweist, wobei der Ventilmittelrand (26) in Richtung der ersten Öffnung (12) zeigt, wobei der Ventilmittelmantel (22) zumindest eine der Ausnehmungen (30, 30a, 30b) aufweist, und wobei in abhängig von der Position, insbesondere der Drehposition, der Ausnehmung (30, 30a, 30b) des Ventilmittels (20) in Bezug zu der zweiten Öffnung (14) ein Fluidstrom durch die erste Öffnung (12), einen Innenbereich des Ventilmittels (20) und die zweite Öffnung (14) regulierbar ist.

4. Ventil (1, la) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Ausnehmungen (30c) an der Ober- und/oder Unterseite, insbesondere des scheibenförmigen Ventilmittels (20a) ausgebildet ist.

5. Ventil (1, la) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass mindestens eine Ausnehmung (30, 30a, 30b, 30c) als Kanal, insbesondere als Nut, insbesondere an der Ober- und/oder Unterseite oder im Außenumfang des Ventilmittels (20, 20a) ausgebildet ist.

6. Ventil (1, la) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durchgängige Bereich (32, 32a) als, insbesondere kreisrundes, Loch vorzugsweise als Durchbrechung ausgebildet ist.

7. Ventil (1, la) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass das Ventilmittelgehäuse (10, 10a) eine dritte Öffnung aufweist, wobei ein Fluidstrom durch die dritte Öffnung (16) in Abhängigkeit von der Position, insbesondere der Drehposition, des Ventilmittels (20) in Bezug zu der dritten Öffnung (16) regulierbar ist.

8. Ventil (1, la) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass das Ventilmittel (20, 20a) eine zweite, insbesondere mehr als zwei, Ausnehmung (30, 30a, 30b, 30c) aufweist, wobei insbesondere die

Ausnehmungen in Längsrichtung und/oder in Umfangsrichtung des Ventils (1) zueinander beabstandet angeordnet sind.

9. Ventil (1, la) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass mindestens eine der Ausnehmungen (30, 30a, 30b, 30c) in Umfangsrichtung eine sich verändernde Tiefe aufweist.

10. Ventil (1, la) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die zweite Öffnung (14, 14a) und die dritte Öffnung (16, 16a) in dem Ventilmittelgehäuse (10, 10a) in Längsrichtung und/oder Umfangsrichtung des Ventils (1, la) betrachtet versetzt zueinander ausgebildet sind.

11. Ventil (1, la) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass ein Aktor (64) zur Drehung des Ventilmittels(20, 20a), insbesondere als Schrittmotor, Bürstenmotor oder bürstenloser Motor, vorgesehen ist.

12. Ventil (1, la) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass das Ventilmittelgehäuse (10, 10a) einen

Durchströmungsbereich (18, 18a) aufweist, wobei der Durchströmungsbereich (18, 18a) als Ausnehmung ausgebildet ist, und wobei das Ventilmittel (20, 20a) in dem Durchströmungsbereich(18, 18a), insbesondere drehbar, angeordnet ist.

13. Ventil (1, la) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (30, 30a, 30b, 30c) und/oder die

Ausnehmungen (30, 30a, 30b, 30c) so ausgebildet sind, das ein erster Fluidstrom aus einer der Öffnungen (12, 12a, 14, 14a, 16, 16a) abgebildet über den Drehwinkel bis zu einem Maximum ansteigt und dann unterbrochen wird, wohingegen ein zweiter Fluidstrom aus einer weiteren Öffnung (12, 12a, 14, 14a, 16, 16a) abgebildet über den Drehwinkel mehrfach ansteigt, insbesondere bis auf ein Maximum ansteigt, und anschließend unterbrochen wird.

14. Ventil (1, la) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass der zweite Fluidstrom über den Drehwinkel abgebildet, sägezahnartig ausgebildet ist, wobei insbesondere zwischen den Sägezähnen Pausen ausgebildet sind, in denen der Fluidstrom durch eine Öffnung (12, 12a, 14, 14a, 16, 16a) unterbrochen ist.